Лаборатория клеточных и геномных технологий растений Ботанического сада ЮФУ начала функционировать в 2014 году. Лаборатория состоит из двух секторов: сектор культуры тканей и сектор молекулярной генетики.

Лаборатория клеточных и геномных технологий растений Ботанического сада ЮФУ уникальная в своём роде. Она оснащена современным научным оборудованием, на базе которого специалисты-выпускники, магистры и аспиранты Академии биологии и биотехнологий Южного федерального университета проводят свои научные исследования. Сотрудниками лаборатории являются специалисты в области ботаники, биотехнологии, генетики.

Многие из специалистов лаборатории имеют признание не только в России, но и по всему миру, что подтверждается публикациями в области биотехнологии, ботаники и генетики в высоко квартильных журналах, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science, а также в журналах из списка ВАК. Также сотрудники лаборатории проходят стажировки и обмениваются опытом с российскими и зарубежными коллегами.

В работе лаборатории принимают участие сотрудники Ботанического сада ЮФУ и студенты Академии биологии и биотехнологий ЮФУ:

Чохели Василий Александрович – заведующий лаборатории

Азаров Анатолий Сергеевич – технолог, контроллер качества

Бакулин Семён – магистр Академии биологии и биотехнологий ЮФУ

Вардуни Татьяна Викторовна – директор Ботанического сада ЮФУ

Васильченко Елена – аспирант Академии биологии и биотехнологий ЮФУ

Дмитриев Павел Александрович – научный сотрудник лаборатории, информатизация

Козловский Борис Леонидович – старший научный сотрудник Ботанического сада ЮФУ, консультант

Степаненко Виктория Вячеславовна – бакалавр Академии биологии и биотехнологий ЮФУ

Многие растения можно размножать семенным и/или вегетативным способом. Для каждого из этих способов есть как положительные стороны, так и отрицательные. Так, при семенном размножении теряются генетические свойства материнского растения, необходим длительный период времени до цветения и плодоношения. При вегетативном размножении растений и прививках таких проблем нет, но при получении посадочного материала некоторых видов и сортов растений наблюдается очень низкая эффективность и повышенный риск занесения инфекции.

Преимущества микроклонального размножения по сравнению с вегетативным размножением:

- сохранение генотипа материнского растения

- можно размножить сорта и породы растений, которые плохо размножаться вегетативным способом

- возможность получения растений материнского возраста (для получения фитоэкстрактов);

- возможность получения посадочного материала, свободного от инфекции;

- возможность получения большого количества биомассы для производства фитоэкстрактов;

- возможность получения большего урожая за счёт оздоровления посадочного материала;

- возможность получения жизнестойких саженцев, которые будут обладать иммунитетом к болезням в течение 2-3 сезонов;

- возможность получения большого количества генетически однородного материала в течение небольшого периода времени из минимального количества исходного материала;

- возможность размножения гибридных растений или растений с редкими признаками, которые при семенном размножении могут быть утеряны;

- возможность поставок растений круглогодично;

- возможность размножения растений, которые не дают семенного потомства;

- низкая стоимость посадочного материала.

При помощи маркер опосредованной селекции (МОС), основанной на отборе ценных генотипов растений, совместно с биотехнологическими исследованиями есть возможность сократить во времени селекционный процесс. И выведение новых сортов будет происходить быстрее с меньшими затратами.

Получение растений в условиях in vitro - это активно развивающаяся сфера экономики, что подразумевает под собой клонирование генетически идентичного посадочного материала. Продажа посадочного материала, выращенного в культуре в условиях in vitro, во всем мире пользуется все большей популярностью (около 500 000 000 растений в год).

Клональное микроразмножение растений технологии "in vitro" основано на способности различных частей растения восстанавливать недостающие органы. Это происходит на определенных питательных средах, где есть необходимые макро- и микроэлементы, сахара и фитогормоны необходимые для роста и развития растений. Благодаря такой технологии можно получить целый организм из кусочка ткани (листа, стебля, почек, корня и др.).

Технология микроклонального размножения:

1 Отбор маточного растения (донора)

При отборе маточное растение должно соответствовать заявленному сорту, а также не иметь признаков инфицирования

2 Введение растений в культуру in vitro

Эксплант (апикальная меристема, часть листовой пластины, корня, почки и т.д.) при помощи специализированных химических агентов стерилизуют, освобождая от внешней инфекции. Затем химическим или физическим путём получают оздоровленный материал, который помещают на специальную питательную среду, содержащую макро- и микроэлементы, сахара, фитогормоны и все необходимые вещества для роста и развития растений. В качестве экспланта части используют апикальную меристему (часть верхушечных или пазушных почек растущего побега, где происходит активное деление клеток). Поскольку в зоне меристем нет проводящих тканей, поэтому полученное таким образом растение является чистым от фитопатогенов.  

3 Микроразмножение (мультипликация)

Под действием определенных концентраций и соотношений фитогормонов образуются побеги и увеличивается их количество.

4 Элонгация

Процесс прироста массы растений в пробирке на особых питательных средах.

5 Укоренение

Полученные растения переносятся на специализированную питательную среду и под действием определенных концентраций и соотношений фитогормонов происходит ризогенез (корнеобразование).

6 Адаптация растений к грунту

Укорененные растения высаживаются в специализированные миниконтейнеры с закрытым грунтом. Обычно используется смесь торфа с перлитом. В закрытых контейнерах растение адаптируется к новому субстрату.

7 Акклиматизация растений

После адаптации растения переносятся под теневой навес, где они должны привыкнуть к ультрафиолету, пониженной влажности, постепенной смене освещенности и температуры.

При работе с клонами растений должен происходить процесс поддержания генетической стабильности растений на каждом из этапов онтогенеза. Это можно добиться при помощи современных методов молекулярно-генетического анализа с применением методов ПЦР. Так же с использованием метода ПЦР и иммуноферментного анализа должен происходить мониторинг посадочного материала на фитопатогены.