ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

"ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
  ЛЕСНОЙ ГЕНЕТИКИ, СЕЛЕКЦИИ И БИОТЕХНОЛОГИИ"

Уникальный опыт и знания, реализованные
в современных лесных биотехнологиях




Вы здесь: 

  • >>
  • >>
  • Проект "Положение о создании банка in vitro лесных древесных растений в структуре «Центра лесных биотехнологий»"

Законодательная база

Создание коллекции invitro (банка растительного материала) лесных древесных растений проходит в рамках реализации задач Госпрограммы «БИО2020»; «Комплексной программы развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 г.», утвержденной правительством РФ от 24.04.2012 № 1853п-П8 – П.7.2. Применение биотехнологии для сохранения и воспроизводства лесных генетических ресурсов; мероприятий Дорожной карты «Развитие биотехнологий и генной инженерии» (18 июля 2013 г. № 1247-р).

Во исполнение пункта 58 «Создание центра лесных биотехнологий» Плана мероприятий («Дорожной карты») «Развитие биотехнологий и генной инженерии», утвержденного распоряжением Правительства Российской Федерации от 18.07.2013 № 1247-р создан Центр лесных биотехнологий (ЦЛБ, http://www.vniilgisbiotech.ru/biotech-cbl/) на базе ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех» (г. Воронеж). Одной из главных задач ЦЛБ является координация деятельности научно-исследовательских институтов, вузов, отраслевых научно-технических центров, региональных биотехнологических лабораторий и других организаций, работающих в области лесной биотехнологии, в том числе, создание в структуре ЦЛБ (на базе разных профильных организаций России) банка in vitro лесных древесных растений с использованием современных биотехнологий.

 

Обоснование

Сохранение и воспроизводство лесных генетических ресурсов – одна из наиболее актуальных проблем XXI века. Современным и эффективным подходом для ее решения является создание и длительное поддержание живых коллекций клонов in vitro (культуры изолированных протопластов, клеток, тканей, органов и их частей: микрорастений, меристемы и ее производных, каллуса, клеточных и эмбриогенных культур и др.) с привлечением разных методов биотехнологии, которые уже широко используются в мировой практике или находятся на стадии разработки. Коллекции такого рода позволяют invitro сохранять уникальные и/или хозяйственно ценные генотипы, редкие и исчезающие виды растений, преимущественно те, которые трудно размножаются вегетативно или теряют ценные свойства и/или признаки при семенном размножении. Долговременное хранение коллекций in vitro осуществляется, как правило, в стеклянных емкостях, размещенных на стеллажах небольшой площади с соблюдением правил асептики и постоянного контроля заданных параметров температуры и освещенности.

Коллекции клонов in vitro (банк растительного материала) создаются для:

- пополнения и продолжительного хранения растительного материала генотипов, характеризующихся уникальными свойствами и/или признаками;

- проведения методических, прикладных (в т.ч. селекционных) и фундаментальных исследований;

- массового селективного тиражирования ценных трудноразмножаемых генотипов растений;

- сокращения сроков выращивания и снижения себестоимости посадочного материала для создания лесных культур целевого назначения или их восстановления генофонда редких и/или исчезающих видов.

Следует отметить, что коллекции клонов in vitro, созданные с привлечением биотехнологий, направлены на сохранение ценных генетических ресурсов и по своей сути не заменяют, а дополняют классические приемы insitu и ex situ консервации.

 Существуют многочисленные примеры создания и успешного функционирования биотехнологических коллекций растительных объектов, которые действуют:

- в виде живой активно растущей пересадочной коллекции (с переносом 1 раз в течение 1–2 месяцев на свежую среду);

- в состоянии замедленного роста и развития с использованием более длительного (один раз в 5-12 месяцев) интервала пересадки растительного материала;

- при полном отсутствии роста при криоконсервации (в жидком азоте) с использованием сверхнизких температур (-196оС).

