Экофизиология, цитология и генетика грибов как основа рационального природопользования и биотехнологийНИР

Ecophysiology, cytology and genetics of fungi as the basis of rational nature management and biotechnologies

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Экофизиология, цитология и генетика грибов как основа рационального природопользования и биотехнологий
Результаты этапа: Работы по теме «Экофизиология, цитология и генетика грибов как основа рационального природопользования и биотехнологий» имеют фундаментальное и прикладное значение. Проведен посев выделение в чистую культуру грибов из новых и собранных ранее образцов почв побережья содовых озер Кулундинской степи и гиперсоленых озер Калмыкии. Ведется получение моноспоровых изолятов и их идентификация. Исследованы особенности экофизиологии и таксономический статус представителей аскомицетов из порядка Sordariales (Sordariomycetes), характерный обитателей щелочных местообитаний. Выявлены особенности динамики растворимых углеводов цитозоля и мембранных липидов у ксерофильного гриба Aspergillus penicillioides на средах с низкой активностью воды, которую достигали добавлением 4 М глицерина и 2 М NaCl. На обеих средах с низкой активностью воды установлено доминирование глицерина среди осмолитов и преобладание фосфатидных кислот в составе мембранных липидов. Исследован спектр антимикробной активности у алкалофильных штаммов Sodiomyces alkalinus. Обобщены литературные данные о пептаиболах (описанных с 2010 г.) с противоопухолевой и антифунгальной активностями. Изучен комплекс антимикробных пептидов (эмерициллипсины (А-Е)) из алкалофильного гриба Emericellopsis alkalina VKPM F1428. Описана их полная первичная структура и биологическая активность. Продолжено изучение микобиоты Арктических морей России, определен состав углеводородокисляющих грибов литорали Белого и Баренцева морей. Найдено 3 штамма микромицетов, которые были выделены из донных грунтов Белого моря, обладающих высокой антираковой активностью к широкому набору тест-клеток. Получены первые данные о видовом богатстве грибов в донных грунтах Байкала. Методами выделения на питательные среды и метагеномного подхода в образцах, отобранных на глубинах от 9 до 1200 м, обнаружено 286 видов грибов, принадлежащих к 178 родам, 55 порядкам, 22 классам и 6 отделам. Из них большинство (206 видов) было выявлено с использованием метагеномного анализа. Всего 13 видов установлено как одним, так и другим подходом, т.е. их одновременное применение существенно меняет оценку видового разнообразия грибов в грунтах. Численность грибов в донных грунтах Байкала варьировала в среднем от 100 до 300 КОЕ/г вне зависимости от глубины отбора. Обоими подходами установлены значительные различия в таксономической структуре и видовом составе грибов в зависимости от глубины отбора донных грунтов. Оно выражалось в снижении видового разнообразия, упрощении таксономической структуры и нарастании в сообществе видов, характерных для водных экосистем, дрожжевых грибов. Обнаружено 32 штамма 21 вида, которые обладают антимикробной и/или антибактериальной активностями, 15 из них проявляют высокую активность, и представляют перспективные культуры для дальнейшего изучения. Выявлена микобиота пищеварительного тракта дождевых червей Eisenia fetida и Dendrobena veneta, что важно для разработки способов ускорения вермикомпостирования и получения вермикомпоста с комплексом полезных свойств для выращивания растений. Выявлено 66 видов в кишечнике E. fetida и 15 - у D. Veneta. Среди культивируемых грибов в кишечниках червей доминируют Fusarium oxysporum, Mucor circinelloides, Fusarium verticillioides, Rhodotorula mucilaginosa, Didymella glomerata, Trichoderma spp., другие аско- и базидиомицетные дрожжи. Метагеномный подход позволил выделить ряд тех же видов, но и довольно значительную долю тех, которые не были изолированы на питательные среды. Заметное количество было и неидентифицированных таксонов. Доминирующие ОТЕ были представлены видами родов Fusarium, Mucor, Dipodascus, Rhodotorula, Didymella, Phialophora, Mallazezia. Оба подхода свидетельствует, что в составе грибов, способных длительно обитать в пищеварительном тракте доминируют дрожжевые виды и грибы, для которых характерен мицелиально-дрожжевой диморфизм и адаптированность к анаэробным условиям. Применение штамма Trichoderma viride стимулирует рост и репродукционную активность дождевых червей E. fetida, что повышает эффективность вермикомпостирования органических отходов. Этот