SZAKMAI BESZÁMOLÓ

A KUTATÁSI PROGRAM MEGVALÓSÍTÁSÁRÓL

A kutatási program címe: Embriómentés (embryo rescue) módszerének tesztelése a hazai napraforgónemesítés számára

A kutatást vezető mentor neve: Krizsán Sándor

A kutatócsoport tanulóinak száma: 3 fő

Érintett tudományterület:

• Biológiai tudományok

 

Megvalósult munkaterv:

A kutatási program során a tanulók napraforgó generációk fejlődésének gyorsítását végezték el laboratóriumi (in vitro) embrióizolálással és (szűrőpapíron) csíráztatással, valamint üvegházi földben (in vivo) történő csíráztatással.

A hipotézis az volt, hogy e módszerek segítségével a napraforgó generációs ideje lerövidíthető. Éretlen embriók izolálása és csíráztatása révén az embriók fejlődésének egy szakasza, illetve a mag dormancia (magnyugalom) ideje elkerülhetővé vált. Üvegházi nevelés segítségével így kb. 4 hónapra lerövidült egy generácó ideje, ami a természetben körülbelül 1 év.

A kutatás célja a módszerek hatékonyságának összehasonlítása volt. Egy működő módszert sikerült adaptálni, mellyel 2-3 év alatt 6-8 generációt lehet üvegházban felnevelni, és így beltenyésztett vonalakat előállítani.

A konkrét tevékenységek a következő sorrendben követték egymást:

 

A tanulók először is elsajátították a steril körülmények között végzett laboratóriumi munka fogásait, jártasságot szereztek a növények üvegházi nevelésében és azok ápolásában.

Ezután következett az öntermékenyítés, majd a tanulók kaszattermések fejlődésének in vivo megfigyelését végezték, ami után éretlen embriókat izoláltak mindhárom - in vitro, szűrőpapíron, és üvegházi földben történő csíráztatás - említett módszerrel.

Az embriók izolálása után azok csírázását követék nyomon, majd az adatok felvétele után meghatározták a csírázási százalékot és azután ültették ki a kicsírázott növényeket üvegházi földbe.

A következő fázis volt az üvegházba kiültetett növények nevelése, gondozása egyedenként, mivel minden növény külön genetikai vonalat képez.

Az ilyen növények felnevelését azok öntermékenyítése követte.

Ezután adatgyűjtést végeztek, ellenőrizve az öntermékenyülés hatékonyságát. Ezeket a munkafázisokat többször is elvégezték a kutatási idő alatt.

A kutatás lezárásaként végül összesítették a rögzített adatokat és értékelték azokat.

Az in vitro embrióizolálás módszerével a növények (például a búza) fejlődése már bizonyítottan felgyorsítható. A szűrőpapíron csíráztatás módszerével kapcsolatosan is létezik ismert - és nemzetközileg publikált -, napraforgóval kapcsolatos kutatási eredmény, de mivel hazai tudományos eredmények alig ismertek, e projekt alapján biztonsággal állíthatjuk, hogy mindhárom módszerrel sikeres lett a napraforgó növények fejlődésének felgyorsítása, tehát a kutatás sikeres volt.

A munka során fejlődtek a tanulók természettudományos kompetenciái, javultak a laboratóriumi (elektronikus) készülékek precíz, biztonságos működtetéséhez szükséges műszaki kompetenciáik. Informatikai készségeik a mobiltelefonos adatrögzítés során fejlődtek. A csoportmunka során a szociális kompetenciák széles tárházát tudták mozgósítani, hiszen nem csak tanulótársaikkal, hanem az intézet felnőtt, szakértő munkatársaival is találkoztak ebben a speciális tudományos környezetben. Az önismeret fejlesztése és a kulturált tudományos közösségi viselkedés elsajátítása mellett szakmai kapcsolati rendszereik jelentősen bővültek.

A projekt egy olyan kutatóintézményben folyt, melynek nemesített növényfajtáival a kutatócsoportok sikeresen szerepelhetnek az egyre élesedő hazai és nemzetközi mezőgazdasági versenyben. A munka során lehetőség nyílt a generációgyorsítás gyakorlati megvalósítására, napraforgó előállítására jóval kevesebb idő alatt, mint amennyi a hagyományos termesztés során rendszerint szükséges. Amennyiben az így kialakított fajták beválnak a szántóföldi növénytermesztés során is, ezzel a szektor jövedelmezősége növekedhet.

