Отраслевая лаборатория "ДНК и клеточных технологий в растениеводстве и животноводстве"

Научный руководитель отраслевой лаборатории 

Чещевик Виталий Тадеушевич, кандидат биологических наук, доцент

Заведующий отраслевой лабораторией 

Водчиц Наталья Васильевна

Адрес: Брестская область, 225710 г. Пинск, ул. Куликова, 27 Контактный телефон: 8-0165-32-38-00

Отраслевая лаборатория ”ДНК и клеточных технологий в растениеводстве и животноводстве“ была создана в 2017 году.

До этого в июле 2008 года появился научный сектор микроклонального размножения растений, а далее в 2010 году путем реорганизации была создана научно-исследовательская лаборатория клеточных технологий в растениеводстве.

На базе биотехнологической лаборатории, специализирующейся на клональном микроразмножении растений, разработаны технологические регламенты производства в промышленных объемах посадочного материала ягодных и декоративных культур, представляющих собой точные генетические копии исходно взятых маточных, высокопродуктивных и стрессоустойчивых растений. На сегодняшний день в коллекционный фонд лаборатории входят: 33 сорта голубики высокой, шесть видов декоративных хвойных растений; арония черноплодная, смородина черная, ремонтантная малина, жимолость синяя, облепиха крушиновидная, кадило сарматское и др.

Сотрудники лаборатории:
  • Трейлиб Марина Александровна, научный сотрудник;
  • Беда Ирина Олеговна, научный сотрудник;
  • Савочкина Ирина Николаевна, младший научный сотрудник;
  • Тыновец Ирина Владимировна, младший научный сотрудник;
  • Жогальская Жанна Александровна, стажер младшего научного сотрудника;
  • Левоцкая Кристина Олеговна, лаборант;
  • Лозицкая Анна Александровна, студент-лаборант.

Основные направления научной и научно-технической деятельности отраслевой лаборатории

- научно-обоснованная разработка и производство товаров в приоритетном направлении развития экономики многокомпонентной подотрасли ”биотехнология“: фундаментальные и прикладные исследования, экспериментальные разработки в области естественных (биология, химия, медицина, сельское хозяйство и др.) наук;
- разработка и внедрение инновационных технологий в агропромышленном комплексе и агрохимическом производстве;
- разработка отечественных диагностических тест-систем и клеточных репродуктивных технологий для нужд сельского хозяйства;
- разработка и внедрение новых нано- и биотехнологий, в том числе в области ветеринарии.
Участие отраслевой лаборатории в выполнении государственных, отраслевых, региональных научно-технических и иных программ, в инновационных проектах, финансируемых за счет средств республиканского бюджета (название программ, количество выполняемых заданий с выделением программ и проектов, по которым организация является головной)
Разработать ускоренную технологию асептического введения, стабилизации и размножения in vitro в промышленных объемах плюсовых растений ели европейской Picea abies договор № 145 от 28 мая 2015 г. с ГУ «Республиканский лесной селекционно-семеноводческий центр» (2015–2018 гг.).

Основные направления испытаний и измерений

- ДНК-диагностика заболеваний и ДНК-типирование животных и растений, используемых в сельском хозяйстве и перерабатывающей промышленности, для создания научно-обоснованных условий реализации потенциала продуктивности животных и растений;
- определение содержания генетически модифицированных ингредиентов в растительном, животном и микробиологическом сырье перерабатывающих предприятий;
- разработка биотехнологий получения питательных веществ и биологически активных соединений на основе использования хозяйственно полезных растений, микроорганизмов и культур клеток;
- получение генетически однородного и оздоровленного посадочного материала трудно размножаемых традиционными способами ценных сельскохозяйственных растений для предприятий и организаций;
- научное сопровождение реализации бизнес-планов, внедрения новых технологических процессов и выпуска новых видов сельскохозяйственной продукции;
- обеспечение реализации образовательных программ высшего и послевузовского образования в части интеграции практической подготовки и научно-исследовательской деятельности.