штамм идентифицирован, нуклеотидная последовательность депонирована в Генбанке, штамм депонирован для целей патентования в Всероссийскую Коллекцию Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) под номером ВКПМ F-1525 и получен патента РФ №2750957. Получаемый биопрепарат повышает устойчивость к корневым грибных патогенам растений и ускоряет их рост. Коллекция съедобных и биотехнологически значимых базидиальных грибов СБГ-МГУ была пополнена 15 новыми штаммами трутовых грибов, проведена их молекулярная идентификация. Исследована биологическая активность штаммов ганодерм – антиоксидантная, противоопухолевая, антибиотическая. Проведён первый этап эксперимента по оптимизации долгосрочного хранения чистых культур макромицетов Agaricus bisporus, Auricularia auricula-judae, Flammulina velutipes и Pleurotus ostreatus. Идентифицирован аскомицет Eurotium cristatum, выделенный из брикета китайского чая Фуцзянь, являющийся основным агентом ферментации листьев чайного куста и образования постферментированного чая. Получены новые сведения о разнообразии и эволюции геномов дрожжей родов Kluyveromyces и Saccharomyces. Для дрожжей рода Kluyveromyces проведено хромосомное картирование генов ферментации лактозы и молекулярно-генетический анализ генов β-галактозидаз и пермеазы лактозы. У сахаромицетных дрожжей и гибридов Saccharomyces изучен полиморфизм генов пектиназ. Полностью завершена разработка метода сухого иммунного дот блоттинга, с помощью которого установлен ряд закономерностей накопления маркеров старения и окислительного стресса у мицелиальных грибов, включая биолюминесцентных видов. В определенных случаях грибы очищают свои клетки от маркерных молекул (карбонилированных белков) в ответ на оксидативное воздействие. Описан новый для грибов физиологический процесс – макровезикулярный эндоцитоз, в корне меняющий важные положения в физиологии, питании и клеточной организации мицелиальных грибов. Исследованы особенности физиологии и метаболизма светящихся и несветящихся ксилотрофных грибов. По типу ответа на окислительный стресс светящиеся грибы не отличались от несветящихся: происходило ингибирование роста при 50 мМ перекиси водорода и небольшое ингибирование роста при 5 мМ как у светящихся, так и у несветящихся штаммов. При воздействии перекиси водорода не отмечали накопления карбонилированных белков у светящихся и несветящиеся ксилотрофов. При сравнении двух штаммов (обладающего и не обладающего свечением) одного вида разницы обнаружено не было. Гипотеза о том, что светящиеся грибы более устойчивы к окислительному стрессу, по сравнению с несветящимися ксилотрофами по изменения содержания карбонилированных белков не была подтверждена. Такое возможно благодаря тому, что у ксилотрофных грибов, обитающих в постоянных жестких оксидативных условиях защитные клеточные системы настолько активны и развиты, что дополнительная защита за счет способности к свечению не требуется. При этом грибы поддерживают свечение при высокой концентрации перекиси водорода в среде, но, усиления люминесценции при увеличении стрессовой нагрузки не происходит. Можно предположить, что свечение не является частью защитных систем, но поддерживается грибом, что указывает на некую функциональную его значимость. На основании анализа ультраструктуры клеток с использованием модифицированной методики химической фиксации сделано предположение, что макроинвагинации цитоплазматической мембраны являются местом локализации биолюминесцентной системы у грибов. Достоверное увеличение числа внутриклеточных мембранных структур (в том числе инвагинаций цитоплазматической мембраны) у биолюминесцентных видов грибов нами было показано ранее. Подобные макроинвагинации имеют, видимо, полифункциональную значимость для жизнедеятельности грибов - принимают участие в поглощении веществ клеткой и свечении. Продолжается эксперимент с 8-мью мицелиальными линиями Podospora anserinа, которые поддерживаются в состоянии непрерывного роста за счет периодических серийных пассажей в жидкую питательную среду. К настоящему моменту продолжительность сохранения жизнеспособности и роста гриба составила девять с половиной лет. Дана оценка грибостойкости разрабатываемых рядом предприятий изделий – резин, кабеля, геополотна и губки, изготовленной на основе природного материала (плодов Люфы), для мытья посуды. Рекомендуемыми методами ГОСТа показано, что резины и губка без введения биоцидных средств оказались не грибостойки.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Экофизиология, цитология и генетика грибов как основа рационального природопользования и биотехнологий
