Межвидовые взаимодействия в микробных сообществах и растительно-микробных ассоциациях естественных и техногенных экосистем (генетические, биохимические и биотехнологические аспекты)

Анализ взаимодействий в микробно-растительных ассоциациях имеет существенное значение для развития многих областей фундаментальной и прикладной биологии: экологии, природоохранной и сельскохозяйственной биотехнологии. Отдельный интерес представляет изучение особенностей функционирования таких комплексов при сочетании различных неблагоприятных условий среды. Другой фундаментальной задачей, на решение которой направлена научно-исследовательская работа, является очистка экосистем от различных поллютантов (нефть, нефтепродукты, хлорароматические соединения). Частным аспектом этой проблемы является биологическое окисление нефтяных углеводородов и их производных ассоциациями растений и микроорганизмов-деструкторов в различных почвенно-климатических условиях. Засоление почв и присутствие в них тяжелых металлов выступают как дополнительные стрессогенные факторы для растений и микроорганизмов, влияя на скорость утилизации загрязнителя. Многовидовые сообщества, в составе которых существуют микроорганизмы в естественной среде, приобретают ряд новых качеств, отличающихся от свойств, составляющих их видов и не являющихся их суммой (например, устойчивость к негативным воздействиям, способность к конверсии более широкого спектра различных субстратов). Такие сообщества служат перспективным источником для выделения новых видов бактерий, обладающих ценными свойствами для биотехнологии. Исследование биоразнообразия бактериальных деструкторов различных природных и техногенных соединений, путей их метаболизма и генов, ответственных за конверсию таких субстратов, важно для понимания процессов функционирования и адаптации живых организмов в условиях постоянно растущего антропогенного пресса. Расшифровка основных механизмов межмикробных коммуникаций во взаимодействии с факторами внешней среды является существенным шагом для разработки стабильно функционирующих микробных сообществ и консорциумов, которые могут быть использованы в растениеводстве, ветеринарии, реабилитации почв и совместном синтезе биоактивных соединений и ферментов. Изучение функциональной наследственной памяти, обеспечивающей кодирование, хранение и передачу в ряду генераций эпигенетической информации, актуально как с онтогенетической, так и с экологической точек зрения. Протеолиз является ведущим регуляторным механизмом, поддерживающим необходимый баланс между синтезом и деградацией белков в клетках про- и эукариот, в то же время имея предназначение как фактор модификации белковых молекул. Фазовые вариации у бактерий обеспечивают их фенотипическое разнообразие, связанное с адаптивностью, вирулентностью и продуктивностью фенотипических вариантов. Генные сети как ансамбли координированно экспрессирующихся генов осуществляют целостный контроль за функционированием молекулярно-генетических систем клеток и клеточных ансамблей. Новизна ожидаемых результатов будет связана как с выбранными объектами для исследования, так и с многоплановым сочетанием молекулярно-генетических, генно-инженерных, биоинформационных, биохимических, биотехнологических и экологических решений.