Ученые из Академии биологии и биотехнологий Д. И. Ивановского Южного федерального университета (ЮФУ, Ростов-на-Дону, Таганрог) разработали алгоритм математического моделирования, который позволит оптимально и точно подбирать нужные концентрации питательных сред для растений.

Данную технологию можно будет применять для микроклонального размножения - эффективного способа сохранения генофонда угрожаемых растений, сообщили в среду в пресс-службе ЮФУ. На сегодняшний день одним из популярных и высокоэффективных методов сохранения генофонда редких и исчезающих видов растений является микроклональное размножение. Благодаря данному методу возможно не только сохранять исчезающие виды растений invitro ("в пробирке" - в искусственных условиях, вне организма или естественной среды), но и исследовать их генетические, физиологические, анатомо-морфологические аспекты биологии, осуществлять определение и выделение вторичных метаболитов, находящих применение в медицине, а также производить количество материала, достаточного для селекции или размножения растений-регенерантов. На каждом этапе микроклонального размножения растению необходима соответствующая питательная среда. Однако ученые каждый раз ее подбирают вручную, исследуя множество разных вариаций концентраций для каждого растения, что замедляет и даже усложняет процесс микроклонирования.

Преимущества нового метода

"Несмотря на то, что в мире существует бесчисленное множество видов математического моделирования и математического подбора питательных сред, мы разработали алгоритм, который, на наш взгляд, будет наиболее точен и удобен в использовании. Благодаря четкой схеме алгоритм поможет ученым минимизировать путаницу и позволит более оптимально подбирать концентрации и, соответственно, добиться лучших результатов экспериментов", - приводит пресс-служба слова разработчика алгоритма, руководителя молодежной лаборатории "Молекулярная биотехнология растений" Василия Чохели.

Суть алгоритма, который наиболее приемлем для подбора оптимальной питательной среды для микроклонального размножения растений, заключается в том, что ученые берут несколько вариаций питательных сред, которые отличаются между собой по минеральному составу, а также концентрацией органических веществ; наличию тех или иных фитогормонов. Используя различные регуляторы роста и концентрации этих регуляторов, они анализируют все среды и оценивают три главных параметра: минеральное питание, регулятор роста и концентрация регулятора роста. Именно так и подбирается оптимальная среда для исследуемого растения.

"В начале, при исследовании влияния концентраций фитогормонов, используется шаг в 0,5 мг/л. Изначальная безгормональная питательная среда (0 мг/л) выступает в качестве контроля. Затем линейка питательных сред с концентрациями 0,5 мг/л, 1 мг/л, 1,5 мг/л, 2 мг/л. Затем, после статистического анализа, когда становится известным наилучшее минеральное питание и наиболее подходящий регулятор роста, и его концентрация, происходит приготовление новой "линейки" питательных сред, но "шаг концентраций" уменьшается до 0,1 мг/л. <…> Мы ищем более точную концентрацию гормона, при которой растение будет давать наибольший коэффициент мультипликации", - пояснил Чохели.

Исследование, выполненного при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ. Лаборатория "Молекулярная биотехнология растений" работает в рамках программы "Приоритет-2030" нацпроекта "Наука и университеты".

https://nauka.tass.ru/nauka/17951265