Результаты этапа: Значительно расширена география поиска экстремофильных грибов и штаммов съедобных и биотехнологически ценных видов, исследования особенностей их экофизиологии, механизмов адаптации и синтеза антибиотических веществ. Проведено выделение в чистую культуру грибов из новых и собранных ранее образцов почв побережья содовых озер Кулундинской степи и гиперсоленых озер Калмыкии, донных грунтов Байкала, горячих источников и грунтовых вод. Исследованы особенности экофизиологии и таксономический статус представителей аскомицетов из рода Emericellopsis (Hypocreales, Sordariomycetes). Новые штаммы вошли в состав трех экологических групп по адаптированности к щелочным условиям среды. Обобщены данные, полученные на основе культурального метода и метагеномного подхода, о таксномической структуре и численности колониеобразующих грибов различных видов в грунтах прибрежной зоны озера Байкал (с глубин от 9 до 178 м). Методом посева и анализа ITS2 участка рДНК в грунтах выявлено 77 и 147 видов грибов, соответственно. Всего 8 видов установлено обоими подходами. Обнаружены виды грибов, которые в донных грунтах озер до этого момента не встречали, а также нуклеотидные последовательности неизвестных грибов. На основании данных о представленности разных видов в посевах и при метагеномном анализе, способности штаммов расти на органических субстратах в грунтах и сведений об их физиологических свойствах установлено около 20 видов аско- и базидиомицетов, которые могут функционировать в донных грунтах Байкала. Подведены итоги исследований по характеристике динамики микобиоты при компостировании коровьего навоза и соломы пшеницы с применением ДНК баркодинга и культуральным методом. Они выражаются в существенном увеличении представленности базидиомицетов в компосте, способных к трансформации лигнина, органических веществ навоза и снижении доли доминирующих в исходных субстратах обильно спороносящих, «сахарных» и целлюлозолитических аскомицетов. Значимые перестройки произошли в составе копрофильных, эпифитных и фитопатогенных грибов. Выявленв токсинообразующие, аллергенные и термофильные виды, представляющие опасность для здоровья человека, рассмотрена возможность оценки готовности компоста в качестве биоудобрения с учетом данных по микобиоте. Изучен комплекс антимикробных пептидов (эмерициллипсины (А-Е) у 38 изолятов грибов рода Emericellopsis из щелочных и засоленных почв. Показано, что оно значительно варьирует у разных видов и изолятов Emericellopsis. Проведены выделение, очистка и первичная характеристика нового соединения гидрофобина у алкалофильного гриба Sodiomyces alkalinus. Гидрофобин, Sa-HFB1, показал высокую антифунгальную активность, сравнимую с используемым в медицине антимикотиком амфотерицином В. Продолжен первичный скрининг штаммов, выделенных из грунтов озера Байкал, на наличие антибиотической активности. Коллекция чистых культур макромицетов, перспективных съедобных видов и для медицинских и экологических биотехнологий, пополнена 20 штаммами, которые относятся к 17 видам. Наилучшими носителями для криохранения базидиомицетов были вспененном перлите и криохранение на зерне пшеницы. Показано, что определенные чистые культуры макромицетов возможно хранить в лиофилизированном состоянии ( Flammulina rossica и Pleurotus ostreatus). Природные дрожжи K. lactis var. drosophilarum, которые не способны сбраживать лактозу, образуют три генетически изолированные популяции: “krassilnikovii”, “drosophilarum” и “phaseolosporus”. Культурные молочные дрожжи K. lactis var. lactis образуют отдельную кладу на филогенетическом дереве. При формировании макроинвагинации у ксилотрофных базидиомицетов проходят стадию трубки или ламеллы и их тип определяется толщиной формирующей трубки. В микроскопических препаратах происходит постепенная реорганизация актинового цитоскелета и потеря им контроля над натяжением плазматической мембраны. Проведен эксперимент по адаптации Podospora anserina к разложению и усвоению глютена. Четыре независимых линии гриба в течение месяца культивировали на качалке в 100 мл жидкой среды с глютеном, с 4 единовременными пересевами в свежую среду. Уже за такое непродолжительное время были отмечены видимые изменения мицелия – он стал более обильным и менее плотным, что, возможно, свидетельствует о стрессе, который испытал гриб при переходе на глютен в качестве единственного источника питания. По последним наблюдениям стресс, видимо, постепенно преодолевается P. anserina, причем во всех повторностях. Разработанное новое геополотно и кабель с биоцидным покрытием для улучшения хранения были устойчивы к поражению грибами, в отличие от таковых без фунгицидных добавок. Метаболомный профиль Lecanacilium gracile, который способен колонизировать известковую штукатурку и белый камень (известняк) и мрамор, характеризовался накоплением в мицелии моносахаридов и полиолов, синтезирует экстраклеточные полимерные соединения и изменяет рН среды в щелочную область.