Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ им. Н.К. Кольцова РАН
Koltzov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

Группа генетической инженерии и редактирования генома растений


В 1982-1989 годах под руководством Гапоненко А.К. были разработаны методы культивирования in vitro соматических клеток пшеницы, ячменя и подсолнечника и впервые в СССР были выращены из клетки растения важнейших продовольственных культур – пшеницы (1984) и подсолнечника (1990), что позволило приступить к разработке методов их генетической трансформации. Результаты исследований наблюдаемого в культуре клеток феномена сомаклональной изменчивости были обобщены Гапоненко А.К. в виде докторской диссертации: «Генетические процессы в соматических клетках злаков, культивируемых in vitro: Triticum aestivum L., T. durum Desf. и Hordeum vulgare L.”, защищенной в 1992 году во Всероссийском институте растениеводства им. Н.И.Вавилова, Санкт-Петербург. Гапоненко А.К. участвовал в организации Центра "Биоинженерия" РАН, где в течение 1989 - 2006 годов разрабатывал методы генетической трансформации пшеницы и подсолнечника, работы над которыми проводились им также в Швейцарском Технологическом Институте (1991), в Университете Огайо (1993 - 1994), в компании «Novartis» в г. Сант-Савьер, Франция (1997-1998). В лаборатории клеточной инженерии растений Центра «Биоинженерия» РАН под руководством А.К. Гапоненко был создан и запатентован в 2006 году способ генетической трансформации сахарной свеклы и в 2005 г. проведены первые ограниченные полевые испытания трансгенных форм сахарной свеклы в РФ.


Тематика работы группы

  1. Клеточные и генетические (генно-инженерные) основы биологии развития и биотехнологии растений
  2. Исследование регуляции морфогенеза in vitro у важнейших продовольственных культур РФ – пшеницы, сахарной свеклы и подсолнечника.
  3. Создание сортов пшеницы и подсолнечника, устойчивых к неблагоприятным факторам среды, методами генетической инженерии для сельского хозяйства РФ.

В 2015 году Гапоненко А.К. получен грант Министерства образования и науки по Федеральной целевой программе "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» в рамках Мероприятия «Проведение исследований в рамках международного многостороннего и двустороннего сотрудничества» по ПНИ «Повышение толерантности к засолению у продуктивных сортов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) путем введения транскрипционного фактора OsGATA риса, эктопическая экспрессия которого, индуцируется избыточным засолением» (соглашение о предоставлении субсидии от 11.11.15 г. № 14.613.21.0052, сроки выполнения 2015-2016 гг.) Иностранный партнер – Jawaharlal Nehru University (Университет Джавахарлала Неру, Индия).
(Рабочая группа по контракту ФЦП)

Close
Рабочая группа по контракту ФЦП

Гапоненко Александр Константинович
доктор биологических наук, профессор. Руководитель Группы.

Skype: Alex.Gaponenko1


Мишуткина Яна Владимировна

старший научный сотрудник к.б.н.


Шульга Ольга Альбертова

старший научный сотрудник, к.х.н.


