Выявление генетических основ эффективности симбиозов, образуемых горохом посевным

« Вернуться к списку

Горох посевной является весьма полиморфным видом в отношении «отзывчивости» на инокуляцию грибами арбускулярной микоризы и клубеньковыми бактериями (Zhukov et al., 2017). Выделяют «отзывчивые» на инокуляцию генотипы, которые способны к значительному увеличению биомассы и семенной продуктивности в ответ на инокуляцию, и «неотзывчивые», которые не демонстрируют такого ответа (Shtark et al., 2012). В рамках сотрудничества с группой д.б.н. А.А. Фролова (Институт физиологии растений имени К. А. Тимирязева РАН, Москва, РФ) с использованием протеомного подхода было установлено, что растения «отзывчивого» генотипа реагируют на инокуляцию продлением фазы налива семян, а растения «неотзывчивого» генотипа – ускоренным завершением созревания семян, что отражается в увеличении массы семян при инокуляции лишь у «отзывчивого» генотипа (Mamontova et al., 2019). В ходе выполнения проекта РНФ 20-16-00107 под руководством к.б.н. О.Ю. Штарк был проведён транскриптомный и метаболомный анализ семян растений «отзывчивого» и «неотзывчивого» генотипов для выявления молекулярно-генетических основ данной реакции растений на инокуляцию. Также с применением метаболомики был продемонстрирован эффект продления жизненного цикла у растений сорта Finale под воздействием гриба АМ (Shtark et al., 2019), а также описаны изменения метаболома, характерные для микоризованных корней гороха посевного (Shtark et al., 2021).

В рамках проекта РНФ 16-22-00109 под руководством к.б.н. Жукова В.А. было проведено детальное изучение протеома и транскриптома корней растения, непосредственно вовлечённых в образование и функционирование симбиозов. В результате было установлено, что признак отзывчивости ассоциирован с активацией системной устойчивости растений: в корнях инокулированных растений «отзывчивых» сортов, в отличие от «неотзывчивых», наблюдается повышение экспрессии генов и увеличение представленности белков, вовлечённых в работу сигнальных путей на основе жасмоновой кислоты, а также антиоксидантных систем (Kuzmina et al., 2025; Frolov et al., 2025). Благодаря этому, вероятно, растения становятся более защищёнными от инфекций, вызываемых патогенными микроорганизмами. Подобный механизм, называемый «праймингом», или «устойчивостью, вызванной микоризацией» был недавно описан и у других растений, таких как виноград, табак, ячмень, томат и др. Наличие сортов гороха, контрастных по степени проявления признака симбиотической отзывчивости (и, следовательно, по способности к «праймингу»), позволит в ближайшем будущем провести генетический анализ данного признака и идентифицировать ключевые гены, ответственные за его проявление. На данный момент уже выявлено несколько молекулярных маркеров (генетических и транскриптомных) признака симбиотической отзывчивости, связанных с активацией системной устойчивости растений (Afonin et al., 2021c; Zorin et al., 2024). Эти маркеры будут использованы для маркер-ассоциированной селекции новых сортов гороха с высокой отзывчивостью на инокуляцию полезными микроорганизмами, востребованных современным растениеводством (Сулима и др., 2025). Работа по поиску новых маркеров отзывчивости продолжается в настоящее время.