|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Микробиомы лишайников как ранняя эволюционная модель симбиотических связей растения-бактерии: молекулярный и функциональный анализНИР
Lichen microbiomes as an early evolutionary model of plant-bacteria symbiotic relationships: molecular and functional analysis
- Руководитель НИР: Панкратов Т.А.
- Участники НИР: Белов А.А., Берестовская Ю.Ю., Груздев Д.С., Качалкин А.В., Корчиков Е.С., Патутина Е.О.
- Подразделение: Факультет почвоведения
- Срок исполнения: 1 февраля 2019 г. - 31 декабря 2021 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 19-04-00297\19
- Номер ЦИТИС: АААА-А19-119112190078-8
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Почва и почвенный покров России как основа её устойчивого развития.
- ПН России: Рациональное природопользование
- Критическая технология России: Клеточные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 34.03.17 Эволюционное учение
- 34.27.01 Общие вопросы
-
Ключевые слова:
регуляция роста, эндофитные бактерии, лишайники, дрожжи, nod гены, микробиомы лишайников, метаболизм лишайников
yeast, endophytic bacteria, lichens, lichen microbiomes, fungi, growth regulation, nod genes, lichen metabolism -
Описание:
Целью проекта является выявление связей между микробными сообществами лишайников и их основных компонентов – микобионта и фотобионта. Фундаментальной задачей проекта является выявление микроорганизмов, способствующих формированию лишайникового симбиоза по аналогии с ризобиальными формами взаимодействия современных бактерий с корневыми системами растений семейств бобовые, берёзовые, лоховые, анализ их симбиотической активности в отношении растений и чистых культур микобионтов, выявление молекулярных механизмов формирования симбиотических комплексов.
-
Планируемые результаты:
Результатами реализации проекта будут новые фундаментальные сведения о микробиомах лишайников. Будут выявлены новые фундаментальные закономерности взаимодействия бактериобионтов и организмов-хозяев (лишайников и покрытосеменных растений), обнаружены новые виды активности у ранее не культивируемых бактерий и грибов, выявлена природа этой активности по аналогии с факторами нодуляции и лектиноподобными соединениями бактерий, возможно фитогормонами. Ожидаемыми результатами проекта будут сведения о новых генах и продуктах их экспрессии, регулирующих процесс симбиогенеза, инвазии и регуляции активности микобионтов лишайников и корней растений; будут выделены новые микроорганизмы, обладающие стимулирующей активностью при формировании лишайниковых симбиозов и влияющих на симбиогенез растений и бактерий. Значение этих результатов для фундаментальной науки и последующего практического применения состоит в обнаружении новых, ранее неизвестных факторов симбиогенеза, присущих ранее некультивируемым группам прокариот и эукариот. Возможности управляемого стимулирования симбиогенеза позволят создать новые модели симбиотрофии, отличающиеся от уже имеющихся моделей. Научная значимость результатов состоит в получении новых фундаментальных сведений о степени родства уже известных ризобиальных микробиомов и лишайниковых микробиомов. Прикладное использование результатов возможно прежде всего в сельском хозяйстве (стимулирование роста растений), а также полученные сведения могут быть применены для разработки новых методов культивирования лишайников in vitro, в микробной биотехнологии.
- Добавил в систему: Панкратов Тимофей Анатольевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 февраля 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Микробиомы лишайников как ранняя эволюционная модель симбиотических связей растения-бактерии: молекулярный и функциональный анализ |
| Результаты этапа: В ходе выполнения работ в первый год проекта нам удалось показать отсутствие классических ризобиальных факторов нодуляции (nodA и nodD) в геномах 20 образцов лишайников рода Cladonia и Peltigera. Также они не выявлены в геномах чистых культур эндобионтных бактерий Lichenibacterium ramalinae штамм RmlP001T, L. minor штамм RmlP026, Lichenicoccus roseus штамм KEBCLARHB70R и Methylobacterium aquaticus штамм 04-506. Важным, но всё же не конечным подтверждением отсутствия классических генов нодуляции стал метагеномный анализ лишайника Cladonia stellaris, в реконструированных метагеномах трёх представителей таксономических групп бактерий (Rhisobiales, Rhodospirillales и Acidobactariales) которого эти гены не были обнаружены. Отсутствие классических ризобиальных факторов нодуляции является признаком того, что факторы инвазии в лишайниковые талломы могут быть связаны с неризобиальными бактериобионтами. В метагеноме лишайника C. stellaris и в геномах перечисленных выше штаммов нам удалось выявить гены, перспективные для дальнейшего исследования: факторы транскрипции семейства LysA, гены белкового семейства OmpA, семейства ComF, гликозилтрансферазы и метилтрансферазы (белок семейства TIGR04325); белки семейства FtsX пермеаз; TRAP пермеазы; гибридные гистидин-киназные сенсоры и другие белки, уровень гомологии которых с известными представителями порядков Rhizobiales и Rhodospirillales составляет от 80 до 45%. Необходимо отметить, что работа, начатая в рамках данного проекта, является исключительно инновационной, так как работы о микробных сообществах лишайников в настоящее время посвящены в основном изучению биоразнообразия и, отчасти, функциональной значимости бактерий (главные приоритеты международных групп это, по инерции, азотфиксация, солюбилизация нерастворимых неорганических соединений и поиск антибиотиков). Анализ молекулярных факторов симбиогенеза и паразитизма в лишайниках применительно к бактериям никто ранее не проводил. | ||
| 2 | 15 мая 2020 г.-26 декабря 2020 г. | Микробиомы лишайников как ранняя эволюционная модель симбиотических связей растения-бактерии: молекулярный и функциональный анализ |
| Результаты этапа: В ходе выполнения проекта были описаны и охарактеризованы новые таксоны бактерий и дрожжей - эндобионтов лишайников Heterocephalacria septentrionalis (новый вид тремелломицетового базидиомицета), Lichenicoccus roseus - новый род и вид фотогетеротрофной Грам-отрицательной бактерии, способной к фиксации СО2 и выделению прочного полисахарида. В ходе проекта подтверждено доминирование представителей Rhizobiales, Rhodospirilales и Acetobacteria в талломах лишайников рода Cladonia, обитающих в различных климатических зонах России. Это указывает на то, что данные представители являются облигатными симбионтами лишайнков рода Cladonia. В лишайниках рода Cladonia доля бактерий, способных к фиксации молекулярного азота крайне мала, в то время как в лишайниках рода Peltigera их количество, судя по данным ПЦР в реальном времени, достигает 20%. Все данные указывают на то, что для наиболее успешных в плане освоения экосистем и продукции биомассы в северных регионах лишайников рода Cladonia характерен такой способ селекции микроорганизмов, который обеспечивает не фиксацию молекулярного азота, а фиксацию углекислого газа в разнообразных, часто экстремальных условиях. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".