A pályázatban részt vevő diákoknak - a leírt munkaterv szerint - minden kutatási elemet sikerült kellő hatékonysággal megvalósítaniuk. Ez a projekt legsikeresebb eleme.

A már korábban említetteken kívül a tanulók kutatómunkájának legfontosabb eredményei közé tartozik még az is, hogy az egyes inkubációs időszakokban még arra is jutott idejük, hogy nem csak a projekben szereplő növénnyel dolgozzanak, hanem – ahogy az a tényleges laboratóriumi kutatómunkában gyakran előfordul – más növényekkel (rizs, paprika) kapcsolatos hasonló kutatómunkában is részt vegyenek.

A projekt legkevésbé sikeres elemének az tekinthető, hogy a diákok laboratóriumi munkájának pontos jegyzőkönyvezése időnként nem volt naprakész, ezt azonban a projekt lezárásakor elemeztük, és a papíralapú jegyzőkönyveikben a hibákat kijavítottuk.

Ezúton szeretnénk köszönetet nyilvánítani az Emberi Erőforrás Támogatáskezelő Köznevelési és Felsőoktatási Támogatások Igazgatóságának, a Klebelsberg Intézményfenntartó Központnak, Dr. Pauk Jánosnak (MTA doktor, kutatási igazgatóhelyettes, Gabonakutató Nonprofit Kft.), Dr. Lantos Csabának (tudományos munkatárs, Gabonakutató Nonprofit Kft.), Markó Ferencnek (laboratóriumi asszisztens, Gabonakutató Nonprofit Kft.), a Gabonakutató Nonprofit Kft. Biotechnológiai Osztály kutatóinak és szakdolgozóinak, Dr. Gera Tibornak (főigazgató, Szeged és Térsége Eötvös József Gimnázium, Általános Iskola), Eitler Józsefnek (főigazgató - helyettes és intézményi kapcsolattartó, Szeged és Térsége Eötvös József Gimnázium, Általános Iskola), Bajusz Lajosnénak (iskolatitkár, Szeged és Térsége Eötvös József Gimnázium, Általános Iskola), kollégáimnak (Szeged és Térsége Eötvös József Gimnázium, Általános Iskola), Nagy – Misley Kamillának (pályázati szakreferens, Emberi Erőforrás Támogatáskezelő Köznevelési és Felsőoktatási Támogatások Igazgatósága) és mindazoknak, akiknek türelme, támogatása és segítsége nélkül e sikeres projekt nem valósulhatott volna meg.

 

Kutatási program megvalósítása:

Hónap	Elvégzett feladatok	Részt vevő diákok neve	Elért eredmények
2017-10	steril laboratóriumi munka módszereinek elsajátítása, donor növények üvegházi öntermékenyítése	Király Ákos,Nagy Kolos Soma, Várkonyi Bernadett	elsajátított steril laboratóriumi munkamódszerek, öntermékenyített üvegházi növények
2017-11	öntermékenyítés, ka-szattermések fejlődé-sének in vivo megfigyelése, éretlen embriók izolálása három (in vitro, szűrőpapíron, és üvegházi földben történő csíráztatás) módszerrel	Király Ákos,Nagy Kolos Soma, Várkonyi Bernadett	izolált és begyűjtött, ideális fejlettségű embriók
2017-12	embriók izolálása és csírázásának nyomon követése, adatok felvételezése, csírázási százalék meghatáro-zása, csírázott növények üvegházi kiültetése	Király Ákos,Nagy Kolos Soma, Várkonyi Bernadett	kicsírázott embriók, csírázásuk megfigye-lése, meghatározott csírázási százalék, üvegházba kiültetett növények
2018-01	kicsírázott növények üvegházi kiültetése	Király Ákos,Nagy Kolos Soma, Várkonyi Bernadett	üvegházi körülményekhez adaptált növények
2018-02	üvegházba kiültetett növények nevelése, gondozása egyedenként	Király Ákos,Nagy Kolos Soma, Várkonyi Bernadett	üvegházi körülmé-nyek között egyeden-ként felnevelt növények
2018-03	üvegházba kiültetett növények nevelése, öntermékenyítése	Király Ákos,Nagy Kolos Soma, Várkonyi Bernadett	üvegházi körülmé-nyek között felnevelt, majd öntermékenyí-tett növényegyedek
2018-04	üvegházba kiültetett növények nevelése, öntermékenyítése	Király Ákos,Nagy Kolos Soma, Várkonyi Bernadett	öntermékenyített üvegházi növény egyedek
2018-05	adatok gyűjtése, öntermékenyülés hatékonyságának ellenőrzése	Király Ákos,Nagy Kolos Soma, Várkonyi Bernadett	meghatározott öntermékenyülési hatékonyság
2018-06	adatok összesítése és értékelése	Király Ákos,Nagy Kolos Soma, Várkonyi Bernadett	összesített és kiértékelt adatok