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Экофизиология, цитология и генетика грибов как основа рационального природопользования и биотехнологий
Результаты этапа: В 2023 г. значительно расширено изучение грибов экстремальных мест обитания, в особенности микромицетов и макромицетов-ксилотрофов, исследование особенностей их строения, экофизиологии, механизмов адаптации и синтеза антибиотических веществ, роли в переработке органических отходов. Завершена экспериментальная работа и обобщены данные о щелочеустойчивых грибах в субстратах береговой зоны засоленных озер юга Забайкальского края на территории биосферного заповедника «Даурский» (озера Зун-Торей, Хангей). Выявлены изменения структуры сообщества щелочеустойчивых аскомицетов в зависимости от локальных условий. Проведен анализ данных о галоалкалотолерантных грибах в прибрежных грунтах соленого горного озера Большой Тамбукан (Северный Кавказ, Россия). Проведенное исследование впервые показывает присутствие полиэкстремотолерантных грибов в различных субстратах озера Тамбукан. Микобиота донных отложений озера включает культивируемые соле- и щелочеустойчивые мицелиальные грибы, которые можно считать важным связующим звеном между деструкторами и участниками начальных этапов формирования лечебных грязей. Обобщены данные, полученные на основе двух принципиально отличных подходов - культурального и метагеномного, о таксномической структуре и видовом разнообразии грибов различных видов в грунтах озера Байкал (до глубин 1200 м). Данные по грунтам прибрежной зоны опубликованы. На основании данных о представленности разных видов в посевах и при метагеномном анализе, способности штаммов расти на органических субстратах в грунтах и сведений об их физиологических свойствах установлено около 15 видов аско- и базидиомицетов, которые могут функционировать в глубоководных грунтах Байкала. Подготовлен и опубликации материал по динамике микобиоты при компостировании коровьего навоза и соломы, полученные пшеницы с применением ДНК баркодинга и культуральным методом. Применение ДНК-баркодинга позволило обнаружить в субстратах грибы отделов Ascomycota, Basidiomycota, Mortierellomycota, Chytridiomycota, Rozellomycota, Aphelidiomycota, культуральным методом (посевом) только - Ascomycota, Basidiomycota, Mucoromycota. Все порядки, установленные посевом, за исключением Saccharomycetales в Ascomycota и Mucorales в Mucoromycota, были обнаружены и с помощью ДНК-баркодинга, но последним и многие другие. Совпадение видов, выявленных обоими методами, было единичным. ДНК-баркодинг в сравнении с посевом на среды позволил полнее выявить изменения таксономической и эколого-трофической структуры грибного сообщества при компостировании навоза и соломы. В структуре грибного сообщества при трансформации органических отходов червями Eisenia fetida. ДНК-баркодингом в субстратах и вермикомпосте идентифицировано значительно большее число грибов, чем методом посева. Представители почти всех порядков, которые были выявлены методом посева (Eurotiales, Hypocreales, Pleosporales, Dothideales, Saccharomycetales, Mucorales, Filobasidiales), обнаружены и с помощью метабаркодинга. ДНК-баркодингом обнаружены, кроме того, грибы отделов Mortierellomycota, Chytridiomycota, Glomeromycota, Basidiobolomycota, Rozellomycota, Aphelidiomycota. Установлено, что численность грибов Горячинского термального источника (Бурятия) варьировала в диапазоне от нескольких единиц до сотни КОЕ в 1 г. Посевами выделено и идентифицировано до вида 15 и 2 морфотина до рода из 34 морфотипов. Это были термофильные и термотолерантные виды. Методом высокопроизводительного секвенирования ITS2 участка рДНК в грунтах источника выявлено на порядок большее разнообразие грибов, 149 видов 132 родов, а всего обоими подходами обнаружено 160 видов. Число идентифицированных операционно-таксономических едициц (ОТЕ) до вида составило 64.4 %. Продолжен поиск и изучение антимикробных