Вирусологические и биотехнологические исследования цветочно-декоративных культур были начаты в Никитском ботаническом саду (НБС) группой вирусологии в 1974 году. Разработаны технологии оздоровления и клонального микроразмножения растений, находящихся в коллекции НБС. Созданный в 1986 году отдел биотехнологии тесно сотрудничал и внедрял свои технологии в совхозе «Оранжерейный комплекс» (Московская обл., Россия), который единственный в СССР занимался промышленным выращиванием безвирусного посадочного материала цветочных культур.
      В настоящее время основными направлениями проводимых биотехнологических исследований растений являются:
      - изучение биологии культивируемых клеток, тканей, особенностей роста и дифференциации in vitro субтропических и косточковых плодовых культур, декоративных и лекарственных растений;
      - селекция in vitro – создание новых селекционных форм и получение генетического разнообразия с использованием методов эмбриокультуры, соматического эмбриогенеза и индуцированного мутагенеза;
      - ускорение интродукционного процесса путем размножения в условиях in vitro новых видов, сортов, представленных в единичных экземплярах и трудноразмножаемых традиционными методами;
      - создание растущих коллекций ценных генотипов в условиях in vitro (генобанк in vitro);
      - разработка новых эффективных технологий оздоровления и клонального микроразмножения безвирусного посадочного материала.

      Клональное микроразмножение
      Созданы биотехнологии оздоровления и клонального микроразмножения ремонтантной гвоздики “Сим“ (Dianthus caryophyllus), хризантемы (Chrysanthemum indicum), антуриума Андрэ (Anthurium andreanum), бегонии Элатиор (Begonia elatior “Rieger”), лилий (Lilium sp.), гиацинта (Hyacinthus orientalis), гиппеаструма (Hipeastrum hybrida), розы садовой (Rosa sp.) и цимбидиума (Cymbidium hybridum). Для каждой культуры изучен состав вирусов, методы и способы оздоровления, техника стерилизации, условия культивирования и адаптации. В качестве эксплантов использованы меристематические ткани, вегетативные почки, листья, сегменты побега. Оптимизированы составы питательных сред для 20 сортов розы и 10 сортов хризантемы. У последней получены множественные микропобеги через каллусную культуру, индуцируемую из апикальной меристемы. При этом растения сохраняли идентичность исходному фенотипу. Разработаны способы культивирования тканей и органов 15 сортов персика (Prunus persica) и 15 сортов абрикоса (Prunus armeniaca). Установлено, что высокой регенерирующей способностью обладали меристематические ткани 2-3-летних растений. Разработаны технологии клонального микроразмножения ананаса (Ananas comosus), сливы (Prunus domestica) и вишни (Prunus cerasus). Наряду с этим предложены способы микроразмножения из вегетативных почек в условиях in vitro зизифуса китайского (Zizyphus jujuba) сортов Ya-dzao, Kitayskiy 2A, Ta-yang-dzao, хурмы (Diospyros kaki) сорта Rossianka, актинидии (Actinidia deliciosa) сортов Bruno, Monti, Hayward, Tomuri, Saanishton и регенерированных in vitro гибридных форм. Запатентованы способы прямой регенерации адвентивных побегов из листовых дисков актинидии превосходной и иссопа обыкновенного (Hyssopus officinalis), исключающий этап каллусообразования, уменьшающий риск сомаклональной изменчивости. Через прямой соматический эмбриогенез получены растения зизифуса, актинидии и клематиса (Clematis sp.). Разработан способ клонального микроразмножения клематиса сортов Серенада Крыма, Козетта, Космическая мелодия. Изучены морфогенетические потенции тканей и органов азимины (Asimina triloba) и фейхоа (Feijoa sellowiana). Проведены исследования по микроразмножению растений котовника (Nepeta sp.), иссопа, чабреца (Thymus vulgaris), различных представителей рода Yucca. Изучаются регенерационные способности органов и тканей лиственно-декоративных растений (папоротники, каладиум, цветные каллы, фикусы). Показана возможность прямой регенерации растений из листовых эксплантов и сегментов побега.