Коллекции подобного типа уже организованы в США, Германии, Франции, Италии, Японии, Индии, Республике Беларусь и других странах. В коллекциях хранятся растительные образцы, принадлежащие к разным систематическим группам (таксонам). Большинство из них – экономически-ценные генотипы или редкие и исчезающие растения, которые считаются национальным достоянием конкретных стран. К примеру, в США (штат Орегон, Корваллис) функционирует репозиторий (National Clonal Germplasm Repository USDA, http://www.ars.usda.gov/pacific-west-area/corvallis-or/national-clonal-germplasm-repository/), где содержится 500 000 образцов растений, охватывающих 10 000 видов плодовых, ягодных, декоративных, лекарственных и других культур. В Германии в коллекции микроорганизмов и клеточных культур (DSMZ,German Collection of Microorganisms and Cell Cultures, https://www.dsmz.de/catalogues.html) поддерживается более 700 образцов различных линий культуры клеток, принадлежащих к 80 семействам растений, причем большинство из них характеризуются активным синтезом фармакологически важных вторичных метаболитов. Коллекция Центрального ботанического сада НАН Республики Беларусь (получившая свидетельство в 2005 г.) включает 241 клон растений: 32 вида и более 200 культиваров из 11 семейств. При этом более 65 % таксонов в ее составе относится к фиторесурсным видам (Решетников, 2014).

В России также имеется несколько коллекций, официально зарегистрированных в соответствующих министерствах. В частности, с 1969 г. при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации функционирует Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов, созданная на базе ФГУП ГосНИИгенетика (г. Москва, http://www.genetika.ru/vkpm/). Всероссийская коллекция микроорганизмов (www.vkm.ru) имеет статус Коллекции национального значения (Постановление Правительства РФ от 24.06.96) и функционирует на базе Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина (г. Пущино, Московская обл.). Наиболее крупный банк растительного материала in vitro находится в Главном ботаническом саду РАН им. Н.В. Цицина (ГБС РАН, г. Москва, http://www.gbsad.ru/people/bioteh/), который содержит более 800 растений: 214 видов, 622 культивара из 35 семейств. Всероссийская коллекция культур клеток высших растений (ВККК ВР) создана в 1985 г. на базе Института физиологии растений РАН им. К.А. Тимирязева (г. Москва, ИФР РАН, http://www.ippras.ru/cfc/alccmp/). Она представлена каллусными и суспензионными культурами клеток, полученными из растений редких и исчезающих видов, линий, штаммов-продуцентов вторичных метаболитов, в том числе фармакологического профиля (60 видов и 30 семейств растений). Коллекции клонов растений in vitro также функционируют на базе ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова (г. Санкт-Петербург, ВИР, http://www.vir.nw.ru/index_r.htm).

Одна из первых в России коллекция клонов invitro ценных генотипов лесных древесных растений была создана в 1991 году в Центральном научно-исследовательском институте лесной генетики и селекции ЦНИИЛГиС (ныне ВНИИЛГИСбиотех, г. Воронеж). Однако зарегистрирована была позднее, 10 апреля 2014 г. приказом директора ФГБУ ВНИИЛГИСбиотех №8/2-П. Коллекция уникальна по своему составу (включает более 40 клонов ценных генотипов) и продолжительности (свыше 24 лет) хранения живых образцов in vitro: http://www.vniilgisbiotech.ru/biotech-cbl/collection-invitro/. Она ежегодно пополняется новыми генотипами с расширением видового и породного состава (включая клоны, полученные из других НИИ РФ в рамках сотрудничества),

Самая крупная не только в России, но и в мире коллекция карельской березы в культуре тканей создана в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте леса Карельского научного центра Российской академии наук (г. Петрозаводск). Всего в этой коллекции более 100 генотипов, из них 85 – карельская береза разного географического происхождения (год создания коллекции – 2002, продолжительность хранения 14 лет, http://forestry.krc.karelia.ru/section.php?plang=r&id=2635).

Коллекции клонов invitro лесных древесных растений имеются также в филиале Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН (г. Пущино, Московская обл., длительность хранения 6 лет); Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте леса им. В. Н. Сукачева Сибирского отделения Российской академии наук (г. Красноярск, длительность хранения 6 лет) и некоторых других институтах. Однако, до сих пор отсутствует сводная информация об имеющихся в стране коллекциях in vitro клонов древесных растений, их видовом составе, биотехнологических подходах и условиях хранения, что затрудняет сотрудничество между институтами. До настоящего времени не разработано также и Положение о коллекции invitro клонов древесных растенийи единые принципы их формирования, регистрации, хранения и использования.