пептидов на основе коллекции изолятов грибов-экстремофилов - комплекса антимикробных пептидов (эмерициллипсины (А-Е), ЭмиА-Е) у грибов рода Emericellopsis. Первичный скрининг штаммов, выделенных из грунтов озера Байкала и горячих источников с высокой антибиотической активностью. Проверено 182 штамма, 37 из них проявляют хорошую активность, и представляют перспективные культуры для дальнейшего изучения в жидких средах. Коллекция съедобных и биотехнологически значимых базидиальных грибов СБГ-МГУ была пополнена 16 новыми штаммами Ganoderma applanatum, собранных на территории Москвы и Московской области. Штаммы идентифицированы и охарактеризованы по половой совместимости и вегетативной несовместимости. С помощью молекулярных методов и полифазного анализа показана гетерогенность вида Saccharomyces bayanus, обнаружена дивергентная популяция этих дрожжей в Новой Зеландии и Австралии. Сравнение природные изоляты микоризы орхидных (Ceratobasidium spp ) и родственных им изолятов патогенов картофеля (Rhizoctonia solani – анаморфы Thanatephorus cucumeris и Ceratobasidium sp.) показало, что двуядерный мицелий характерен для телеоморфы Ceratobasidium spp., т.е. данный признак не коррелирует со способом питания этих грибов. У ксилотрофных базидиомицетов и некоторых других эколого-трофических групп базидиальных грибов хорошо развиты четыре тубулярно-ламеллярные мембранные внутриклеточные системы. Если исключить сверхдлинные митохондрии, то данные системы универсальны для всех мицелиальных грибов. Механизм быстрого сжатия/расширения гиф, сопровождающийся динамичным формированием/расформированием макроинвагинаций ПМ, видимо, имеет универсальный характер среди грибов. Комплексное изучение изменений непрерывно растущего гриба Podospora anserinа продолжается 11 лет и 6 месяцев (пассаж № 664). Завершен анализ NGS-данных, которые были нами получены из предшествующих временных точек многолетнего эксперимента. В краткосрочном адаптивном эксперименте с Podospora anserina оценивали способность гриба адаптироваться к новому источнику азота по изменению скорости роста мицелия и/или активности секретируемых протеолитических ферментов. Установлено, что пролиниминопептидазная активность в культуральной жидкости P. anserina обусловлена секрецией внеклеточных лейцинаминопептидаз, последовательности которых обнаружены в опубликованном референсном геноме гриба в количестве 6 копий. Рекомендуемыми методами ГОСТа определена грибостойкость изделий и материалов, разрабатываемых рядом предприятий.
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Экофизиология, цитология и генетика грибов как основа рационального природопользования и биотехнологий
Результаты этапа: значительно расширено изучение грибов экстремальных мест обитания, в особенности микромицетов и макромицетов-ксилотрофов, исследование особенностей их экофизиологии, механизмов адаптации и синтеза антибиотических веществ. Завершено и опубликовано исследование по изучению микобиоты в море Лаптевых и Восточно-Сибирском море. Обнаружено низкая численность грибов в донных грунтах при их довольно высоком разнообразии. Из 35 проб грунта двух морей было выделено 63 изолята мицелиальных грибов, относящихся к 32 морфотипам. Большинство видов выделяли редко, в в отдельных образцах, чаще других встечали Pseudeurotium zonatum, Pseudogymnoascus pannorum и Cordyceps farinosа, характерные для холодных местообитаний. Изучено влияния углеводородного загрязнения на микобиоту грунтов литорали Белого и Баренцева морей. Важнейшими факторами, влияющими на структуру сообществ грибов, были содержание углеводородов в общей массе органических соединений в случае углеводородокисляющих, и локация грунта в море — для грибов, усваивающих легкодоступные сахара. Получены данные таксономической структуре и видовом разнообразии грибов в глубоководных грунтах озера Байкал, готовится публикация. Культуральным методом при аэробной инкубации посевов изолировали 27 видов, анаэробной - 7, причем из них 6 видов не было изолировано в аэробных условиях. Применение метабаркодинга позволило обнаружить в этих же образцах значительно большее разнообразие грибов – 121 вид из 89 родов, 37 порядков, 21 класса и 6 отделов – Ascomycota, Basidiomycota, Mortierellomycota, Mucoromycota, Glomeromycota, Chytridiomycota. Подавляющее большинство грибных нуклеотидных последовательностей, включая все отделов Rozellomycota и Aphelidiomycota, не были идентифицированы до вида или рода. Всего 4 вида установлено как культуральными методами, так