 

Kérjük, válaszoljon az alábbi kérdésekre; válaszaiban kérjük kerülje az ismétléseket!

• Mutassa be, hogy a kutatási projekt hogyan segítette elő a programban résztvevő tanulók fejlődését, tehetségük kibontakoztatását?

Fejlődtek kísérletezési, gyakorlati, tanulási, szociális és értelmi képességeik, megtartották jó vagy jeles tanulmányi eredményüket, látókörük szélesedett, személyiségük kedvezően változott.

• Mi alapján választották ki a kutatási programban részt vevő tanulókat?

Személyiség, értelmi képességek, szorgalom, elhivatottság, megbízhatóság, tanulmányi eredmény és (gyakorlati) képességek, készségek alapján.

• Milyen egyéni fejlődési célokat értek a tanulókkal, és milyen tapasztalatokat szereztek a projekt során?

Kísérletező, kiértékelő, elemző és szintetizáló készségeiket eddig is fejlesztettük biológiaórán (mindhárman biológia tagozatunkon tanulnak). A projekt megkezdése előtt is jók voltak a laboratóriumi munkában, mára viszont kiváló szintet értek el a kísérletek kivitelezésekor, mind azok sebességét, mind hatékonyságát tekintve. Ez a folyamat sikeresen felkészíti a diákokat a felsőoktatásban folyó laboratóriumi munkára. Jelentősen segíthet a projekt a később megírandó szakdolgozatok összeállításában is. Ezek mellett a munka során a tanulók maguk is átélhették a tudományos kutatás legfontosabb fázisait (természettudományos szakirodalom tanulmányozása, kísérleti munka, eredmények kiértékelése, stb.).

• Mi volt a tanulók konkrét feladata a projektben?

Mindhárom tanulónál ugyanazok voltak a feladatok; megtanulták a

• steril laboratóriumi munka fogásait
• kísérleti anyagok hatékony begyűjtését
• növényembriók izolálását
• növények csíráztatását szűrőpapíron
• növények csíráztatását üvegházi földben
• növények (in vitro és üvegházi) felnevelését
• csírázási százalék meghatározását
• öntermékenyülés hatékonyság kiszámítását

• Miben fejlődtek a tanulók az adott tématerületen?

Mindhárom tanulónál fejlődtek kísérletezési, gyakorlati, tanulási, szociális és értelmi képességeik, javult vagy nem változott meglehetősen jó tanulmányi eredményük, tudományos látókörük szélesedett, személyiségük kiteljesedett. Ezen kívül Király Ákosnak sikerült még precízebben rögzíteni a kísérleti adatokat, Nagy Kolos Soma jó kísérlet kivitelezési készségei még hatékonyabbá váltak, míg Várkonyi Bernadett alaposabban elsajátította a kísérletek kivitelezését és az eredmények kiértékelését.

• Részt vett-e valamely tanuló hazai vagy nemzetközi versenyen a projekt eredményeivel? Amennyiben igen, röviden mutassa be!

Nem.

• Nevezze meg a kutatási program során felhasznált hazai és külföldi és/vagy idegen nyelvű szakirodalmat. Amennyiben kizárólag hazai irodalmat használtak, indokolja meg, miért!

Dudits Dénes - Heszky László: Növényi biotechnológia és géntechnológia

Heszky László - Fésüs László – Hornok László: Mezőgazdasági biotechnológia

George Acquaah: Principles of Plant Genetics and Breeding

Yunbi Xu: Molecular Plant Breeding

• Röviden ismertesse, sikerült-e a kutatást befejezni.

