ФГБНУ ВНИИСХМ
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии"
- Версия для слабовидящих
В лаборатории поддерживается обширная коллекция генетических линий гороха посевного (Pisumsativum L.), включающая более 100 образцов культурного гороха с различной степенью отзывчивости на инокуляцию клубеньковыми бактериями и грибами арбускулярной микоризы, а также около 100 линий гороха, несущих мутации в симбиотических генах. С использованием технологии секвенирования транскриптомов проводятся исследования роли симбиотических генов гороха в развитии взаимовыгодных симбиозов (Zhukov et al., 2021a). Сотрудниками лаборатории разработан подход, позволяющий на основе данных РНК-секвенирования успешно проводить поиск мутаций в симбиотических генах гороха посевного (Zhernakov et al., 2019).
С использованием мутантов гороха по симбиотическим генам была охарактеризована роль транскрипционных факторов (ТФ) Nsp1 и Nsp2 в развитии арбускулярной микоризы у гороха и впервые выявлена последовательность гена Sym34, кодирующего ТФ Nsp1 (Shtark et al., 2016). В ходе анализа природных линий гороха была идентифицирована последовательность гена LykX, контролирующего специфичность распознавания сигнальных молекул, выделяемых клубеньковыми бактериями (Sulima et al., 2017; Sulima et al., 2019). В совместном исследовании с сотрудниками Университета ИТМО проведено компьютерное моделирование связывания сигнальных молекул с выявленными растительными рецепторами (Solovev et al., 2021). Некоторые исследования симбиотических генов гороха выполнены в сотрудничестве с крупными европейскими научными центрами (Ovchinnikova et al., 2011; Couzigou et al., 2012; Magne et al., 2018).
Изучены закономерности формирования и особенности рост-стимулирующей активности бактериальных эндофитов, населяющих стебли и листья гороха посевного. Описан состав эндофитного сообщества нескольких сортов и генотипов гороха (Васильева и др., 2020) и продемонстрировано, эффект от обработки растений изолятами эндофитных бактерий зависит от генотипа растения. При помощи технологии секвенирования Oxford Nanopore проведено секвенирование геномов ассоциативных бактерий (Afonin et al., 2021a).
С использованием платформ Oxford Nanopore и Illumina проведено глубокое секвенирование генома гороха сорта Frisson и получена высококачественная сборка генома гороха с обширной аннотацией генов, включая гены, кодирующие короткие пептиды. Охарактеризовано генное семейство, кодирующее пептиды NCR (nodule-specific cysteine-rich peptides), которые играют ключевую роль в управлении дифференцировкой азотфиксирующих бактерий в клубеньках (Zorin et al., 2022). Также, в сотрудничестве с каф. Генетики и биотехнологии Биологического факультета СПбГУ охарактеризованы генные семейства, кодирующие пептиды CLE и CEP, являющиеся, соответственно, негативными и позитивными регуляторами развития азотфиксирующих клубеньков (Lebedeva et al., 2022a; Lebedeva et al., 2022b).
Изучение транскриптома при помощи РНК-секвенирования позволяет продвинуться в понимании особенностей реализации наследственной информации при развитии надорганизменных систем, образуемых горохом посевным. Данные секвенирования транскриптомов различных сортов и линий гороха активно используются для создания молекулярных маркеров и анализа генов-кандидатов на роль симбиотических генов, идентифицированных в ходе мутационного анализа (Zhernakov et al., 2017, Zhernakov et al., 2019). В 2017 году создана база данных, объединяющих информацию по 15 000 ген-специфичным молекулярным маркерам гороха посевного и облегчающая работу по анализу генов-кандидатов (Kulaeva et al., 2017). В 2015 году была получена первая в мире сборка транскриптома азотфиксирующих клубеньков гороха (Zhukov et al., 2015), а в 2020 году получена сборка транскриптома микоризованных корней гороха посевного (Afonin et al., 2020b). В ходе недавних исследований с применением современных технологий секвенирования транскриптомов впервые в мире описаны события альтернативного сплайсинга, характерные для азотфиксирующих клубеньков и микоризованных корней гороха (Зорин и др., 2019; Zorin et al., 2020). В работе применяется технология РНК-секвенирования в модификации MACE (Massive Analysis of cDNA Ends), разработанная компанией GenXPro (Франкфурт-на-Майне, Германия), позволяющая получать более достоверные результаты анализа дифференциальной экспрессии генов при значительно меньшем покрытии, чем в случае традиционного РНК-секвенирования. С использованием MACE-секвенирования был осуществлён анализ экспрессии генов в корнях суперклубенькообразующих мутантов гороха, в результате чего была продемонстрирована связь системы авторегуляции клубенькообразования с отзывчивостью растений на инокуляцию (Zhukov et al., 2021a).