и метабаркодингом. На основании данных о представленности видов в посевах и метагеномного анализа, оценке способности штаммов расти на органических субстратах в грунтах и сведений об их физиологических свойствах установлено 10 видов аско- и базидиомицетов, которые могут функционировать в глубоководных грунтах Байкала. Аналогична работа проведена по микобиоте грунтов с разных глубин Карского моря, и статья готова для подачи к публикации в конце декабря 2024 г. Продолжен многолетний анализ микобиоты на побережьях минерализованных озер Кулундинской степи (Западная Сибирь) для выявления видового разнообразия и субстратной приуроченности экстремофильных и экстремотолерантных грибов. При изучении микобиоты побережий засоленных озер Даурии (Забайкалье) отмечено невысокое видовое разнообразие с доминированием таксонов из Sordariomycetes (Glomerellales, Hypocreales) и Dothideomycetes (Pleosporales) и их приуроченность к местам с разными организмами, цианобактериальными пленками, матами и рачками Artemisia salina, растениями–галофитами. С применением высокопроизводительного секвенирования впервые качественно и количественно проанализирована микобиота корневой системы G. repens, произрастающей на территории Ленинградской и Московской областей и республики Карачаево-Черкесия. В общей сложности выявлено 438 операционально-таксономических единиц, в основном относящихся к отд. Basidiomycota с количественным преобладанием последовательностей родов Russula, Ceratobasidium, Piloderma, Mycena, Tomentella. Показано значимое отличие спектра таксонов в образцах из Карачаево-Черкесии от такового для Ленинградской и Московской областей и отсутствие заметного различия между двумя последними. Сделан вывод о тесной связи Гудайеры ползучей с микобионтами семейства Ceratobasidiaceae – малоизученной группы грибов с неясной систематикой, а также с видами, способными формировать эктомикоризу с хвойными деревьями, среди которых наиболее распространенными были представители рода Russula. Корни растений, произрастающих вне доступа корней сосны или пихты, не содержали эктомикоризы (симбионтов хвойных), и отличались существенно более высокой представленностью микобионтов семейства Ceratobasidiaceae. Дана характеристика представленности и видового состава грибов в пищеварительном тракте и копролитах червей Eisenia fetida и Dendrobaena veneta. Исследование микобиоты проведено с применением ДНК-баркодинга и культурального метода. В пищеварительном тракте обоих червей выявлено несколько десятков видов отделов 6 отделов грибов и грибоподобных организмов отдела Oomycota. При этом в структуре грибных сообществ была только небольшая группа доминирующих видов - Fusarium oxysporum, Mucor circinelloides, аскомицетные и базидиальные дрожжи, которые встречаются и в вермикомпостируемых субстратах, но они при попадании в кишечный тракт становились его обитателями. Остальные виды представлены единичными колониями или ОТЕ при высокопроизводительном секвенировании ДНК, экстрагированного из пищеварительного тракта червей. Для грибов пищеварительного тракта характерен диморфизм. При выделении из него росли на среде как дрожжи, а потом переходили к мицелиальному росту. В свежих экскрементах/копролитах активно развиваются представители микромицетов из группы r-стратегов, родов Trichoderma, Mucor, Rhyzopus, Penicillium. Продолжена работа с коллекцией культур экстремофильных микромицетов и базидиальных грибов. Проведена оценка жизнеспособности и физиолого-биохимических грибов, хранящихся разными способами. Штаммы, заложенные на хранение в кельвинатор (-80 оС) в 2009 г., сохраняют жизнеспособность. Коллекция пополнена более чем на 300 штаммов, выделенных из экстремальных местообитаний – соленого озера Тамбукан, с побережий Белого моря и минерализованных озер Кулундинской степи и Даурии и 42 штаммами микроскопических грибов из горячих источников. В коллекции группы хранится также 52 штамма мицелиальных макромицетов, древоразрушающие (трутовые) грибы, штаммы культивируемых съедобных грибов и штаммы дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Скрининг штаммов микромицетов из грунтов озера Байкала, горячих источников и засоленных почв/грунтов, а также среди трутовых грибов позволил обнаружить несколько перспективных культур с высокой антибиотической активностью. Продолжен поиск и изучение антимикробных пептидов на основе коллекции изолятов грибов рода Emericellopsis. Коллекция съедобных и биотехнологически значимых базидиальных грибов СБГ-МГУ была