Molekulāro marķieru izstrāde juvenilitātes novērtēšanai āra bērza mikropavairošanas laikā (Betula pendula Roth)

Latvijas Zinātnes padomes atbalstītais fundamentālais un lietišķais pētījums Nr. lzp-2019/1-0387

Pētījuma mērķis ir izstrādāt molekulāros marķierus juvenilitātes noteikšanai āra bērza (Betula pendula Roth) mikropavairošanas laikā, kas balstītos uz miRNS un to mērķa gēnu ekspresijas izmaiņām āra bērza in vitro kultūrā rejuvenilizācijas laikā, kā arī izpētīt to ietekmējošos faktorus.

Pētījuma izstrādes rezultātā tiks noteikti āra bērza rejuvenilizāciju ietekmējošie faktori mikropavairošanas procesā, identificēti konservatīvie miRNS, noskaidrota miRNS (arī miR156/157, miR172) un mērķa gēnu ekspresijas saistība ar bērza juvenilitātes pakāpi, kā arī tiks pārbaudīta pētījuma laikā izstrādātā juvenilās stadijas identifikācijas tehnoloģija uz potētajiem bērziem, kā arī selekcijas procesā atlasītu bērzu genotipiem ar dažādu morfoģenēzes potenciālu in vitro. Uz iegūto zināšanu pamata tiks izveidota efektīva bērzu juvenilitātes noteikšanas tehnoloģija mikropavairošanas laikā, kuru varēs izmantot bērzu selekcijas programmā ģenētiski augstvērtīga bērza reproduktīvā materiāla ieguvei, kā arī pielāgot to citiem kokaugiem, kurus grūti mikroklonāli pavairot.

Pētījuma uzdevumi:

1. miRNS un ekspresēto gēnu sekvenēšana sējeņos (juvenīlā kontrole), pieaugušā bērzā (nobriedusī kontrole), un bērza in vitro dzinumos ar atšķirīgu morfogēno potenciālu;
2. mikroRNS un mērķa gēnu molekulāro marķieru izveide juvenilitates noteikšnai;
3. Morfoloģisko, anatomisko un fizioloģisko iezīmju novērtēšana āra bērza in vitro dzinumos rejuvenilizācijas laikā;
4. Izpētīt rejuvenilizācijas mehānismu potētajos bērzos izmantojot molekulāros marķierus;
5. Pārbaudīt izveidotos marķierus uz 10–15 bērzu in vitro genotipiem ar dažādu morfogēno potenciālu.

Pētījuma aktivitātes:

1. Sekvenēšana un datu analīze.
2. Augu materiāla ievākšana un RNS ekstrakcija tālākajām analīzēm.
3. Molekulāro marķieru izstrāde un validācija.
4. Morfoloģisko, anatomisko un fizioloģisko parametru izvērtēšana āra bērza in vitro dzinumos rejuvenilizācijas laikā:
   4.1. morfoloģisko parametru izvērtēšana;
   4.2. anatomisku parametru izvērtēšana;
   4.3. fizioloģisko parametru izvērtēšana.
5. Izstrādāto molekulāro marķieru izvērtēšana uz 10–15 atlasītiem bērzu genotipiem in vitro un potētajiem bērziem.
   5.1. miRNS un to mērķa gēnu ekspresijas analīze 10–15 bērzu genotipiem ar atšķirīgu morfogēno potenciālu in vitro;
   5.2. miRNS un to mērķa gēnu ekspresijas analīze potētajos bērzos.

Aktualitātes

1. 30.01.2020. Dalība Latvijas Universitātes 78. Zinātniskajā konferencē (konferences programma) ar prezentāciju: Krivmane B., Girgžde E., Samsone I., Ruņģis D. Molekulāro marķieru izstrāde juvenilitātes novērtēšanai āra bērza (Betula pendula Roth) in vitro kultūrās mikropavairošanas laikā.
2. 23.01.2020. Dalība karjeras attīstības atbalsta pasākumā "Daudzpusīgā un interesantā mežzinātne pētnieka acīm" Rīgas 75. vidusskolas 7.–9. klašu skolēniem. Pasākuma mērķis – informēt skolēnus par mežzinātnes nozari (ar ievirzi molekulārajā ģenētikā), aktuālākajām problēmām un pētījumiem mežzinātnē, iepazīt ar pētnieka ikdienu un noskaidrot tā lomu mežzinātnes attīstībā.
3. 23.09.2020. Dalība LVMI "Silava" pasākumā "Mežzinātnes pēcpusdiena" ar aktivitāti Mežs rotaļlietu kastē Salaspils 1. vidusskolas skolēniem
4. 25.09.2020. Dalība LVMI "Silava" pasākumā "Mežzinātnes pēcpusdiena" ar aktivitātēm "Uzzini un izzini, ko pētām mēs?" un "Koka stāsts"
5. 2.,16.10.2020. Novadīta izglītojoša un informatīva ekskursija ar praktisko darbu DNS izdalīšanā LVMI "Silava" Ģenētisko resursu centra Molekulārās ģenētikas laboratorijā Salaspils 1. vidusskolas 3. klašu skolēniem.
6. 26.11.2020. Prezentācija LU Bioloģijas fakultātes maģistrantūras studentiem augu fizioloģijas kursa "Audu audu kultūras" ietvaros par Augu audu kultūras laboratoriju un to iekārtojumu, mērķiem, darbības virzieniem un aktīvajiem projektiem, kā arī pētījuma "Molekulāro marķieru izstrāde juvenilitātes novērtēšanai āra bērza (Betula pendula Roth) in vitro kultūrās mikropavairošanas laikā" tēmas aktualitāti,  mērķiem, uzdevumiem, datu ieguvi, pirmajiem rezultātiem un turpmākajiem uzdevumiem.
7. 26.–27.01.2021. Dalība LVMI "Silava", Meža nozares kompetences centra, a/s "Latvijas Finieris" un a/s "Latvijas valsts meži" sadarbībā ar citiem meža nozares partneriem rīkotajā konferencē Zināšanās balstīta meža nozare ar prezentāciju Molekulāro marķieru izstrāde juvenilitātes novērtēšanai āra bērza in vitro kultūrās (video): par pētījuma aktualitāti un novitāti, mērķi, galvenajiem uzdevumiem, iegūtajiem rezultātiem un secinājumiem.
8. 28.06.–1.07.2021. Dalība Federation of European Societies of Plant Biology (FESPB) un European Plant Science Organization (EPSO) organizētajā Plant Biology Europe 2021 (OBE2021) konferencē (programma) ar stenda referātu: Girgžde E., Samsone I., Gailis A., Ruņģis D. Effect of exogenously applied sugars on silver birch (Betula pendula) in vitro shoot rejuvenation
9. 30.04.2021. Dalība Eiropas Zinātnieku nakts 2021 "Zinātnes sasniegumi nākotnei". LVMI "Silava" aktivitāšu ietvaros Ģenētisko Resursu centra (ĢRC) darbinieki izveidoja Quiz puzli "Ģenētika un pētījumi", kurā, pareizi atbildot uz visiem spēles jautājumiem par ģenētiku un pētījumiem LVMI "Silava" ĢRC, bija iespēja salikt puzli, kā arī bija iespēja iepazīties ar video prezentāciju un posteri Molekulāro marķieru izstrāde juvenilitātes novērtēšanai āra bērza in vitro kultūrās
10. 24.10.2022. Dalība COST akcijas CA21157 European Network for Innovative Woody Plant Cloning (COPYTREE) vadības komitejas sanāksmē ar prezentāciju par pētījumu. Dalība vadības komitejā dos iespēju turpmākos četrus gadus piedalīties diskusijās, metožu un protokolu izstrādē, apmācībās, semināros u.c., tādā veidā uzlabot zināšanas un pieredzi molekulārās ģenētikas jomā darbā ar in vitro kultūrām.
