Изучение механизмов растительно-микробных взаимодействий и гиногенеза для создания научных основ новых экологических и сельскохозяйственных биотехнологий

Объектами исследования являются: штаммы PGPR (Azospirillum, Mycolicibacterium, Enterobacter, Ochrobactrum) из коллекции ризосферных микроорганизмов ИБФРМ РАН, грибы базидио- (Pleurotus, Schizophyllum) и аскомицеты (Fusarium, Trichoderma, Talaromyces), растения (Miscanthus×giganteus, Sorghum bicolor, Tríticum aestívum, Medicago sativa, Medicago falcata, Sinapis alba), поллютанты (нефтешлам, ПАУ, циклопентакарбоновая кислота, пестициды глифосат и имазетапир, тяжелые металлы (медь, цинк, никель), пластик (полиэтилентерефталат), гены кукурузы (Zm_Gex2, ZM_Gcs1, Zm_Pla1, Zm_CenH3, Zm_Chr106, Zm_Hdt104, Zm_Fie1, Zm_Fie2), CRISPR/Cas9 вектор, линии кукурузы ЗМСП, ЗМС-8, АТ-1, АТ-4, КМ. Цели: (1) изучение физиологических и биохимических механизмов взаимодействия микроорганизмов и растений в ассоциациях и симбиозах в условиях техногенного загрязнения; (2) изучение генов, контролирующих гиногенез и эндоспермогенез у кукурузы как основы создания новых технологий биоинженерии для современной селекции. В процессе исследований получены новые данные о стимулирующей рост растений и деструктивной в отношении поллютантов активности штаммов азоспирилл и других PGP-бактерий, показано воздействие смешанных загрязнений на метаболическую активность ризосферных микроорганизмов и формирование ризосферного микробиома, изучена роль оксидоредуктаз в адаптации растений к поллютантному и биотическому стрессам, выявлены особенности проявления деструктивных свойств в отношении ПАУ базидио- и аскомицетами в ассоциациях с бактериями, изучена деградация полиэтилентерефталата грибами. Впервые исследованы экспрессия генов гиногенеза Zm_Pla1 и Zm_CenH3 в женском и мужском гаметофитах кукурузы, полиморфизм генов, контролирующих взаимодействие гамет (Zm_Gex2, Zm_Gsc1) и начало эндоспермогенеза (Zm_Fie1, Zm_Fie2) у линий кукурузы саратовской селекции. Впервые секвенированы гены, контролирующие хроматин-моделирующие белки (Zm_Chr106, Zm_Hdt104) у линии АТ-4 кукурузы саратовской селекции, проведен анализ кукурузы линии КМ урожая 2020 г. на наличие CRISPR-вставок в геноме. Впервые установлено, что барьерная зона из рослых растений кукурузы полностью исключает перенос генов с пыльцой между донором и реципиентом кукурузы в полевых условиях Юго-Востока России. Полученные результаты способствуют более глубокому пониманию процессов самоочищения природы и могут служить основой развития новых эффективных экологических биотехнологий восстановления загрязненных объектов. Данные по CRISPR-редактированию генома и оценка связанных с этим экологических рисков могут быть применены в технологиях ускоренной селекции кукурузы.