пополнена 11 новыми штаммами Fomitopsis pinicola, собранными на территории Москвы и Московской области. Были получены чистые мицелиальные культуры и проведена молекулярная идентификация. Штаммы были охарактеризованы по вегетативной несовместимости и антимикробной активности; проведен филогенетический анализ сходства природных изолятов гриба. У этих штаммов была обнаружена значительная антимикробная активность против грибов-дерматофитов, а также грамположительных и грамотрицательных бактерий. Культуральная жидкость после погруженного культивирования мицелия трутовика на 21-е сутки обладала как фунгистатической, так и фунгицидной активностями. Проведен обобщенный филогенетический анализ природных изолятов Ganoderma applanatum коллекции; сборы плодовых тел проводили на территории Москвы и Московской области на протяжении 12 лет. Не обнаружено значимых различий в эндоглюканазной активности у 15 из 20 протестированных штаммов разных видов и эколого-трофических групп макромицетов после хранения разными методами в течении 8 месяцев. В тоже время у 5 штаммов, ксилосапротрофов - Hericium coralloides, H. erinaceus, Lentinula edodes, Pleurotus citrinopileatus и гумусового сапротрофа - Sarcosoma globosum активность этого фермента существенно различалась в зависимости от способа хранения. Наибольшие значения эндоглюканазной активности были у штаммов, хранившихся под слоем дистиллированной воды и при криохранении по «зерновому протоколу» в вариантах с использованием 10 % раствора трегалозы и смеси 10 % растворов глицерина и трегалозы. Интенсивность биолюминесценции у штаммов Panellus stipticus, Panellus luminescens, Omphalotus olearius, Neonothopalus nambii после длительного хранения (7 лет) оценена на средах с целлюлозой и лигнином. Установлено снижение и полное отсутствие свечения у Neonothopalus nambii и Omphalotus olearius. Отмечена связь интенсивности биолюминесценции штаммов с содержанием лигнина и целлюлозы в среде культивирования. Для восстановления биолюминесценции грибов, возможно, поможет получение плодовых тел у этих штаммов, соответственно, споровых отпечатков для обновления этих культур. Изучена распределение полифосфатов (ПФ) у дрожжей Saccharomyces cerevisiae при стрессовой ситуации – повышенном содержании спирта в среде. Методами флуоресцентной микроскопии и энерго-дисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС)) выяснили распределение ПФ в клетках штаммов S. cerevisiae (∆bgl2 и ∆pho3) с делецией генов BGL2 и PHO3 (эти гены участвуют в регуляции метаболизма фосфора) в сравнении с родительским штаммом (wt) в условиях этанольного стресса. Показано влияние фосфора ПФ на устойчивость клеток к стрессу, вызванному присутствием 7% этанола в среде. Впервые показано присутствие фосфора полифосфатов в клеточной стенке штамма ∆pho3 методом ЭДС, что связано с отсутствием кислой фосфатазы. В условиях спиртового стресса возрастает число клеток с фосфором полифосфатов у штамма ∆pho3, напротив, у штаммов wt, ∆bgl2 такой закономерности не выявлено, что может указывать на участие полифосфатов в реакции на спиртовой стресс. Подготовлены и сданы в печать исследования, посвященные быстрому изменению диаметра гиф при изменении внешних условий и модели шторовой модели, описывающей сопряженную работу актинового цитоскелета и других структурных элементов грибной клетки. Продолжением этих работ стало внедрение методов генетического мечения с помощью экспрессии флюоресцентных белков в одной рамке считывания с белком-мишенью. Смена методических подходов полагаем нужна для изучения сложных тубулярно-ламеллярных систем, подтвердить и дополнить шторовую модель и, в конечном итоге, внести вклад в развитие структурной физиологии базидиомицетов. В этом году отработаны все основные протоколы работы с плазмидами: сохранение бактериальных стоков; выделение плазмиды из баккультуры; трансформация баккультуры; рестрикция, очистка фрагментов, вставка в плазмиду; аплифицирование из геномной ДНК нужных фрагментов с рестриктными адапторами. Получена тест-плазмида на базе дрожжевого вектора pFA6a со вставленной кассетой устойчивости к антибиотику G418. Ведется сборка плазмиды со вставкой промоторной зоны гена GPD S. hirsutum в одной рамке считывания с геном белка GFP, имеющим модификацию на С-конце (сигнал задержки в эндоплазматическом ретикулуме). Продолжено комплексное изучение изменений непрерывно растущего гриба Podospora anserinа, которое продолжается 12 лет и 6 месяцев. Дан анализ данных, которые были получены в многолетнем