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

Отчет 180 с., 1 кн., 56 рис., 14 табл., 338 источн., 3 прил. PGPR, РАСТЕНИЯ, ГРИБЫ, РИЗОСФЕРА, БИОДЕГРАДАЦИЯ, ПОЛЛЮТАНТЫ, ГЕНЫ И БЕЛКИ ГИНОГЕНЕЗА И ЭМБРИОГЕНЕЗА, КУКУРУЗА Объектами исследования являлись микроорганизмы из коллекции ризосферных микроорганизмов ИБФРМ РАН: штаммы бактерий родов Azospirillum, Rhizobium, Ensifer, Bacillus, Cupriavidus, Pseudomonas, Mycolicibacterium, Achromobacter, грибов базидио- (Pleurotus, Schizophyllum) и аскомицетов (Fusarium, Trichoderma, Talaromyces), растения Miscanthus×giganteus, Sorghum bicolor, Medicago falcata, поллютанты: нефтешлам, циклопентакарбоновая кислота, ПАУ, соли тяжелых металлов (медь, цинк, никель, кадмий), полиэтилентерефталат; вторичные метаболиты растений – флавоноиды (рутин, морин, кверцетин и нарингенин) и янтарная кислота; гены кукурузы Zm_GEX2, Zm_PLA1, Zm_CENH3, Zm_CHR106, Zm_HDT104, 3D модели белков Zm_GEX2, Zm_CHR106, Zm_HDT104, линии кукурузы ЗМСП, ЗМС-8, АТ-3, АТ-4, КМ, A344, WD, Р346. 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. Основные результаты: получены новые данные о влиянии вторичных растительных метаболитов на процессы микробной деградации поллютантов и формирование растительно-бактериального симбиоза; выявлены изменения пероксидазного профиля растений в процессе формирования ассоциации с бактериями и грибами в условиях загрязнения ПАУ; выделены и идентифицированы новые штаммы азоспирилл и других ризосферных бактерий; коллекция ризосферных микроорганизмов ИБФРМ РАН пополнена новыми штаммами; исследован синергизм ферментов грибов и бактерий в процессах деградации ПАУ и пластиков; показаны особенности воздействия комплекса поллютантов на метаболическую активность ризосферных микроорганизмов; изучен катаболический потенциал ризосферного штамма Achromobacter insolitus по отношению к ароматическим соединениям. Исследовано влияние изменений нуклеотидной последовательности гена Zm_ GEX2, контролирующего взаимодействие гамет кукурузы, на его аминокислотную последовательность и конформацию белка; изучен полиморфизм генов гиногенеза (Zm_PLA1 и Zm_CENH3) у линий-гаплоиндукторов кукурузы саратовской селекции; показано влияние изменений нуклеотидных последовательностей у генов, контролирующих хроматинмоделирующие белки (CHR106, HDT104), на аминокислотную последовательность и конформацию CHR106, HDT104 белков; проведен анализ регенерации фертильных растений из каллусов кукурузы с различным регенерационным потенциалом. Полученные результаты способствуют более глубокому пониманию процессов самоочищения природы и могут служить основой развития новых эффективных экологических биотехнологий восстановления загрязненных объектов. Данные по секвенированию генов и уточнение функций кодируемых ими белков гиногенеза и эндоспермогенеза могут быть применены в технологиях ускоренной селекции кукурузы.