Перечень основных методик измерений

  1. Спектроскопия;
  2. Спектрофлуориметрия;
  3. Центрифугирование;
  4. Молекулярно-биологические методы на основе полимеразной цепной реакции;
  5. Проточная цитофлуориметрия;
  6. Световая, фазово-контрастная и эпифлуоресцентная микроскопия;
  7. Культивирование клеток прокариот и эукариот;
  8. Иммуноферментный анализ;
  9. Биохимический анализ;
  10. Препаративная хроматография низкого давления.

Темы НИР по государственным программам научных исследований (ГПНИ):

1. "Биоэнергетика тромбоцитов как системный маркер митохондриальных и клеточных энергетических процессов в организме человека", договор Министерство образования РБ № 65 от 05.05.2021 г. (2021–2023 гг.).
Аннотация: определение интегральных параметров митохондриальной активности тромбоцитов и тестирование их эффективности с целью дальнейшей разработки на их основе перспективных биохимических подходов оценки состояния системных митохондриальных и клеточных энергетических процессов органов и тканей для дальнейшего рутинного применения в исследовательских и клинических лабораториях.

На период 2020-2023 годы реализуются НИР, финансируемые за счет Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований:

1. "ДНК-штрихкодирование представителей отряда Полужесткокрылые из числа чужеродных инвазивных видов фауны Беларуси" БРФФИ № Б22МБ-013 от 04.05.2022 г. (2022–2024 гг.).
Аннотация: получены нуклеотидные последовательности гена COI Brachycaudus divaricatae, Panaphis juglandis, Drepanosiphum platanoidis, Phyllaphis fagi, Hyadaphis tataricae, Aphis spiraecola, Brevicoryne brassicae, Cryptomyzus ribis, Aphis craccivora, Pemphigus spyrothecae и Frankliniella occidentalis, а также 14 полногеномных последовательностей мтДНК насекомых Aphis craccivora, Brevicoryne brassicae, Aphis spiraecola и Frankliniella occidentalis из числа чужеродных инвазивных для Беларуси. Проведен молекулярно-генетический анализ.
Проведен сравнительный анализ нуклеотидных последовательностей гена COI 17 чужеродных инвазивных для территории Беларуси видов полужесткокрылых насекомых, различающихся спектром кормовых растений, в результате которого установлено, что существенный вклад в формирование уровня внутривидового генетического полиморфизма последовательностей гена СOI у инвазивных видов отряда Полужесткокрылые вносят широта круга кормовых растений. Сравнительный анализ парных внутривидовых генетических дистанций позволил заключить, что полифаги демонстрируют наибольший уровень вариабельности последовательностей COI в сравнении с насекомыми из других эколого-биологических групп.
2. "Регуляция активности белков множественной лекарственной устойчивости с использованием Шиффовых оснований флавоноидов и их комплексов с металлами" (грант БРФФИ № М19МС-033 от 02.05.2019 г.)
Аннотация: исследование эффектов и механизмов взаимодействия флавоноидов при их модификации по типу основания Шиффа и их комплексов с металлами с белками множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) с целью разработки на их основе регуляторов активности МЛУ белков.
3. "Исследование сезонной динамики биохимического состава вегетативных и генеративных частей листопадных и вечнозеленых видов Rhododendron L. в условиях Беларуси, как источников сырья для фармацевтической, парфюмерной и косметической промышленности" (грант БРФФИ № Б11МС-012 от 15.04.2011 г.)
Аннотация: выявлены закономерности в сезонной динамике биохимического состава листьев и лепестков верхушечных соцветий семи листопадных и вечнозеленых видов Rhododendron L., установлены диапазоны накопления широкого спектра полезных веществ разной химической природы в сырьевых частях исследуемых объектов в местных почвенно-климатических условиях.