адаптивном эксперименте на грибе и в трех краткосрочных экспериментах по его адаптации к новым питательным субстратам. Показано, что липидный комплекс адаптированных линий Podospora anserina не меняется на протяжении прошедшего периода времени (около 12 лет непрерывного роста). Гриб можно адаптировать к новым условиям питания (к триптону) в короткий срок. Из 15 имеющихся вариантов 2 совершили резкий качественный переход в адаптации к новому питательному субстрату - триптону. К глютену и казеину адаптации гриба в течение 4 месяцев, после осуществления нескольких пересевов не произошло. В поисках новых направлений исследований выполнен литературный анализ и выбраны эукариотические белки - фанзоры, которые обладают функцией генных редакторов и закодированы в геномах грибов, водорослей и грибоподобных организмов. Подготовлены и оформлены для публикации в монографии «Новое в систематике и номенклатуре грибов» (Национальная Академия Микологии, М. 2025) обзорные статьи «Sodiomyces – алкалофильный род аскомицетов в семействе Plectosphaerellaceae» и «Грибы отдела Neocallimastigomycota: общая характеристика, жизненный цикл и таксономия». Исследованы архивные документы на бумажном носителе, находящиеся на хранении в самом Главархиве (в ОХД до 1917 года), либо привезенные из других архивов Москвы. Поводом для этого было наличие признаков биоповреждений – споровых налетов разнообразной окраски, пигментных пятен, слипания страниц, деструкции бумажного носителя. Наибольшую опасность для бумажного носителя документов представляли выявленные виды рода Chaetomium, известные своими целлюлозолитическими свойствами. В целях мониторинга условий хранения фотодокументов в 2-х временных хранилищах Страхового фонда Главархива Москвы 1 раз в квартал проведено микробиологическое исследование воздуха. Санитарно-гигиеническое состояние этих хранилищ отвечает требованиям хранения, т.к. либо спор рекомендуемыми седиментационными методами в воздухе не обнаруживали, либо их количество было в пределах нормы (до 10 колоний на чашку Петри). Общее число публикаций в 2024 году – статей в журналах 14, из них Web of Sci/Scopus - 12, ещё 4 статьи из Web of Sci/Scopus приняты к печати, статьи/тезисы в материалах конференций, сборниках - 9, учебное пособие – 1, глава в книге - 1, доклады на Всероссийских и Международных конференциях – 12, защищены 2 кандидатские диссертации.
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Экофизиология, цитология и генетика грибов как основа рационального природопользования и биотехнологий
Результаты этапа: Впервые в мировой микологической науке поставлена задача комплексного изучения устойчивых к стрессу грибов различных экотопов. Получены новые сведения о видовом составе грибов в гиперсоленых озерах, горячих источниках, донных грунтах озера Байкал и морей Арктики, почв и мелководных озер Антарктиды, тундровых экосистемах Западной Сибири, особенностях морфологии и физиологии, выявлены наиболее адаптированные к этим экотопам виды. Оценен спектр антимикробной активности у новых изолятов грибов-экстремофилов, и отобраны штаммы, которые можно использовать для получения биологически-активных веществ. Получены сведения об их распространении, особенностях морфологии и физиологии, ферментативной активности. Выявлен вид гриба, для которого не была известна способность поражать икру лососевых рыб (нельмы), он идентифицирован с использованием традиционных, культуральных и молекулярно-генетических методов. Проведен элементный анализ тяжелых металлов в субстрате роста грибов – древесине и определена их устойчивость к этим поллютантам. Выявлены новые штаммы с антибиотической активностью в коллекции экстремофильных и трутовых грибов. Депонированы отсеквенированные последовательности в ГенБанк. Дан анализ локусов половой совместимости у Ganoderma applanatum и Fomitopsis pinicola и внутривидовой генетической изменчивости этих видов базидиальных грибов. Дан анализ накопленных изменений в свойствах экспериментальных линий Podospora anserina в условиях длительного (12,5 летнего) роста в жидкой среде. Анализ крупных перестроек в геномах независимых линий в таком долгосрочном эволюционном эксперименте на грибах проведён впервые. Получены и проанализированы трансформанты S. hirsutum с флюоресцентно-меченым эндоплазматическим ретикуломом. Дана оценка грибостойкости разрабатываемых предприятиями РФ новых материалов и изделий. Коллекция кафедры пополнена новыми штаммами.

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".