Изучить молекулярно-генетические механизмы положительного влияния симбиотических микроорганизмов на урожай и качество продукции гороха посевного.

Объектом исследования является симбиоз бобовых растений с клубеньковыми бактериями и арбускулярно-микоризными грибами, а также генетические механизмы, обеспечивающие успешное взаимодействие симбионтов. Цель работы – выявить ключевые факторы, обеспечивающие положительное влияние симбиотических микроорганизмов на семенную продуктивность и урожай гороха посевного. Задачи на этап 2022 года: 1) Идентификация генов гороха, экспрессия которых специфична для азотфиксирующих клубеньков и микоризованных корней гороха, 2) Выявление роли растительных гормонов и сигнальных молекул в проявлении признака отзывчивости растений гороха на инокуляцию, и 3) Описание роли грибов арбускулярной микоризы в проявлении отзывчивости растений гороха на инокуляцию комплексом полезных микроорганизмов. В работе использованы методы молекулярной биологии (ПЦР, в том числе в реальном времени, РНК-секвенирование), а также разнообразные методы биоинформатики. За отчётный период при помощи РНК-секвенирования изучены гены, экспрессия которых специфична для азотфиксирующих клубеньков (гены нодулинов) и микоризованных корней гороха (гены микоризинов). Путём сравнения профилей экспрессии генов в корневых системах растений двух генотипов гороха, контрастных по проявлению признака отзывчивости на инокуляцию клубеньковыми бактериями и грибами арбускулярной микоризы, показано, что в основе высокой отзывчивости на инокуляцию лежат два фактора: 1) широкий спектр выделяемых корнями растений веществ, таких как флавоноиды и органические кислоты, и 2) контроль над распространением микросимбионтов в тканях растения, опосредованный действием растительных гормонов. В пользу важности контроля над микросимбионтами свидетельствуют также полученные данные о том, что колонизация корней грибами арбускулярной микоризы может представлять чрезмерную нагрузку на растения гороха, что приводит к снижению семенной продуктивности. Данные о выявляемых ключевых факторах, обеспечивающих положительное влияние ризобий и грибов арбускулярной микоризы на семенную продуктивность и урожай гороха посевного, будут использованы при формировании программ конструирования микробно-растительных комплексов, используемых в системах экологически устойчивого растениеводства.