      Продукция вторичных метаболитов в культуре in vitro
      Изучены способности различных органов и тканей тиса ягодного (Taxus baccata) к каллусообразованию. Выделены три типа эксплантов, содержащих оптимальное количество таксола. Исследования каллусной биомассы полыни метельчатой и лимонной (Artemisia balchanotum и Artemisia scoparia) показали зависимость содержания эфирного масла от продолжительности культивирования каллуса. Разработаны биотехнологические приемы получения и накопления каллусной и ризогенной массы марены красильной (Rubia tinctoria) из молодых корней растения-донора. Изучены условия накопления каллусной биомассы растений рода Nepeta, видов розмарина (Rosmarinus officinalis), ладанника (Cistus tauricus), мирта (Myrtus communis). Исследованы закономерности накопления стероидных сапонинов в культуре органов и тканей, а также интактных растений Yucca.

      Селекция in vitro
      Эффективными методами селекции in vitro являются радиационный и химический мутагенез. В отделе разработан метод радиоселекции персика и розы садовой в условиях in vitro с применением Cs 137 для получения новых селекционных форм. Начаты работы по расхимериванию сложных гибридов иссопа. Получены полиплоидные формы котовника с применением антимикротрубочковых соединений.
      Из морфогенного каллуса периллы нанкинской (Perilla frutescens var. nankinensis) получено 550 сомаклонов, различающихся по морфобиологическим признакам: длиной стебля, длиной листовой пластинки. Биохимический анализ сомаклонов показал высокое содержание в листьях антоциана (2675-5434 мг/100 г сырой массы).
      Разработаны приемы культивирования соматических и зиготических зародышей зизифуса, получения из них растений с целью создания новых селекционных форм. На основе многолетних исследований морфогенеза in vitro актинидии разработаны способы получения новых форм из гибридных семян и каллуса.
      Разрабатываются технологии создания разнообразного генетического материала персика, абрикоса, алычи на основе интеграции методов сомаклональной изменчивости, эмбриокультуры и химического мутагенеза. Получены новые селекционные формы. Проводятся исследования по созданию селекционных форм абрикоса, сливы, алычи и персика, устойчивых к вирусу шарка (Plum pox virus). Начаты исследования по использованию культуры семяпочек и завязей в селекции in vitro фейхоа и зизифуса.

      Биотехнологические приемы оздоровления
      Разработан экспресс-метод ранней диагностики наиболее вредоносных вирусов цветочных культур, основой которого является иммуноферментный анализ ELISA-test и иммуноэлектронная микроскопия, что позволяет быстро и с большой надежностью обнаруживать самые низкие концентрации вирусов на ранних стадиях роста и развития растений и даже в семенах. Изучены и определены режимы термотерапии растений в зависимости от видового состава вирусов, их термостойкости и термотолерантности. В исследованиях активно используется хемотерапия. На основе интеграции биотехнологических приемов создана модель системы получения безвирусного посадочного материала цветочно-декоративных, субтропических и косточковых плодовых культур.

      Растущие коллекции ценных генотипов in vitro
      Постоянно существующая в мире угроза генетическим ресурсам растений, вызываемая неблагоприятным воздействием экологических факторов и негарантированность традиционных приемов их сохранения обусловили необходимость разработки технологии сохранения генофонда в условиях in vitro. Более всего в сохранении нуждаются редкие и исчезающие виды, главным образом внесенные в Красную книгу. В природе большинство видов орхидей растут в симбиозе с микоризными грибами. В отделе разработан метод асимбиотического микроразмножения в условиях in vitro редких и исчезающих видов орхидей флоры Крыма для восстановления их численности и репатриации в естественные места обитания. Нашими исследованиями показано, что наиболее доступными и экономичными способами долговременного хранения коллекции генотипов являются растущие коллекции растений и холодное хранение вегетативных почек (роза, зизифус), микропобегов (персик, абрикос, алыча, клематис, актинидия, зизифус), протокормов (орхидеи), соматических зародышей (клематис) и каллуса (роза, хурма, клематис, актинидия) in vitro. Сохраняя растущий материал, необходимо постоянно поддерживать его жизнеспособность. Нами отмечено, что при определенных условиях рост во время хранения можно ограничить и это позволяет продлевать субкультивирование.
      С 2003 года исследования по созданию растущих коллекций in vitro финансируются Министерством образования и науки Украины в рамках проекта 03.02.02/0000728 „Розробити раціональну систему збереження в умовах in vitro цінних генотипів декоративних рослин, субтропічних і кісточкових плодових культур”.

      С результатами последних исследований можно ознакомиться в следующих публикациях:

      1. Митрофанова И.В. Прямая регенерация микропобегов из листовых дисков киви (Actinidia deliciosa (Chev.) Liang, Ferguson) в условиях in vitro // Интродукция растений. - 2000.- N 1.- С. 157-158.
      2. Митрофанова О.В., Митрофанова И.В. Состояние и перспективы биотехнологических исследований садовых культур на юге Украины // Садівництво/ Міжвідомчий тематичний науковий збірник.- 2000.- Вип. 50.- С. 269-281.
      3. Митрофанова О.В., Славгородская-Курпиева Л.Е., Митрофанова И.В., Лукичева Л.А. Диагностика вирусных болезней и биотехнологические приемы получения безвирусного посадочного материала косточковых плодовых культур. – Ялта: Издательство Крымпресс, 2000. – 45 с.
      4. Mitrofanova I., Ivanova N. Using of leaf discs for direct regeneration of issope plants // Horticulture a
nd Vegetable Growing / Scientific works.- 2000.- V. 19, N 3, Part 1.- P. 427-433.       5. Mitrofanova I., Mitrofanova O. Special features of somatic embryogenesis and plant regeneration of Clematis in vitro // IPPS - Propagation of Ornamental Plants / Eds. Iliev Iv., P. Zelev and I. Tzvetkov., Sofia: MES.- 2000.- P. 90-96.
      6. Mitrofanova I.V., Mitrofanova O.V. Using broad genetic diversity and in vitro culture to enhance breeding of some subtropical fruit plants // Acta Horticulture.- 2000.- N 538 (1).- P. 169-172.
      7. Mitrofanova O., Lesnikova N., Mitrofanova I., Vogegov S. Application of biotechnology methods for obtaining the valuable cultivars of stone fruits // Horticulture and Vegetable Growing / Scientific works.- 2000.- V. 19, N 3, Part 1.- P. 367-374.
      8. Зильберварг И.Р., Митрофанова И.В., Емец А.И., Митрофанова О.В., Работягов В.Д., Блюм Я.Б. Использование оризалина и амипрофосметила для эффективной полиплоидизации котовника (Nepeta sp.) // Доповіді Національної академії наук.- 2001.- № 3.- С.169-174.
      9. Зильберварг И.Р., Митрофанова И.В., Емец А.И., Митрофанова О.В., Работягов В.Д., Блюм Я.Б. Динитроанилиновые гербициды: преимущества использования для полиплоидизации Nepeta transcaucasica Grossh. по сравнению с колхицином // Доповіді Національної академії наук.- 2001.- № 11.- С. 145-149.
      10. Митрофанова О.В., Митрофанова И.В. Изучение вирусов цветочных культур и эффективные методы оздоровления in vitro // Вісник Київського Національного університету ім. Тараса Шевченка. Серія Біологія. – 2001.- Вип. 35. С. 47-53.
      11. Иванова Н.Н. Микроразмножение Anthurium andreanum и Begonia Rieger elatior в условиях in vitro // Бюл. Никит. ботан. сада. – 2002. – Вып. 86. – С. 40 – 42.
      12. Кондратенко О.В., Митрофанова И.В. Особенности клонального микроразмножения двух сортов миниатюрных роз // Бюл. Никит. ботан. сада. – 2002.- Вып. 86. – С. 38 – 40.
      13. Лесникова Н.П., Сусский А.Н., Горина В.М. Микроразмножение in vitro алычи (Prunus cerasifera Ehrh.) как возможность ускорения селекционного процесса // Бюл. Никит. ботан. сада. – 2002. – Вып. 86. – С. 57 – 59.
      14. Черкашина А.В., Митрофанова О.В. Изучение морфогенетических потенций тканей и органов хурмы при введении в культуру in vitro // Бюл. Никит. ботан. сада. – 2002. – Вып. 86. – С. 53 – 55.
      15. Mitrofanova I.V., Yezhov V.N. Plants regeneration of Clematis L. through somatic embryogenesis in vitro // Bull. of the State Nikitsky Bot. Gardens. – 2002. – N 86. – P. 16 – 19.
      16. Mitrofanova I.V., Movchan O.P., Shishkin V.A., Mitrofanov V.I. Gene-pool collection in vitro in Nikitsky Botanical Gardens – National Scientific Center // Bull. of the State Nikitsky Bot. Gardens. – 2002. – N 85. – C. 30 – 33.
      17. Mitrofanova O.V., Yezhov V.N. Development of plant biotechnology in Nikitsky Botanical Gardens // Bull. of the Nikitsky Bot. Gardens. – 2002. – N 85. – C. 20 – 24.
      18. Кондратенко О.Н., Митрофанова И.В. Влияние различных концентраций витаминов на рост и развитие растений фейхоа (Feijoa sellowiana Berg.) в культуре in vitro // Ученые записки ТНУ. Серия: Биология, 2003. – Т. 16 (55), № 2. – С. 98-102.
      19. Митрофанова И.В. Особенности микроразмножения гемарии разноцветной и доссинии в условиях in vitro // Биологический вестник. – 2003. – Т. 7., № 1 – 2. – С. 43 – 45.
      20. Митрофанова И.В., Галаев А.В., Сиволап Ю.М. Исследование молекулярно-генетической гетерогенности растений клематиса (Clematis L.), полученных путем органогенеза и соматического эмбриогенеза in vitro // Цитология и генетика. – 2003. – № 6. – С. 12-16.
      21. Mitrofanova I.V., Zilbervarg I.R., Yemets A.I., Mitrofanova O.V., Blume Ya.B. The effect of dinitroaniline and phosphorothiamidate herbicides on polyploidisation in vitro of Nepeta plants // Cell Biology International. – 2003. – V. 27. – P. 229 – 231.
      22. Спосіб прямої регенерації мікропагонів з листкових експлантів Actinidia deliciosa (Chev.) Liang, Ferguson в культурі in vitro: 61018 A Україна, МПК 7 А01Н4/00 / Митрофанова І.В., Іванова Н.М. (Україна). - № 20021210668; Заявлено 27.12.2002 р.; Надрук. 15.10.2003 р., Бюл. 10.
      23. Спосіб регенерації рослин Hyssopus officinalis L. в умовах in vitro: 68595А Україна, МПК 7 А01Н4/00 / Митрофанова І.В., Іванова Н.М., Митрофанова О.В. (Україна).- № 2003087613; Заявлено 12.08.2003 р.; Надрук. 16.08.2004 р., Бюл. 8.
      24. Mitrofanova I.V. Development of recipient system of woody subtropical plants in vitro // Acta Universitatis Latviensis. Biology.- 2004.- V. 676.- P. 189-196.

      Исследования проводят сотрудники:

      Главный научный сотрудник, доктор биологических наук, профессор О.В.Митрофанова
      Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук И.В. Митрофанова
      Научный сотрудник Н.Н.Иванова
      Младший научный сотрудник Н.П. Лесникова-Седошенко
      Младший научный сотрудник О.П. Мовчан
      Аспирант С.В. Черняк

      e-mail.: in_vitro@ukr.net
            biotech@yalta.us