В период с  2009 по 2023 годы выполнялись НИР по направлениям научной деятельности университета, в том числе:
1. "Исследование взаимодействия компонентов эфирного масла Humulus spp. с белками биопленки Candida albicans". Договор с Министерством образования №93 от 21.03.2023 г. (15.02.2023 г.–29.12.2023 г.).
Аннотация: подготовлена библиотека белков-мишеней и лигандов на основе компонентов эфирного масла хмеля (Humulus spp.). Проведен поиск структуры биологических мишеней белков, ответственных за образование биопленки Candida albicans. С помощью Protein Feature View проанализированы фрагменты структуры белка, содержащего активную область.
Проведен поиск основных компонентов эфирного масла хмеля, полученного в разных странах и в Беларуси. Построены молекулы, минимизирована энергия молекул лиганда, определен спектр конформаций лигандов, сгенерирована 3-мерная структура в соответствии с типом силового поля.
2. "Молекулярно-генетическая идентификация сортов голубики высокой", договор № 130 от 15.04.2021 г.
Аннотация: составлены молекулярно-генетические паспорта на основе ISSR-маркирования тотальной ДНК c использованием техники ПЦР.
3. "Молекулярно-генетический анализ образцов ДНК: определение гена бета-казеина", договор № 223 от 20.05.2019 г., № 3/98 от 14.04.20 г.
Аннотация: определение аллельных вариантов А1/А2 гена бета-казеина КРС (для всех пород).
4. "Разработать ускоренную технологию асептического введения, стабилизации и размножения in vitro в промышленных объемах плюсовых растений ели европейской Picea abies", договор № 145 от 28.05.2015 г. (2015–2018 гг.).
Аннотация: разработан инновационный технологический регламент производства посадочного материала декоративных растений отдела Хвойные с использованием клеточных технологий in vitro.
5. "Разработать технологию ускоренного производства посадочного материала растений рода Picea в промышленных объемах", договор № 183 от 04.07.2012 г. (2012–2014 гг.).
Аннотация: разработан инновационный технологический регламент производства растений рода Ель с использованием клеточных технологий in vitro.
6. "Разработать технологический регламент производства посадочного материала растений аронии черноплодной Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot с использованием клеточных технологий in vitro", договор № 32 от 12.04.2012 г.
Аннотация: разработан инновационный технологический регламент производства посадочного материала растений аронии черноплодной Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot с использованием клеточных технологий in vitro.
7. "Разработать технологический регламент производства посадочного материала сортовой голубики высокой Vaccinium corymbosum L. в промышленных объемах, с использованием клеточных технологий in vitro" (20.01.2011 г.).
Аннотация: разработан инновационный технологический регламент производства посадочного материала сортовой голубики высокой Vaccinium corymbosum L. в промышленных объемах, с использованием клеточных технологий in vitro.
8. "Создать конкурентоспособный опытный образец установки освещения на основе светодиодов для нужд лабораторий, тепличных комплексов и оранжерей" (2010 г.–2011г.), договор №209/1 от 03.05.2010 г.
Аннотация: разработана и внедрена в производство установка освещения на основе светодиодов для стимуляции роста и развития в условиях лабораторий, тепличных комплексов и оранжерей.
9. "Создать исходный селекционно-генетический материал пажитника голубого Trigonella caerulea L., адаптированный к условиям Белорусского Полесья (2009–2011гг.)", договор № Б09М-034 от 15.04.2009г., № ГР 20091185 от 19.06.2009 г.
Аннотация: создана уникальная коллекция исходного, адаптированного к местным почвенно-климатическим условиям, селекционно-генетического материала пажитника голубого, насчитывающая семена свыше 400 морфотипов (I1/I2, F1\F2), предназначенная для селекции первых отечественных сортов пажитника голубого.
10. "Разработать биотехнологические и агрохимические приемы возделывания сои в условиях Белорусского Полесья" (2009–2011гг.), договор № от 15.04.2009г., № ГР 20091385 от 19.06.2009 г.

Research topics for state scientific research programs (GPNI):
1. “Bioenergetics of platelets as a systemic marker of mitochondrial and cellular energy processes in the human body,” agreement No. 65 of the Ministry of Education of the Republic of Belarus dated May 5, 2021 (2021–2023).
Abstract: determination of integral parameters of mitochondrial activity of platelets and testing their effectiveness for the purpose of further development, based on them, of promising biochemical approaches for assessing the state of systemic mitochondrial and cellular energy processes in organs and tissues for further routine use in research and clinical laboratories.

For the period 2020–2023, research and development projects are being implemented, funded by the Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research:

1. "DNA barcoding of representatives of the order Hemiptera from among the alien invasive species of the fauna of Belarus" BRFFR No. B22MB-013 dated 05/04/2022 (2022–2024).
Abstract: nucleotide sequences of the COI gene of Brachycaudus divaricatae, Panaphis juglandis, Drepanosiphum platanoidis, Phyllaphis fagi, Hyadaphis tataricae, Aphis spiraecola, Brevicoryne brassicae, Cryptomyzus ribis, Aphis craccivora, Pemphigus spyrothecae and Frankliniella occidentalis, as well as 14 whole-genome mtDNA sequences of insects Aphis craccivora, Brevicoryne brassicae, Aphis spiraecola and Frankliniella occidentalis are among the alien invasive species for Belarus. Molecular genetic analysis was carried out.
A comparative analysis of the nucleotide sequences of the COI gene of 17 alien species of hemipteran insects invasive to the territory of Belarus, differing in the range of food plants, was carried out, as a result of which it was established that the breadth of the range of food plants makes a significant contribution to the formation of the level of intraspecific genetic polymorphism of COI gene sequences in invasive species of the order Hemiptera. A comparative analysis of paired intraspecific genetic distances allowed us to conclude that polyphages demonstrate the highest level of variability in COI sequences in comparison with insects from other ecological and biological groups.
2. "Regulation of the activity of multidrug resistance proteins using the Schiff bases of flavonoids and their complexes with metals" (BRFFR grant No. М19МС-033 of 05/02/2019).
Abstract: study of the effects and mechanisms of interaction of flavonoids when they are modified according to the Schiff base type and their complexes with metals with multidrug resistance proteins (MDR) in order to develop on their basis regulators of MDR proteins activity.
3. "Investigation of the seasonal dynamics of the biochemical composition of vegetative and generative parts of deciduous and evergreen species of Rhododendron L. in Belarus, as a source of raw materials for the pharmaceutical, perfumery and cosmetic industries" (BRFFR grant No. B11MS-012 of 15.04.2011).
Abstract: regularities in the seasonal dynamics of the biochemical composition of leaves and petals of apical inflorescences of seven deciduous and evergreen species of Rhododendron L. have been revealed, the ranges of accumulation of a wide range of useful substances of different chemical nature in the raw parts of the studied objects in local soil and climatic conditions have been established.

In the period from 2009 to 2019, research and development work was carried out in the areas of scientific activity of the university, including:

1. "Study of the interaction of components of Humulus spp. essential oil with Candida albicans biofilm proteins." Agreement with the Ministry of Education No. 93 dated March 21, 2023 (02.15.2023–12.29.2023).
Abstract: a library of target proteins and ligands based on components of hop essential oil (Humulus spp.) has been prepared. A search for the structure of biological targets of proteins responsible for the formation of Candida albicans biofilm was carried out. Using Protein Feature View, fragments of the protein structure containing the active region were analyzed.
A search was carried out for the main components of hop essential oil obtained in different countries and in Belarus. The molecules were constructed, the energy of the ligand molecules was minimized, the spectrum of ligand conformations was determined, and a 3-dimensional structure was generated in accordance with the type of force field.
2. "Molecular genetic identification of high blueberry varieties", agreement No. 130 dated April 15, 2021.
Abstract: molecular genetic passports have been compiled based on ISSR marking of total DNA using PCR technology.
3. "Molecular genetic analysis of DNA samples: determination of the beta-casein gene", contract No. 223 dated 20.05.2019, No. 3/98 dated 14.04.20.
Abstract: determination of A1 / A2 allelic variants of cattle beta-casein gene (for all breeds).
4. "To develop an accelerated technology of aseptic introduction, stabilization and in vitro reproduction in industrial volumes of plus plants of the European spruce Picea abies", contract No. 145 of May 28, 2015 (2015–2018).
Abstract: аn innovative technological procedure has been developed for the production of planting material for ornamental plants of the Conifers department using in vitro cell technologies.
5. "To develop a technology for accelerated production of planting material for plants of the genus Picea in industrial volumes", contract No. 183 of 04.07.2012 (2012–2014).
Abstract: аn innovative technological regulation for the production of plants of the genus Picea using in vitro cell technologies has been developed.
6. "To develop technological regulations for the production of planting material for Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot chokeberry plants using in vitro cell technologies", contract No. 32 dated 12.04.2012.
Abstract: An innovative technological regulation has been developed for the production of planting material for Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot chokeberry plants using in vitro cell technologies.
7. "To develop technological regulations for the production of planting material of high-quality blueberry Vaccinium corymbosum L. in industrial volumes, using cell technologies in vitro (20.01.2011).
Abstract: аn innovative technological regulation has been developed for the production of planting stock of high-quality blueberry Vaccinium corymbosum L. in industrial volumes, using in vitro cell technologies.
8. "To create a competitive prototype of a lighting installation based on LEDs for the needs of laboratories, greenhouse complexes and greenhouses" (2010–2011), contract No. 209/1 dated 05/03/2010.
Abstract: а lighting installation based on LEDs has been developed and introduced into production to stimulate growth and development in laboratories, greenhouse complexes and greenhouses.
9. "To create an initial selection and genetic material of blue fenugreek Trigonella caerulea L., adapted to the conditions of the Belarusian Polesie (2009–2011)", contract No. B09M-034 of 15.04.2009, No. GR 20091185 of 19.06.2009.
Abstract: a unique collection of original, adapted to local soil and climatic conditions, selection and genetic material of blue fenugreek was created, numbering seeds of more than 400 morphotypes (I1 / I2, F1 \ F2), intended for breeding the first domestic varieties of blue fenugreek.
10. "To develop biotechnological and agrochemical methods of soybean cultivation in the conditions of the Belarusian Polesye" (2009–2011), contract No. dated April 15, 2009, No. GR 20091385 dated June 19, 2009.

Перечень и характеристики оборудования

N п/п Наименование оборудования, тип, страна-изготовитель Основные технические характеристики
1 Бокс биологической защиты II класса, AC2-6E1 ESCO Micro Pte., Ltd (Сингапур) Средняя скорость
воздушных потоков
Воздухозабор Исходное значение: 0,45 м/с
Нисходящий поток Исходное значение: 0,30 м/с (равномерность +/-20%)
Чистота рабочей зоны Class 3 согласно ISO 14644.1
Эффективность фильтрации Нисходящий поток: >99,999% для частиц от 0,1 до 0,3 мкм, по IEST-RP-CC001.3 USA
Исходящий поток: >99,995% для MPPS, по EN 1822 (H-14) EU
2 Аквадистиллятор ДЭ-25 (Россия) Производительность при номинальном давлении (дм³/ч) 25−10%
Расход воды на охлаждение и питание не более, дм³ 350
Удельный расход энергии на 1 дм³ получаемой воды, не более, кДж/дм³ 0,68х3,6·10³
Коэффициент очистки воды от радионуклидов, не менее 3000
3 Измеритель водородного показателя растворов, 211211 HANNA instruments
(США)		 Диапазон измерения, pH 0,00 ... 14,00
Точность, pH±0,01
Диапазон измерения, мВ ±399,9 мВ; ±2000 мВ
Точность, мВ
±0,3 мВ; ±1 мВ
Диапазон измерения, ºС
9,9 ... 120,0
Точность, ºС
±0,4
4 Весы аналитические и прецизионные серии AdventurerPro AV264C, Adventurer RV3102
(США)		 Высота 19 см, ширина 22 см, длина 30 см

Высота 7,2 см, ширина 19,3 см, длина 25,4 см
5 Автоклав (стерилизатор паровой) типа LAC-5060S
Корея		 Цифровой ПИД контроллер со светодиодным дисплеем
Ёмкость 60 л
Материал: корпус сталь с эпоксидным порошковым покрытием;
Камера: нержавеющая сталь;
Температура: диапазон
токр. + 10°C ÷ 121°C;
точность ± 0,1°C при 121°C
Рабочее давление
1,1 бар при 121°C
Манометр
0÷400 кПа
6 Термоциклер TProfessional Basic
(Германия)		 Формат блока: 96 лунок; Термоблок алюминиевый; Максимальное нагревание 3.5°C/сек;
Максимальное охлаждение 3.0°C/сек;
Температурный градиент 26°C; Интервал температур 3°C - 99°C; Точность управления +/- 0.1°C
7 Система для гель-документирования Quantum-ST4
(Франция)		 Монохромная камера CCD; Глубина пикселя 16-бит, 65 376 уровней серого.
Разрешение 1,4 мегапикселя, 1360H x 1024V; Качество: высокая чувствительность для флюоресценции.
Программное обеспечение
Quantum–Capt для увеличения и базового анализа.
Темная камера:
CN-3000; Выдвигающийся трансиллюминатор; 6-й позиционный фильтр.
8 Микроскоп инвертированный
BDS300
(КНР)		 Система Келер иллюминации (6В/30Вт Галоген);
Механический столик 206 х 170 мм с держателями для чашек Петри, колб и предметных стекол;
Объективы для световой и фазово-контрастной микроскопии;
Вращаемый конденсер для фазово-контрастной микроскопии (N.A.0.35, W.D. 45мм);
Световые фильтры (зеленый, голубой, серый);
Крепление для 5 МР камеры (1х С, 0,6х С).
9 Микроскоп флуоресцентный
ВК6000 FL
(КНР)		 Система Келер иллюминации (6В/30Вт Галоген); Полевая диафрагма;
Механический столик 182 х 140 мм;
Тринокуляр;
Крепление для 20МР камеры (1х С, 0,57х С);
Объективы Инфинити План;
Флуоресцентный модуль (Ртутная лампа 100Вт);
Световые фильтры (зеленый, голубой, серый).
10 Спектрофотометр
CaryVarian 50
(США)		 Диапазон длин волн:190-1100 нм;
Спектральное разрешение: 1,5 нм;
Ширина щели: 1,5 нм;
Монохроматор: Высокоскоростной Черни-Тернера;
Источник света: ксеноновая лампа;
Детектор: 2 сбалансированных силиконовых диода;
Минимальное количество пробы: 5 мкл.
11 Хроматографическая препаративная BioLogic BioRad
(США)		 Максимальная скорость тока : 20 мл/мин для каждого канала;
Лимит давления: 30 пси (0.2 МПа);
Устройства для детектирования УФ; Фильтры на 254 и 280 нм;
2 мм проточная ячейка;
Проводимость: стандартная;
Выбор буфера/загрузка образцов;
Введение образов: ручное через разъем MV-6;
Сборщик фракций: BioFrac Model 2110
Диапазон рабочих температур: от 4 до 40 0 С.

Перечень предлагаемых услуг

1. Разработка “под ключ” технологических регламентов размножения интересующих видов растений в промышленных объемах.
2. Комплексное научно-техническое сопровождение по закладке плантации голубики высокой по иннновационным технологиям на площади от 2 га.
3. Комплекс услуг по организации производства саженцев сортовой голубики высокой в промышленных объемах, включающий технологический регламент производства; стартовый запас стабилизированных in vitro регенерантов желаемых сортов голубики высокой, идентифицированных методами ISSR-ПЦР-анализа (по 100 регенерантов каждого сорта).
4. Курсы повышения квалификации сотрудников организации-заказчика.
5. Разработка генетических паспортов на основе ISSR-ПЦР-анализа для растений.
6. Разработка различных типов комбикормов для аквакультуры.
7. Идентификация сортов голубики ISSR-ПЦР-методом.
8. Производство мальков для клариевого сома.
9. Технология производства клариевого сома в установках замкнутого водообеспечения.
10. Цитометрия