Проект Положения о создании сетевой коллекции in vitro лесных древесных растений в структуре «Центра лесных биотехнологий» разработан при участии членов экспертной рабочей группы по направлению «Клональное микроразмножение» Межведомственного научно-координационного совета «Центра лесных биотехнологий» и носит рекомендательный характер.

Цель данного документа – создание основы (в том числе, доступных информационных ресурсов о действующих на территории РФ коллекциях in vitro) для более эффективного взаимодействия научных сотрудников и специалистов, работающих в научных организациях разных ведомств Российской Федерации, занимающихся вопросами сохранения и воспроизводства лесных генетических ресурсов методами биотехнологии.

 

Основные задачи создания банка in vitroлесных древесных растений в структуре «Центра лесных биотехнологий»

 

  1. Регистрация коллекций клонов in vitro лесных древесных растений, действующих на территории Российской Федерации.
  2. Создание информационной базы о действующих на территории РФ коллекциях invitro лесных древесных растений.
  3. Разработка единых требований к формированию коллекций клонов (включая клеточные линии) путем отбора исходных генотипов, получения асептической культуры протопластов, клеток, тканей, органов или целых микрорастений), их паспортизации (Приложение 1), организации условий длительного поддержания in vitro, развития методов контроля, а также целесообразности дальнейшего использования.
  4. Нормативно-правовое обеспечение коллекций клонов in vitro и усиление взаимодействия с внешними организациями (профильными НИИ, ВУЗами, ботаническими садами, селекционно-семеноводческими станциями и т. д.), при соблюдении национальных и международных принципов биобезопасности растительного материала, его патентной чистоты и охраны авторских прав.
  5. Содействие внедрению рентабельных технологий для сохранения дубликатов коллекций видов в местах их естественного произрастания, а также за их пределами.
  6. Поиск финансирования на организацию и проведение совместных научных исследований, включающих изучение влияния условий культивирования на генетическую изменчивость клонов (клеточных линий), предупреждение контаминации; разработку и совершенствование методов депонирования (консервации) и т. д.
  7. Оказание научно-методической помощи сотрудникам научных учреждений страны и другим специалистам по методам культивирования клонов (линий) invitro путем проведения стажировок, издания методических руководств, проведения конференций, совещаний и школ.

 

Определения

 

Коллекция invitro (банк растительного материала invitro) – это искусственно созданная совокупность образцов живого растительного материала invitro в виде культуры изолированных протопластов, клеток, тканей, органов или целых микрорастений (растений-регенерантов), соответствующая конкретным генотипам разных видов древесных растения, направленная на их сохранение и воспроизводство, и принадлежащая конкретному владельцу (организации). Она предназначена для использования в научно-исследовательских или прикладных целях в различных областях биотехнологии и лесного хозяйства. В коллекциях invitro, как правило, сохраняют (охарактеризованные, систематизированные и документированные) уникальные и/или хозяйственно ценные генотипы, редкие и исчезающие виды растений, преимущественно те, которые трудно размножаются вегетативно или теряют ценные отличительные свойства (признаки) при семенном размножении. Хранение живого растительного материала (культуры протопластов, клеток, меристемы, каллуса, эмбриогенных культур, микропобегов, микрорастений и др.) осуществляется в контролируемых (в соответствии с биотехнологическими нормативными документами) асептических условиях. 

Клон – вегетативно размноженное потомство одного растения (или клетки). Это, как правило, генетически однородная группа потомков, образованная путём бесполого размножения от одной особи и обладающая всеми биологическими признаками и свойствами материнского организма (имеют такой же набор генов, или генотип).

Однако генетическая однородность клона может быть относительной в случае возникновения сомаклональной изменчивости (например, спонтанных мутаций в культуре каллуса), эпигенетических изменений наследственного материала, влияния условий культивирования и случайных отклонений, возникающих в ходе онтогенеза. Поэтому клон может быть представлен несколькими линиями в случае его расщепления по морфологическим и другим признакам.

Линия – изолированная культура протопластов, клеток, тканей, органов или их частейinvitro, полученная от одного таксона (клона), но в разное время, разными исследователями и, возможно, от разных рамет.

Депонирование коллекции in vitro – это длительное сохранение коллекций без частых пересадок на свежую питательную среду. Включает приемы, позволяющие изменить скорость роста культуры в сторону его замедления и увеличения длительности интервалов между пересадками.

Депонирование растительного образца (например, клона) может использоваться и в другом значении - передача образца депозитором в биоресурсный центр (БРЦ), его регистрация, проверка, обеспечение сохранности и регулируемой доступности в соответствии с установленными правилами. В зависимости от целей осуществления депонирования в БРЦ различают, в частности, следующие основные формы депонирования: «хранение», «гарантийное хранение», «патентное депонирование» (национальное и международное).

Криоконсервация – низкотемпературное хранение живых биологических объектов с возможностью восстановления их биологических функций после размораживания.

Депозитор – физическое или юридическое лицо, от имени которого клон (образцы живой ткани, клеточные или тканевые культуры) передается на хранение invitro и (или) для проведения научных исследований в другую организацию.

 

Положения о создании, регистрации и использовании коллекции клонов

in vitro лесных древесных растений в структуре

«Центра лесных биотехнологий»

 

Коллекции (клонов, линий, культур) in vitro создаются и поддерживаются Организациями самостоятельно для обеспечения собственных потребностей в лесных генетических ресурсах и являются профильными.

Коллекция (клонов, линий, культур) in vitro формируется из изолированных протопластов, клеток, тканей, органов, микропобегов или целых микрорастений, полученных от уникальных и хозяйственно ценных генотипов, редких и исчезающих видов растений, в первую очередь тех, которые трудно размножаются вегетативно и/или не сохраняют ценные свойства в результате семенного размножения; и представляющих интерес для практического применения или для научно-исследовательских целей.

Получение асептической культуры in vitro основано на общепринятых классических приемах (Бутенко, 1964, 1999). При долговременном хранении растительного материала in vitro должен использоваться подход, обеспечивающий сохранение генетической и хозяйственной ценности исходного материала.

Каждый объект хранения (клон, линия, эмбриогенная культура и др.) должен сопровождаться паспортом (Приложение 1), который составляется Организацией, в которой он получен. Клону присваивается регистрационный номер (или коллекционный шифр), используемый в дальнейшем для его идентификации.

Паспортизация также включает изучение и проверку характеристик данного клона, или линии, (жизнеспособность, параметры роста, цитогенетические и молекулярно-генетические особенности, результаты адаптации растений к условиям exvitro и т. д.), что необходимо для гарантированного сохранения селективных свойств (предотвращения сомаклональной изменчивости, засорения коллекции) и определения его генетической стабильности. Периодичность проведения такого тестирования должна составлять не менее одного раза в 5 лет.

Клоны (линии, культуры) включаются в коллекцию in vitro в том случае, если они стабильно развиваются в культуре не менее одного года и представлены не менее, чем 20–30 образцами, представленных в 2-3 повторностях (в отдельных культуральных сосудах). Сосуды, в которых ведется культивирование, должны сопровождаться следующей информацией: регистрационный номер клона или линии (согласно паспорту), дата его пересадки, состав питательной среды, а также порядковый номер пересадки.

Коллекция invitro регистрируется (утверждается) Приказом дирекции Организации, в которой она создана, с указанием лица (лиц), ответственного (ответственных) за поддержание самой коллекции, а также условий ее культивирования; проверку характеристик клонов, входящих в ее состав. Информация о клонах, находящихся на хранении, размещается на сайтах Организации, в которой они получены и является его собственностью. 

Общая информация о коллекции (Приложение 2) направляется в Центр лесных биотехнологий (biotechcenter@lesgen.vrn.ru), где размещается на сайте единой информационной базы ЦЛБ (http://www.vniilgisbiotech.ru/biotech-cbl/collection-invitro/) в разделе «Коллекции клонов in vitro лесных древесных растений». В целях защиты прав интеллектуальной собственности, любые дополнительные сведения о клоне выдаются заинтересованным лицам с согласия дирекции Организации, владеющей коллекцией, или автора клона.

В случае обмена коллекционными образцами (с целью выполнения НИР) между заинтересованными организациями заключается типовой Договор, в котором прописываются права и обязанности каждой стороны и который подписывается юридическими лицами обоих организаций и скрепляется печатью юридического лица.

Передаваемый депозитором материал должен сопровождаться его кратким научным описанием, достаточным для поддержания жизнедеятельности клонов (линий) invitro.

В сопровождении указывают: таксономическое положение и регистрационный номер объекта, условия для культивирования in vitro (световой режим, состав питательной среды, периодичность пересадок на свежую среду и другие биотехнологические особенности), ценность объекта (целесообразность его использования в прикладных и научно-исследовательских целях), авторы клона и Организация, в которой они работают с указанием контактного лица, его почтового и электронного адреса. Принимающая Организация передает депозитору соответствующую справку (или расписку) о получении клонов из коллекции. Переданный материал не должен использоваться Организацией в коммерческих целях (если это не прописано Договором) и передаваться третьим лицам без письменного согласия депозитора.

По желанию депозитора после завершения научных исследований, а также процедуры патентования клона (или опубликования данных в печати), возможно предоставление дополнительной информации, например, о ростовых, цитогенетических, биохимических, особых (маркёрных) признаков и других особенностей клона; а также сведения о регистрации прав на селекционное достижение и пр.

После завершения НИР обе стороны готовят совместную публикацию с обязательным указанием авторства.

 

 

 

Приложение 1

Организация (наименование организации)

 

ПАСПОРТ ОБЪЕКТА ХРАНЕНИЯ

(составляется на каждый объект коллекции, хранится в Организации)

1. Регистрационный номер или коллекционный шифр клона (линии)

2. Таксономический статус объекта (русское и латинское название вида растения)

3. Автор (ы) создания клона (линии, культуры in vitro)

4. Год создания клона (линии, культуры in vitro)

5. Характеристика исходного дерева и автор отбора растительного материала и/или получения культуры invitro (происхождение, место произрастания, оригинатор (или автор сбора материала), хозяйственная и селекционная ценность, специфические признаки и др.)

6. Тип объекта хранения (микрорастения, каллусные культуры, эмбриогенные культуры, клеточные линии и др.)

7. Способ (метод) создания культуры in vitro (например, путем прямого органогенеза, через каллусные культуры и др.)

8. Условия для культивирования (световой режим, питательная среда, периодичность пересадки, другие особенности)

9. Характеристика клона (линии, культуры in vitro): (морфологические и биотехнологические особенности клона + фотография); генетический статус (дикий тип/мутант/ГМО/другое); молекулярно-генетический паспорт (молекулярные маркеры генетической идентификации); плоидность, цитогенетические, биохимические, анатомические и другие особенности

10. Результаты оценки объекта после длительного хранения (проводится с периодичностью раз в 5 лет)

11. Контроль контаминации (наличие или отсутствие бактерий, грибов и/или микоплазмы в течение всего периода культивирования).

Приложение 2

Общая информация о коллекции Организации (наименование организации),

(направляется в Центр лесных биотехнологий для размещения в сети Интернет в разделе «Коллекция in vitro» biotechcenter@lesgen.vrn.ru с периодическим обновлением 1 раз в 3 года)

1. Год создания коллекции invitro

2. Дата регистрации коллекции клонов …….. (название коллекции) с указанием выходных данных приказа (если коллекция зарегистрирована)

3. Каталог коллекции (породный и видовой состав, тип коллекционной культуры (микрорастения, микропобеги, каллусные культуры, эмбриогенные культуры, клеточные линии и др.), общее количество и их ценность, авторы клонов, продолжительность хранения).

4. Список опубликованных работ, в которых представлены результаты исследований, имеющие отношение к коллекции invitro.

5. Контактное лицо с указанием ФИО, должности, почтового и электронного адреса.

 

По пункту 3 сведения можно представить в виде таблицы

Каталог коллекции клонов (наименование  организации)

Клон (клоны), порода, видКраткие сведение
 

Авторы:

Тип коллекционной культуры: (микроклоны, клеточные линии, микропобеги, микрорастения, каллусные культуры, эмбриогенные культуры и др.).

Ценность клона (клонов): (например, продуктивный, быстрорастущий, устойчивый, декоративный и др.)

В коллекции с …. года.