A kutatást sikerült befejezni; a tavasz végére az üvegházban megfelelő mennyiségű felnőtt és öntermékenyített napraforgónövény fejlődését sikerült nyomon követni, elegendő adatot gyűjteni és megállapítani az öntermékenyülési hatékonyságot.

• Mutassa be a kutatásra vonatkozó további terveit, tervezi-e a projekt folytatását.

A projektben részt vevő három tanulóból egy fő már jelezte, hogy szívesen végezne további kutatómunkát is az intézetben. A másik két diák jelenleg még gondolkodik ezen. Jövőre végzősök lesznek, és legfőbb céljuk természetesen az, hogy sikeresen leérettségizzenek, és majd a felsőoktatásban folytathassák tanulmányaikat. Abban maradtunk, hogy 2018 szeptemberében visszatérünk a kérdésre.

• A kutatásban való részvétel segítette-e a tanulókat a továbbtanulási döntésben, és amennyiben igen, hogyan segítette elő, hogy a természet-, a műszaki tudományok és a matematika területén folytassák tanulmányaikat a felsőoktatásban? 

A projekt kiválóan példázta, hogy a kutatás hogyan segítheti a gazdaságot és a környezetvédelmet is (az oktatás mellett). A kutatómunka keretében végzett tevékenységek (természettudományos szakirodalom tanulmányozása, a kísérleti munka, eredmények kiértékelése) felkészítették a diákokat a felsőoktatásban folyó laboratóriumi munkára is. Ezek a tényezők segíthetnek a majdan megírandó szakdolgozatok összeállításában is.

• Mutassa be, hogy mely tudományterületeken kívánnak továbbtanulni a kutatásban részt vett tanulók.

Mindhárom fő már 9. osztályban jelezte, hogy biológiából kíván továbbtanulni. Akkori pályaválasztási szándékukat e kutatás csak megerősítette. A tanév során folyamatosan kérdeztem őket ebbéli szándékuk esetleges módosulásáról, és csak annyi változás történt, hogy az egyik tanuló fontolóra vette, hogy nem az orvostudományok felé veszi az irányt, hanem a klasszikus kutató biológia valamelyik területét fogja majd megcélozni egyetemi évei alatt.

 

Röviden mutassa be, hogy jelen kutatásban való részvétel hogyan és milyen mértékben segítette elő a tanulók tehetséggondozását.

E kutatómunka lehetővé tette olyan új, természettudományos ismeretanyagok elsajátítását, melyekre tanórai kereteken belül nincs lehetőség. Elősegítette az élőlények megismerését, a tudományos gondolkodás, probléma-megközelítés és kutatásmódszertan elsajátítását és a gyakorlatorientált fejlesztést (önálló laboratóriumi kutatómunka, kísérleti feladatok megoldása üvegházban).

A kutatásban résztvevő mindhárom diák indult a 2017/2018. évi biológia OKTV versenyen. Közülük a legjobban teljesítő tanuló csak 5 pont híján nem jutott be a második fordulóba, de a versenyre való felkészítés alatt, a példák megoldása során töredékidő alatt képes volt megérteni bizonyos fogalmak helyes – esetleg akkor még törzsórán nekik nem is tanított – használatát. Jelezték, hogy a következő évi OKTV versenyen is indulni szeretnének. Remélhetőleg az e projekt keretében elsajátított tudás segítheti majd a diákokat az első fordulón sikeresen túljutni, valamint a későbbi fordulók problémafeladatainak megoldását is jelentősen megkönnyítheti ez a kutatómunka.

 

Foglalja össze, hogy a kutatási tevékenység hogyan segítette elő, hogy a részt vevő tanulók természettudományos és/vagy műszaki kompetenciái fejlődjenek, illetve műszaki kompetenciáinak gyakorlatorientált fejlesztése megvalósuljon. 

A munka során a természettudományos kompetenciáik természetesen fejlődtek. A kísérlettervezési és –kivitelezési kompetenciáik sokkal pontosabbá váltak; az időnként előforduló kivitelezési hibák, az egyes fázisok szükségszerű, akár többszöri megismétlése, a hosszú időn át tartó munkafolyamatok (akár 3 óráig tartó táptalajösszeállítás és –disztribúció) mind elősegítették a - már eredetileg sem rossz - kísérletkivitelezési képességeik javulását.

