Анализ компонентов симбиотического интерфейса в клубеньках бобовых растений, формируемых в результате межклеточной инфекции, Выявить и редактировать основные гены и их мишени, контролирующие специфичное узнавание хозяйственно-значимыми растениями поверхностных структур и сигнальных молекул ризобий, Изучить молекулярно-генетические механизмы формирования и функционирования симбиотических систем гороха посевного в условиях стрессов различной природы с использованием геномных подходов.

Объектом исследования был горох посевной (Pisum sativum L.) сортов Frisson и Finale, а также коммерческие сорта люпина (Lupinus angustifolius L.) Белозерный и Сидерат 46. Для инокуляции растений были использованы штаммы Rhizobium ruizarguesonis RСAM1026 и Bradyrhizobium sp. 1083, способные к эффективному симбиозу с горохом посевным и люпином узколистным. Целью работы являлись поиск и изучение новых факторов генетического контроля у хозяйственно-значимых видов бобовых растений, обеспечивающих высокую отзывчивость на инокуляцию, специфичность и стрессоустойчивость при симбиозе с азотфиксирующими клубеньковыми бактериями. В задачи работы входило выявление полного комплекса генов и их мишеней, контролирующих специфичное узнавание растениями гороха посевного сигнальных молекул Nod-факторов, выделяемых азотфиксирующими клубеньковыми бактериями, и изучение влияния этих генов на симбиоз (1); разработка научных основ защиты растений от стрессов различной природы путём изучения механизмов формирования и функционирования симбиотических систем гороха посевного в условиях стрессов (2); выявление роли симбиотического интерфейса в клубеньках бобовых растений, формируемых в результате межклеточной инфекции (3). В результате проведенных исследований был впервые выявлен набор генов, который необходим для контроля развития инфекционного процесса у гороха на ранних этапах после инокуляции. Среди потенциальных кандидатов в передачу сигнала могут быть вовлечены кальций-зависимые протеинкиназы и кальций-связывающие белки, TLP-белки, митоген-активируемые протеинкиназы, которые могут определять специфичность передачи сигнала при бобово-ризобиальном симбиозе. Впервые выявлены изменения в содержании сигнальных фосфолипидов (инозитол-фосфатов и диацилглицерола) под влиянием инокуляции ризобиями и при обработке растений гороха Nod-факторами. Выявление новых регуляторов станет основой для их детального исследования и использования в качестве потенциальных мишеней, обеспечивающих специфичность развития бобово-ризобиального симбиоза, а, следовательно, и улучшения продуктивности хозяйственно-ценных видов бобовых растений, к которым относится горох посевной. Результатом выполненной работы также являлась идентификация последовательностей, кодирующих малые пептиды, в геноме гороха посевного и изучение их участия в ответе растений гороха на стресс. Методология проводимых работ включает генетику, молекулярную биологию, геномику и транскриптомику. Результатом работы являются новые знания о генах, кодирующих малые секретируемые пептиды гороха посевного: показано, что холодовой стресс вызывает изменение экспрессии ряда генов, кодирующих малые секретируемые пептиды, относящиеся к различным семействам, при этом озимые и яровые сорта гороха отличаются по набору дифференциально экспрессирующихся генов, кодирующих малые секретируемые пептиды, что может указывать на различие молекулярных механизмов, лежащих в основе устойчивости к холодовому стрессу у озимых и яровых сортов гороха. Полученные результаты являются основой для создания новых сортов гороха, в том числе устойчивых к абиотическим стрессам. В результате проведенных исследований по выявление роли симбиотического интерфейса в клубеньках бобовых растений, формируемых в результате межклеточной инфекции, были выявлены локализация и распределение различных типов пектинов, фукозилированных ксилоглюканов, белков клеточной стенки и арабиногалактановых белков. Были выявлены видовые особенности симбиотического интерфейса. Были выявлены окруженные клеточной стенкой образования неизвестного происхождения в инфицированных клетках клубеньков люпина. Результаты могут быть использованы для разработки теоретических основ создания высокоэффективных растительно-микробных взаимодействий.