11. 30.09.2022. Eiropas Zinātnieku nakts 2022 ietvaros LVMI "Silava" organizētajā "Mežzinātnes pēcpusdienā" Salaspils 1. vidusskolas 11. klašu skolēniem novadīta lekcija "MikroRNS loma āra bērza nobriešanā in vitro kultūrās", kuras laikā skolēni guva zināšanas par molekulāro bioloģiju, uzzināja par pētījumu un apskatīja in vitro kultūras dažādās to attīstību fāzēs. Pēc lekcijas skolēni apmeklēja Molekulārās ģenētikas laboratoriju, iepazinās ar to, tajā izmantoto aparatūru gan šī, gan citu pētījumu realizēšanai.
12. 22.07.2022. Oksfordas universitātes kolēģu vizīte LVMI "Silava" Ģenētisko resursu centra Molekulārās ģenētikas laboratorijā: iepazīšanās ar aktuālajiem pētījumiem, tajā skaitā par "Molekulāro marķieru izstrāde juvenilitātes novērtēšanai āra bērza (Betula pendula Roth) in vitro kultūrās mikropavairošanas laikā".
13. 2021.–2023. Biotehnoloģijas un bioinženierijas bakalaura studiju programmas studējošā darbinieka apmācība un pētījuma eksperimentu veikšana LVMI "Silava" Molekulārajās ģenētikas laboratorijā, lai sekmīgi izstrādātu bakalaura darbu pētījuma "Molekulāro marķieru izstrāde juvenilitātes novērtēšanai āra bērza mikropavairošanas laikā (Betula pendula Roth) in vitro kultūrās mikropavairošanas laikā" ietvaros.
14. 01.,06.04.2022. Ēnu dienas ietvaros 4., 6. un 10. klases skolēni no Ulbrokas vidusskolas, Ogres 1. vidusskolas un Rīgas Valsts 3. ģimnāzijas iepazinās ar LVMI "Silava" Ģenētisko resursu centra darbu un aktuālajiem pētījumiem, tajā skaitā par "Molekulāro marķieru izstrāde juvenilitātes novērtēšanai āra bērza (Betula pendula Roth) in vitro kultūrās mikropavairošanas laikā".
15. 26.11.2022. LLU Jauno biologu skolā nolasīta lekcija "Ieskats augu molekulārajā ģenētikā", kuras laikā 9.–12. klašu skolēniem pastāstīts arī par mikroRNS lomu āra bērza nobriešanā in vitro kultūrās.
16. 30.11.2022. Ādažu Brīvās Valdorfa skolas 10 un. 11. klašu skolēniem bioloģijas stundā LVMI "Silava" Molekulārās ģenētikas un Augu fizioloģijas laboratorijās novadītas izglītojošas un informatīvas nodarbības "Augu klonēšana", "Ģenētiskie resursi" un "Molekulārā bioloģija", kuru laikā skolēni iepazīstināti ar augu mikropavairošanas un molekulārajām metodēm, kā arī tika informēti par aktuālākajiem pētījumiem.
17. 28.12.2022. Izstrādāts protokols miR156 ekspresijas kvantitatīvai noteikšanai āra bērza juvenilitātes novērtēšanai
18. 17.–19.04.2023. Dalība COST akcijas CA21157 European Network for Innovative Woody Plant Cloning (COPYTREE) rīkotajā konferencē "Innovative Woody Plant Cloning”, kas notika Santiago de Compostela (Spānija) ar stenda referātu "Differentially expressed conserved microRNAs in mature and rejuvenated silver birch in vitro propagated tissues".
19. 6.06.2023. Kaiva Solvita Ruņģe ir izstrādājusi un aizstāvējusi bakalaura darbu "MikroRNS ekspresija veģetatīvās attīstības fāzu maiņā āra bērza Betula pendula in vitro kultūrās" LU un RTU kopīgā akadēmiskā bakalaura studiju programmas "Biotehnoloģija un bioinženierija" ietvaros. Darba vadītāja – Baiba Krivmane.