Informatikai készségrendszerük pedig a híradástechnikai eszközök használata során fejlődött; az egyes kutatási alkalmakkor előforduló munkafolyamatok jegyzőkönyvezéséhez gyakran használták mobiltelefonjaikat, mely adatokat a projekt lezárásakor felhasználtunk.

 

Mutassa be a kutatással összefüggésben keletkezett publikációt/tanulmányt/előadást.

Még nem született tanulói publikáció.

 

Mutassa be a költségvetésben tervezett költségek felhasználását, különös tekintettel a tárgyi eszközökre. 

DOLOGI KIADÁSOK	Elszámolt összeg (Ft)	Felhasználás rövid szöveges bemutatása, indoklása
Utazás-, kiküldetés, szállítás, járműüzemeltetés költségei	-	-
Sokszorosítás költségei (szolgáltatás), nyomdaköltség	-	-
Szakmai anyagok (szakkönyvek, újság, folyóirat) költségei	-	-
Egyéb szolgáltatások költségei	-	-
Egyéb beszerzések, anyagköltség kiadásai	-	-
Irodaszer költségei	1950	füzetek, tollak, nyomtatópapír (jegyzőkönyveknek, adminisztrációhoz)
Egyéb, a feladat ellátáshoz kapcsolódó nevesített beszerzések, szolgáltatások, kiadások	-	-
BÉRKÖLTSÉGEK ÉS SZEMÉLYI JELLEGŰ EGYÉB KIFIZETÉSEK	Elszámolt összeg (Ft)	Ösztöndíjas neve
Tanulók ösztöndíja	135000	Király Ákos, Nagy Kolos Soma, Várkonyi Bernadett
Mentor ösztöndíja összesen	25000	Krizsán Sándor
TÁRGYI ESZKÖZÖK, IMMATERIÁLIS JAVAK	Elszámolt összeg (Ft)	Felhasználás rövid szöveges bemutatása, indoklása
200 ezer Ft alatti tárgyi eszközök, műszaki eszközök, berendezések	79693 158000	sztereomikroszkóp (embrióizoláláshoz) Petri–csészék, fémcsipeszek, szikenyelek és szikék, szűrőpapír (labormunkához)
200 ezer Ft feletti eszközök, berendezések	-	-
Szoftverek	-	-

 

A költségek felhasználásának szöveges bemutatása:

Formailag megfelelő pályázatunkra az elbíráló bizottság végül csak 400 ezer Ft támogatást szavazott meg, így kiindulási költségvetésünket – amely tartalmazta a három diák havi maximális (45 ezer Ft/fő) ösztöndíját és a mentori (63 ezer Ft) ösztöndíjat is - átdolgoztuk. Hogy a tanulók ösztöndíja ne csökkenjen, a saját mentori ösztöndíjamat csökkentettem 25 ezer Ft – ra. Anyagköltségre pedig csak 158 ezer Ft – ot határoztunk meg. E második költségvetési tervezet alapján végeztük a beszerzéseket.

A vegyszerre és laboreszközre igényelt összeget csak laboreszközre költöttük el. Ennek oka az volt, hogy a kutatóintézet nagylelkűen biztosított minden vegyszer jellegű anyagot a kísérletekhez. Azonban csipeszből, szikenyélből és a törékeny szikepengéből már nem állt ilyen jól a 108 – as labor. Ennek megfelelően szereztünk be jó minőségű, használható fém laboreszközöket. A másik kritikus tárgy a Petri – csésze volt. Habár tanulóink rendszeresen kiürítették, elmosták, sterilizálták és újrafelhasználták az ilyen, kölcsön kapott (törékeny) tárgyakat (általában számos darabot használtak folyamatosan), a projekt során – főleg, mikor megérkeztek kutatni az egyetemisták, és nekik is rengeteg ilyen eszközre volt szükségük – megnőtt a kereslet e laboreszközökre is. Ezért vásároltunk egy nagyobb tétel üveg Petri – csészét, melyeket a munkát folytató tanuló a későbbiekben is használhat.

Mindösszesen tehát a 160000 Ft ösztöndíjat és 239643 Ft pályázati költséget tudtunk lehívni a 400000 Ft – ból, így a projekt végül is 399643 Ft – ból valósult meg.

 

Kapcsolódó képek: