| Аннотация |
Настоящий проект является продолжением проектов РНФ 14-26-00094 и 19-16-00081, направленных на изучение эволюции клубеньковых бактерий, включая механизмы их макро- и микроэволюции, основанные на преобразованиях разных частей многокомпонентных геномов. Наиболее изучена эволюция симбиотически специализированных (sym) генов, происходящая под действием индуцируемого растениями отбора. Она приводит к разделению видов ризобий на биовары, различающиеся по составу и структуре sym-генов, но сходные по составу коровой части генома. В то же время, образование новых видов связано с дивергенцией корового генома, который не принимает непосредственного участия в симбиозе. Эта эволюция, приводящая к образованию видов-двойников, представляет особый интерес, так как она выходит за рамки общепринятых моделей адаптивной эволюции, направляемой отбором. Поскольку дивергенция корового генома может быть связана с действием эдафических факторов, главным объектом нашего исследования будут почвенные популяции ризобий, которые стали доступными для изучения благодаря методам не связанного с культивированием бактерий анализа их природных сообществ. Новизна этих работ определяется тем, что практически все ранее выполненные исследования ризобиальных популяций опираются на анализ штаммов, выделенных из клубеньков бобовых. Получаемые при этом выборки генотипов ограничены симбиотически активными и конкурентоспособными штаммами, помимо которых в почвах поддерживается обширный пул штаммов, не обладающих этими свойствами, но содержащих гомологи sym-генов, либо способных служить их реципиентами при горизонтальном переносе. Использование в этой работе бактерий сем. Rhizobiaceae весьма привлекательно, так как они обладают многокомпонентными геномами, которые состоят из нескольких сопоставимых по размеру репликонов, участвующих в контроле разных стадий жизненного цикла бактерий. Ранее мы показали, что полиморфизм коровых генов и sym-генов у политипических видов Rhizobium leguminosarum и Neorhizobium galegae характеризуется различными параметрами, причем эволюция коровых генов может быть изучена с использованием лишь косвенных методов, например, путем анализа групп онтологии. Настоящий проект призван исследовать филогенетическую и функциональную структуру почвенных популяций ризобий, выявить ее связи с симбиотически активным клубеньковым пулом штаммов, а также оценить эволюционное значение и биотехнологический потенциал этой популяции. Разработанные нами эффективные методы очистки почвенной ДНК, амплификации редко встречающихся в ней генов, анализа библиотек функционально активных генов, полученных с использованием высокопроизводительного секвенирования, а также способы оценки нуклеотидного полиморфизма и его связи с параметрами отбора (dN/dS), будут использованы для изучения популяций ризобий клевера (R. leguminosarum bv. trifolii), люцерны (Sinorhizobium meliloti, S. medicae) и козлятника (N. galegae). Эти виды ризобий существенно различаются по составу генома, локализации sym-генов и их переносу в популяциях, в связи с чем большой интерес представляет сопоставление их функциональных структур, проводимое путем геномного и пангеномного анализа. Результаты проекта будут способствовать выявлению факторов эволюции многокомпонентного генома ризобий, в первую очередь его коровой части, которая ответственна за процессы видообразования, происходящего в значительной степени независимо от симбиоза. Эти работы имеют важное практическое значение т.к. коровый геном отвечает за выживание в почве высокоактивных штаммов ризобий, внесенных в составе препаратов. Их персистирование вне растений обуславливает длительное поддержание коммерческих штаммов в агроценозах, способствуя повышению вклада азотфиксации в питание сельскохозяйственных культур. Результаты проекта позволят нам создать алгоритмы селекции и методы конструирования штаммов ризобий для использования в экологически устойчивых агросистемах.
|
| Приоритеты научно-технического развития |
г) переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработку и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективную переработку сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания;
|