Спеченкова Надежда Андреевна

младший научный сотрудник


Тимошенко Анастасия Алексеевна

младший научный сотрудник


Царькова Елена Александровна

младший научный сотрудник


Понизова Алена
cтудентка РГАУ-МСХА



Публикации

  • Шульга О.А., Нескородов Я.Б., Щенникова А.В., Гапоненко А.К., Скрябин К.Г., Эктопическая экспрессия гена НАМ59 в подсолнечнике (Helianthus аnnuus L.) вызывает гомеозисные изменения репродуктивных органов цветка // Доклады Академии наук. 2015. (Биохимия, биофизика, молекулярная Биология), Т. 461. № 4. С. 480–484.
  • Prasad C.V.S. Siva, Saurabh Gupta, Alex Gaponenko, Murlidhar Tiwari. Molecular Dynamic and Docking Interaction Study of Heterodera glycines Serine Proteinase with Vigna mungo Proteinase Inhibitor // Appl biochem biotechnol. 2013 .V. 170(8). P.1996-2008.
  • Nechaev V.I. & Gaponenko A.K. The introduction of the newest biotechnologies is necessary for sustainable agricultural development and needs the sufficient investments (2013), Visegrad Journal on Bioeconomy and Sustainable Development, vol. 2, № 2, p. 72–77
  • Prasad C.V.S. Siva, Saurabh Gupta, Alex Gaponenko & Murli Dhar Tiwari. In-silico comparative study of inhibitory mechanism of Plant Serine Proteinase Inhibitors // Bioinformation. 2012. 8 (14): 673-677
  • Fadeev V.S., H.R.Shimshiashvili, A.K.Gaponenko, Regeneration, and biolistic sensitivities of different genotypes of common wheat (Triticum aestivum L.) // RUSSIAN JOURNAL OF GENETICS, 2008, Volume 44, № 9, pp 1096.
  • Fadeev V.S., A.K.Gaponenko. Development of the efficient wheat genetic transformation system for the creation of the transgenic wheat resistant to the sunn pest (Eurygaster integriceps Puton) In: “SUNN PEST MANAGEMENT A Decade of Progress 1994-2004”. Published by Arab Society for Plant Protection 2007, pp.381-389.
  • Мишуткина Я.В., Гапоненко А.К., Скрябин К.Г., Микроклональное размножение сахарной свеклы in vitro // Сахарная свекла. 2007. № 7. С.28-29.
  • Нескородов Я.Б., Мишуткина Я.В., Гапоненко А.К. Скрябин К.Г., Эффективный метод регенерации in vitro побегов подсолнечника (Helianthus annuus L.) из асептических семян, как эксплантатов для генетической трансформации подсолнечника агробактериальным способом // Биотехнология, 2007, №6, с. 27-33
  • Mishutkina Y.V., Gaponenko A.K. Sugar beet (Beta vulgaris L.) Morphogenesis in vitro: Effects of Phytohormone Type and Concentration in the Culture Medium, Type of Explants, and Plant Genotype on Shoot Regeneration Frequency// Russian journal of genetics, 2006, Vol. 42, No. 2, pp. 150–157.
  • Fadeev V.S., Blinkova O.V., Gaponenko A.K. Optimization of biological and physical parameters for biolistic genetic transformation of common wheat (Triticum aestivum L.) using a particle inflow gun // Russian journal of genetics. 2006. V. 42. № 4. p. (402–411.)
  • Васин А.А., Гапоненко А.К., Теплов А.Е., Маркеев А.Н. Математическое моделирование биохимических реакций на примере биосинтеза каучука // Математическая биология и биоинформатика, 2005, том 1, №1, с.70-86 ,
  • Бабаева С.А., Петрова Т.Ф. Гапоненко А.К., Цитогенетический анализ 1В хромосомы сомаклона мягкой пшеницы, изменений по компонентному составу глиадинов // Доклады АН СССР, 1991, т.320, № 5, стр. 1251-1253.
  • Гапоненко А.К., Шаяхметов И.Ф., Бабаева С.А., Охрименко Г.Н.., Analysis of esterases, ADH, GDH and GOT isozymes of regenerates of Triticum aestivum L and Triticum durum Desf // Генетика, 1993, т.29, стр. 323-328.
  • Бабаева С.А., Гапоненко А.К., Петрова Т.Ф Цитогенетический анализ 1В хромосомы сомаклона мягкой пшеницы, изменений по компонентному составу глиадинов // Доклады АН СССР, 1991, т.320, № 5, стр. 1251-1253.
  • Петрова Т.Ф.,Воронина И.П.. Гапоненко А.К., Генетические исследования растений регенерантов подсолнечника, полученных в культуре соматических клеток // Цитология и генетика, 1991, т.25, № 4, стр. 21-25.
  • Gaponenko A.K., Petrova T.F., Iskakov A P., Sozinov A. A., Cytogenetics of in vitro cultured somatic cell and regenerated plants of barley (Hordem vulgare L) // Theoretical and applied genetics, 1988, 75: 905-911.
  • Хвырлева Ц.Д., Рыжик М.В., Ананьев Е.В.,. Гапоненко А.К., Искаков А.Р., Созинов А.А, rDNA demethylation in in vitro cultured callus tissue of barley // Proceedings of the ussr academy of sciences, 1986, V. 290, №5, p. 1249-1252.
  • Гапоненко А.К., Мунтян М.А., Маликова Н.И., Созинов А.А., Ohrimenko G.N., Получение сомаклональных линий у злаков (Triticum aestivum L. и Hordeum vulgare L.) // Докл АН СССР, 1985, т.283, № 6, p. 1471-1475.
  • Гапоненко А.К., Мунтян М.А., Маликова Н.И., Созинов А.А., Регенерация растений различных генотипов пшеницы Triticum aestivum L. in vitro // Доклады АН СССР, 1984, т. 278 № 5, стр. 1231-1235.


Участие в научных конгрессах, конференциях, семинарах

  1. The I International Workshop “Plant Genetics and Genomics For Food Security” 26-28 August 2016, Novosibirsk, Russia. A.K.Gaponenko, Chairman of the Session 5: GENETIC ENGINEERING, Presentation: A.K.Gaponenko “Use of a transcription factors for enhancing crops tolerance to the abiotic stresses by transgenic technology”.
  2. Всероссийская конференция: «50 лет ВОГиС: успехи и перспективы», Москва 8 -10 ноября 2016. Заседание 5: Успехи селекции: Презентация А.К.Гапоненко «Достижения и перспективы использования трансгенных технологий в селекции пшениц».
  3. V Международная конференции Физтех Био, 2015, 29-30 апреля, Москва.
    Специальная сессия «Агробиотехнология в Российской Федерации», А.К. Гапоненко: “Необходимость новых технологий для устойчивого развития сельского хозяйства и биосинтеза фармацевтических и промышленно ценных материалов и полимеров в растениях ".
  4. VIII Московский международный конгресс «БИОТЕХНОЛОГИЯ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ", Москва, 17 - 20 марта 2015. А.К. Гапоненко и А.А.Соловьев: " Генетически-модифицированные пшеницы – состояние и перспективы ".
  5. Indo-Russian Seminar on Crop Biotechnology, held at School of Life Sciences, JNU, New Delhi, 4- 5 December, 2014. Organizer: Gaponenko A. K. made presentation: “Conception and goals of the organization of the Indo-Russian Centre of Plant Biotechnology for crops improvement at Moscow”.
  6. Международная конференция «Биология Наука XXI Века» РЭУ им. Плеханова 24 мая 2012 года, РФ, Москва, Пленарный доклад, А.К.Гапоненко: «Биотехнология – главный резерв повышения рентабельности растениеводства».
  7. Seminar at headquarters of Monsanto Company, St. Louis, USA, August 23, 2010. Invited speaker Gaponenko A. K.: "Creating a new generation of "Super "Wheat varieties resistant to abiotic and biotic stresses in Eastern Europe, West and Central Asia".
  8. Second Science Conclave of Nobel Laureates at IIIT-Allahabad, INDIA, December 08-14 , 2009. Gaponenko A.K.: «Wheat & Main Crops Biotechnology: Challenges and Strategies For Commercializing Of GM Crops»
  9. Sixteenth Session of the Indo-Russian Joint Council for the implementation and coordination of the Integrated Long-Term Programme (ILTP) of Cooperation in Science and Technology, Moscow, 14-15 September 2009. Gaponenko A. K.: «Wheat & Main Crops Biotechnology: Challenges and Strategies For Commercializing Of GM Crops».
  10. The Fifteenth Session of the Indo-Russian Joint Council on Implementation and Coordination of Integrated Long-Term Programme of Cooperation in Science and Technology Between India And Russia ", October 23-24, 2008, New-Delhi, India, Gaponenko A. K.: “ The execution state of ILTP projects in “Biotechnology and Immunology”.
  11. Международный конгресс «Фундаментальные науки - ресурс здоровья здоровых людей», Тамбов, 4-5 декабря 2008 года, Гапоненко А.К., Приглашенный докладчи: «Новый метод реабилитации загрязнения радионуклидами и тяжелыми металлами, для снижения риска развития рака и других заболеваний – Фиторемедиация».
  12. Международная энергетическая неделя, 24-26 октября 2007 г., Москва. Гапоненко А.К., Приглашенный докладчик: «Возобновляемые источники энергии на основе современной биотехнологии растений».
  13. Четвертый Московский международный конгресс, 12-16 марта 2007 г., Москва, «БИОТЕХНОЛОГИЯ: состояние и перспективы развития», Гапоненко А.К., Приглашенный докладчик на секции: «Получение трансгенных хозяйственно-ценных форм важнейших сельскохозяйственных растений: пшеницы, подсолнечника, сахарной свеклы».
  14. XIth International Plant Tissue& Biotechnology Congress, Beijing, China, August 13-18, 2006. Gaponenko A. K., Section report: “Different Systems of Sunflower (Helianthus annuus L.) in vitro Regeneration and Genetic Agrobacterium and Biolistic transformation protocols”.
  15. III съезд Всероссийского общества генетиков и селекционеров, Москва-12 июня, 2004, Гапоненко А.К., Приглашенный докладчик: Доклад на секции, «Моделирование и модификация метаболизма растений».
  16. XVth International Plant Protection Congress, Beijing, China, May 11-16, 2004, Poster session: A.K.Gaponenko, Fadeev V.S.: «An efficient biolistic system of the transgenic wheat production for the engineering wheat resistance to stresses and pest.
  17. XVth International Plant Protection Congress, Beijing, China, May 11-16, 2004, Poster session: Gaponenko A. K., Y.V.Mishutkina., “The development of an efficient regeneration and transformation system for the transgenic sugar beet (Beta vulgaris L) production”.
  18. Second International Conference on Sunn Pest, International Center for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA), Aleppo, Syria, 19-22 July 2004. Invited Speaker: Gaponenko A. K. and Fadeeev S. V., Development of the efficient wheat genetic transformation system for the creation of the transgenic wheat resistant to the Sunn pest (Eurygaster integriceps Puton).

Патенты

  1. Гапоненко А.К., Охрименко Г.Н., Созинов А.А.. Авторское свидетельство СССР №1458386. «Способ культивирования ткани пшеницы». 15 октября1988 г.
  2. Гапоненко А.К., Воронина И.П. Авторское свидетельство СССР № 720596. «Способ регенерации растений подсолнечника из культивируемых in vitro соматических клеток». Приоритет изобретения от 19.03.1990 г.
  3. Гапоненко А.К. Патент РФ №2179187 на изобретение. «Способ получения трансгенных растений подсолнечника». 10 февраля 2002 г.
  4. Гапоненко А.К. Патент РФ №2193066 на изобретение. «Баллистический способ получения трансгенных растений подсолнечника (Helianthus annuus L.)». 20 октября 2001 г.
  5. Гапоненко А.К., Ахмед Абу Камель. Патент РФ №2180165 на изобретение. «Способ микроклонального размножения гладиолуса». 10 марта 2002 г.
  6. Гапоненко А.К. Патент РФ №. 2277586. «Способ создания пшеницы, устойчивой к вредному клопу черепашке (Eurygaster integryceps Puton) методами генетической инженерии». 10 июня 2006 г.
  7. Гапоненко А.К., Мишуткина Я.В., Скрябин К.Г. Патент РФ №. 2278162. «Способ получения генетически модифицированных растений сахарной свеклы с использованием Agrobacterium tumefaciens». 20 июня 2006 г.

Гранты и проекты по теме,

выполненные под руководством А.К. Гапоненко

  1. Грант Минобрнауки РФ ГК № 14.613.21.0052 в рамках реализации федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2013-2020 годы» по теме: «Повышение толерантности к засолению у продуктивных сортов мягкой пшеницы (Triticum aestivum L) путем введения транскрипционного фактора OsGATA риса, эктопическая экспрессия которого, индуцируется избыточным засолением». 2015-2016 гг.
  2. Грант «Pioneer Hi-Bred International, Inc., USA». «Isolation of proteins, insecticidal for insect of the Hemiptera genus». 2012 г.
  3. Грант «CRP-02, ICGEB». «Development of genetic transformation of sunflower chloroplast to prevent genes leakage into the environment and the high expression of transgenes». 2006-2009 гг.
  4. Грант Президиума РАН «Создание подсолнечника, устойчивого к гербициду Баста». 2008 г.
  5. Грант Минпромторга РФ. ГК № 02.190.006 «Разработка биотехнологий и промышленное производство семенного материала генетически модифицированных сельхозяйственных культур: «Создание сахарной свеклы, устойчивой к гербицидам и вирусам». 2003-2006 г.
  6. Грант Минпромторга РФ. «Получение форм трансгенной пшеницы с повышенной толерантностью к засухе и засолению». 2004 г.
  7. Грант «The Netherlands Organisation for Scientific Research (NOW)». «Molecular control of the formation and development of inflorescence of sunflower». 1995 -1998 гг
  8. Грант «Rhone-Poulenc Company». «Development of sunflower regeneration and genetic transformation systems». 1993 -1994 гг.

Участие А.К. Гапоненко

в разработке правительственных программ

  • Куратор секции «Биотехнология и иммунология» в долгосрочной межправительственной Российско-Индийской программе по науке и технологиям; 2000-2010 гг.
  • Член рабочей группы по разработке программы «БИО 2020» Минэкономразвития РФ.
  • Член рабочей группы Минсельхоза РФ, разработка «Дорожной карты генетической инженерии».
  • Член экспертного совета по высоким технологиям Госдумы РФ.
  • Член экспертного совета по биотехнологиям в растениеводстве НТС Минсельхоза.
  • Член межправительственной рабочей Российско-Индийской группы по науке и технологиям.

Видеоматериалы, интервью и выступления

  • Информационый ролик

    09.07.2016 г.



  • Интервью д.б.н., г.н.с. Института биологии развития имени Н.К. Кольцова, профессора кафедры генетики, биотехнологии, селекции и семеноводства А.К. Гапоненко "России нужны отечественные ГМ-культуры" газете "Защита растений" №08 за 2014 г. РОССИИ НУЖНЫ ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ГМ_КУЛЬТУРЫ (полная версия): http://www.agroxxi.ru/gazeta-zaschita-rastenii/zrast/rossii-nuzhny-otechestvennye-gm-kultury.html
  • Доклад «Биотехнология — главный резерв повышения рентабельности растениеводства в Российской Федерации» в рамках симпозиума "Россия - крупная аграрная держава или сырьевой придаток?". 18 октября 2011 года. http://www.hse.ru/video/37270238.html
  • Интервью главного научного сотрудника Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, профессора кафедры генетики и биотехнологии РГАУ-МСХА имени К. А.Тимирязева, д.б.н. Александра Гапоненко Читать полностью:
    http://www.agroxxi.ru/gazeta-zaschita-rastenii/zrast/rossii-nuzhny-otechestvennye-gm-kultury.html
  • Дискуссия вокруг перспектив выращивания биотехнологических культур в России продолжается. Специально для «Крестьянских ведомостей» ситуацию анализирует главный научный сотрудник Института биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН, доктор биологических наук, профессор Александр Гапоненко.
    Читать полностью: http://www.agroxxi.ru/arhiv-novostei/informacionaja-voina-protiv-rosi.html

Сотрудничество


Курс лекций

«Генетическая инженерия растений»

  1. Необходимость и перспективы новых технологий для устойчивого развития сельского хозяйства
  2. Методы регуляции экспрессии генов, как метод генетической модификации программы геномов растений
  3. Введение в генетическую инженерию: молекулярные механизмы, методы и практика.
  4. Культура клеток in vitro, как этап генетической инженерии растений
  5. Генетической трансформации растительной клетки
  6. Генетическая трансформация хлоропластов
  7. Создание растений, устойчивых к насекомым методами генетической инженерии
  8. Модификации метаболизма растений методами генетической инженерии.


Экспрессия маркерного гена гена β-глюкоронидазы - uidA в трансгенном подсолнечнике:
A – разрез незрелого соцветия;
B – цветках и развивающихся семенах;
C – прорастающих семенах T1 (второй генерации) и
D – различных тканях растения.
(© Гапоненко, 1997)


Гапоненко Александр Константинович
доктор биологических наук, профессор.
Возглавляет Группу генетической инженерии и редактирования генома растений, входящую в состав лаборатории регуляции морфогенеза с 2007 года.

e.mail: akgaponenko@gmail.com

Skype: Alex.Gaponenko1

Сотрудники: