ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Проект посвящен исследованию эндофитных дрожжевых сообществ, которые ежегодно массово формируются в филлосфере деревьев вследствие галлообразующей деятельности насекомых и клещей, особенно в условиях неблагоприятной экологической обстановки. Дрожжи составляют значительную, а иногда даже большую часть эпифитных микроорганизмов, населяющих поверхность растений. Наряду с этим ранее нами было установлено, что дрожжи постоянно присутствуют и внутри растительных тканей, особенно тех частей растений, которые характеризуются высокой концентрацией легкодоступных соединений, таких как внутренние запасающие ткани сочных плодов, подземные запасающие метаморфизированные органы, запасающие ткани семян. Разрастание внутренних запасающих тканей у растений может происходить не только вследствие нормального хода онтогенеза, но и быть результатом патологического процесса галлообразования. Возбудители галлообразования – это, прежде всего, различные беспозвоночные: клещи (Eriophyidae), тли (Aphididae), галлицы (Cecidomyiidae), орехотворки (Cynipidae), пилильщики (Tenthredinidae), а также грибы, бактерии, вирусы. Особенно часто и массово галлообразование встречается в филлосфере деревьев в пределах техногенных экотопов. В галлах высока доля простых сахаров за счет активности ферментов личинок беспозвоночных, что является стимулом для развития копиотрофных микроорганизмов, к которым относятся дрожжевые грибы. Предварительные исследования показали, что в галлах растений действительно формируются специфические дрожжевые сообщества, в том числе представленные не описанными ранее видами. Так, в галлах ивы нами был описан новый вид метанол-ассимилирующих дрожжей Ogataea cecidiorum (Glushakova et al., 2010). Таким образом, галлы растений – потенциальный источник для обнаружения новых видов дрожжевых грибов с уникальными характеристиками, а также удобная и эффективная модель для исследования растительно-микробных взаимодействий и явления эндофитизма у микроорганизмов. Кроме того, в условиях техногенных экотопов – это возможный резервуар для развития оппортунистического грибного населения. Основная задача проекта – детальное описание новой, ранее не изученной экологической ниши дрожжевых грибов, при этом при этом галлообразующие насекомые, растения и эндофитные дрожжи рассматриваются как единая коэволюционирующая система. Для этого будет проведен мониторинг численности и видового состава дрожжевых грибов с момента формирования галла до его полного разложения. Параллельно будут исследоваться непораженные листья тех же деревьев. Планируется изучить виды деревьев, типичные для средней полосы России и наиболее часто поражаемые галлообразующими паразитами: Salix fragilis, Salix caprea, Quercus robur, Tilia cordata, Ulmus laevis. Особое внимание будет уделено детальной идентификации штаммов с учетом последних изменений в систематике дрожжей на основе секвенирования D1D2 и ITS участков рДНК. Другой аспект планируемого исследования – оценка влияния эндофитных видов дрожжей, ассоциированных с галлами, на развитие растения. Ранее нами показано, что эндофитные дрожжи могут оказывать прямой эффект на ростовые характеристики растений за счет синтеза различных метаболитов, в том числе регуляторов роста. Возможно, эндофитные микроорганизмы, ассоциированные с фитопаразитическими беспозвоночными, принимают непосредственное участие в галлообразовании. Для проверки этой гипотезы будут проведено количественное определение фитогормонов, образуемых выделенными из галлов дрожжами с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Этап 2016 года. Микробиологический анализ. |
Результаты этапа: Исследование эндофитных дрожжевых комплексов представляет собой одно из перспективных направлений в исследовании микробно-растительных ассоциаций как в фундаментальном, так и в практическом аспектах. Вместе, растения и развивающиеся в их тканях дрожжевые микроорганизмы образуют единую симбиотическую систему, которая служит прекрасной моделью для изучения фундаментальных вопросов экологии и эволюции, а также решения целого ряда актуальных практических вопросов сельского хозяйства и медицины. За отчетный период завершено сравнительное исследование численности и видового разнообразия эндофитных дрожжевых комплексов в галлах (цецидиях), образующихся на листьях ивы ломкой (Salix fragilis), ивы козьей (Salix caprea), дуба черешчатого (Quercus robur), липы сердцевидной (Tilia cordata) и вяза гладкого (Ulmus laevis), и эпифитных дрожжевых сообществ неповрежденных листьев этих растений. Показано, что динамика численности дрожжей в галлах принципиально отличается от динамики дрожжей эпифитных сообществ. Максимальные значения численности эндофитных дрожжей в галлах достигают 10^4 КОЕ/г, что сопоставимо с численностью эпифитных дрожжей. В ходе проведенного исследования было выделено 14 видов дрожжевых эндофитов. Обнаружено преобладание аскомицетовых дрожжевых грибов в галлах насекомых на ивах и дубе, тогда как в клещевых галлах на липе и вязе, так же как и на листьях растений, доминировали базидиомицетовые дрожжи. Полученные результаты свидетельствуют, что галообразование стоит рассматривать не только как двусторонний патологический процесс взаимодействия растений и беспозвоночных, но и как процесс, в котором важную роль играет эндофитное микробное население галлов. | ||
2 | 9 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Этап 2017 года. Экологическое исследование. |
Результаты этапа: Изучены эндофитные дрожжевые сообщества широко распространенных галлах - микоцецидиях, образованных грибом Diobotryon morbosum на стволах вишни обыкновенной (Prunus cerasus), груши обыкновенной (Pyrus communis), сливы домашней (Prunus domestica) и ивы козьей (Salix caprea) на территории Москвы и Московской области. Показано, что эндофитные дрожжевые сообщества "черных галлов", на стволах деревьев из семейства Rosaceae очень схожи по видовому составу. Доминирующие аскомицетовые дрожжи в них представлены видами из родов Metschnikowia, Hanseniaspora, Torulaspora, Debaryomyces, Meyerozyma, Candida, а базидиомицетовые – типичными представителями филлосферы и эврибионтными видами из родов Filobasidium, Rhodotorula, Rhodosporidiobolus, Papiliotrema, Vishniacozyma. Впервые изученное видовое разнообразие эндофитных дрожжевых грибов в минах на листьях Salix caprea, Quercus robur, Tilia cordata, Ulmus laevis, Populus nigra, Betula verrucose, Aesculus hippocastanum, Syringa vulgaris. Показало, что в минах, как и в других характерных поражениях древесной листвы в техногенных биотопах, галлах, формируются специфические эндофитные дрожжевые сообщества. Абсолютным доминантом в минах на разных растениях являются дрожжи Hanseniaspora uvarum. Проведенный в этом году количественный анализ содержания ИУК в галлах на листьях Salix fragilis и Tilia cordata, а также в неинфицированных листьях показал, большую концентрацию ИУК именно в тканях галлов, при этом больше всего ИУК содержится в период максимальной зрелости галлов. Этот период совпадает с периодом максимальной численности в них эндофитных дрожжей, среди которых известных производители данного фитогормона. | ||
3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Этап 2018 года. Исследование функциональной роли |
Результаты этапа: Проведен анализ численности, видового разнообразия и структуры дрожжевых сообществ, формирующихся в ассоциации с насекомыми, клещами и грибами в биопоражениях древесной растительности на территории Московского региона. Впервые изучены дрожжевые группировки в ассоциациях с насекомыми-минерами, впервые на территории России исследованы эндофитные дрожжи черных галлов, вызванные грибом Dibotryon morbosum, а также продолжено изучение сообществ дрожжей галерей короедов. С учетом ранее полученных данных по эндофитным сообществам галлов, дрожжевое население биопоражений древесной растительности Московского региона представлено 34 видам, большинство из которых – аскомицеты. Показано, что подобные местообитания дрожжей по их численности, по характеру динамики численности, по соотношению аско- и базидиомицетовых дрожжей и по набору видов в большинстве своем принципиально отличаются от эпифитных дрожжевых группировок на листьях и коре тех же деревьев. Анализ собранных данных демонстрирует, что подобные ассоциации являются примером взаимовыгодного образа жизни: беспозвоночные способствуют распространению дрожжей, а дрожжи могут не только выступать в качестве источника пищи, но и проводят детоксикацию, утилизируя салицин и мочевую кислоту, а также благодаря продукции фитогормонов могут способствовать процессу галлообразования. |
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".