|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Эндофитные дрожжи сельскохозяйственных культур: мониторинг распространения и роль в защите растенийНИР
Endophytic yeasts of agricultural plants, the distribution and role in plant protection
- Руководитель НИР: Качалкин А.В.
- Участники НИР: Венжик А.С., Глушакова А.М., Лепешко А.А., Максимова И.А., Присяжная Н.В., Савченко В.Е., Стрелецкий Р.А., Томашевская М.А., Фарафонова В.В.
- Подразделение: Лаборатория почвенной микробиологии
- Срок исполнения: 9 августа 2019 г. - 30 июня 2022 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 19-74-10002
- Номер ЦИТИС: АААА-А19-119121290149-6
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Рациональное использование природных ресурсов
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству
- ПН России: Рациональное природопользование
- Критическая технология России: Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения
-
Рубрики ГРНТИ:
- 34.27.23 Экология микроорганизмов
-
Ключевые слова:
фрукты, гиббереллин, зеатин, эндофиты, биоконтроль фитопатогенов, овощи, плодоовощная продукция, дрожжи, фитогормоны, candida, ауксин, оппортунистические дрожжи
-
Описание:
Эндофитное развитие непатогенных бактерий и грибов в растительных тканях относится к числу наименее изученных аспектов микробиологии, представляющих интерес не только для фундаментальной науки, но и имеющих важное практическое значение. Сотрудниками лаборатории биологии дрожжей факультета почвоведения МГУ на примере исследования 19 видов диких растений и некоторых сельскохозяйственных культур из средней полосы России было показано ранее, что эндофитное развитие дрожжевых грибов в сочных плодах и запасающих подземных структурах растений – распространенное явление. Был описан новый широко распространенный вид эндофитных дрожжевых грибов – Kwoniella endophytica Glushakova & Kachalkin, 2018. Ранее было предположено, что характер взаимодействия растений и эндофитных дрожжей можно расценивать как симбиотический. Развитие микроорганизмов в тканях идет бессимптомно и не сопровождается какими-либо патологическими изменениями, в то же время известно, что дрожжи способны стимулировать физиологические процессы растений путем синтеза фитогормонов и препятствовать развитию фитопатогенов. Цель данного проекта – первое крупномасштабное исследование биологического разнообразия эндофитных дрожжей в плодах сельскохозяйственных растений, создание коллекции дрожжей, являющихся продуцентами фитогормонов (ауксин, зеатин, гиббереллиновая кислота) и антагонистами широкораспространенных фитопатогенов, оценка возможных рисков, связанных с присутствием оппортунистических видов в сельскохозяйственной продукции. Актуальность проекта определяется не только получением новых фундаментальных знаний о закономерностях формирования и функциональной роли эндофитного дрожжевого сообщества растений, но имеет практическое значение – использование штаммов-продуцентов фитогормонов и антагонистов фитопатогенов в комплексных биопрепаратах для повышения качества сельскохозяйственной продукции. Также будет впервые проведено мониторинговое исследование эндофитного дрожжевого населения поставляемой в Россию сельскохозяйственной продукции из других стран. Полученные результаты могут быть использованы для рекомендаций по микробиологическому контролю при хранении и транспортировки сельскохозяйственной продукции. Оценка широты распространения явления дрожжевого эндофитизма является одним из актуальнейших направлений современных исследований, связанных с практическим и экономическим аспектом развития сельского хозяйства.
- Добавил в систему: Качалкин Алексей Владимирович
Источник финансирования НИР
| грант РНФ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 9 августа 2019 г.-30 июня 2020 г. | Этап 1. Микробиологический анализ, создание коллекции дрожжей-эндофитов. |
| Результаты этапа: Было исследовано 1023 образца внутренних тканей плодов, собраны и обработаны данные для 54 наименований культур из 36 стран, включая выращенные в России. В ходе реализации проекта создана коллекция эндофитных дрожжевых грибов численностью 1056 штаммов. Подготовлен анализ многолетних исследований дрожжевого населения виноградников Дагестана. Для решения вопросов о возможной контаминации сельскохозяйственной продукции при хранении и транспортировке было проведено исследование дрожжей-эндофитов сельскохозяйственной продукции во Вьетнаме и импортируемой в Россию. Подготовлены и приняты к печати описания трех новых видов дрожжей: Yamadazyma cocois I.A. Maksimova, A.M. Glushakova, V.N. Thanh & Kachalkin, sp. nov., Candida pellucida A.M. Glushakova, M.A. Tomashevskaya & Kachalkin, sp. nov., Vishniacozyma phoenicis Kachalkin, A.S. Venzhik & M.A. Tomashevskaya, sp. nov. | ||
| 2 | 1 июля 2020 г.-30 июня 2021 г. | Этап 2. Микробиологический анализ, создание коллекции, оценка функциональной роли дрожжей-эндофитов. |
| Результаты этапа: За два года выполнения проекта было исследовано 1885 образцов внутренних тканей плодов, собраны и обработаны данные для 81 наименования культур из 38 стран, включая выращенные в России. Создана коллекция эндофитных дрожжевых грибов численностью 2135 штаммов с низкотемпературным (-80 ºC) хранением культур. Проведено исследование синтеза 3-индолилуксусной кислоты (ИУК) для выборки из 97 штаммов дрожжей, относящихся к наиболее частым видам и родам, встречающимся в эндофитном сообществе. Максимальный уровень продукции ИУК (9109,2 мкг/г) был обнаружен для штамма A. pullulans YE-0979, выделенного из листьев кресс-салата. Проведено исследование синтеза дрожжами фитогормона зеатина (группа цитокининов) для выборки культур выделенных в качестве эндофитов из плодов Malus domestica отечественного и импортного происхождения. Полученные результаты показали продукцию зеатина у 71 % исследованных штаммов дрожжей-эндофитов. Сопоставление продукции зеатина и ауксина у исследованной выборки дрожжей-эндофитов из яблок показало, что 47 % исследованных штаммов способны синтезировать сразу два фитогормона. Исследован антагонизм дрожжей-эндофитов по отношению к фитопатогенным грибам. Обнаружено, что около 20 % исследованных штаммов дрожжей-эндофитов каждого из отделов (Ascomycota и Basidiomycota) проявляют антагонизм по отношению к исследованным фитопатогенам. Некоторые из изученных штаммов дрожжей проявляли антагонизм сразу против нескольких видов фитопатогенов: против представителей 5 видов – Met. pulcherrima YE-0031, против 4-х видов – A. pullulans YE-0242, Met. pulcherrima YE-0159, против 3-х видов – A. pullulans YE-0260 и YE-0269, H. uvarum YE-0216 и YE-0310. Проведено исследование источников формирования эндофитного дрожжевого населения на примере агроценозов (виноградники Дагестана) и городской среды (парки г. Москвы). Выполнено исследование свойств клинически значимых дрожжей Candida parapsilosis, выделенных из сельскохозяйственной продукции (27 штаммов). Обнаружено, что штаммы YE-1582, YE-1583 и YE-1597 показали повышенную устойчивость сразу к 5 антибиотикам. Исследование фосфолипазной активности показало, что 22 % тестируемых культур обладают активной фосфолипазой А2. Были подготовлены и приняты к печати описания трех новых видов дрожжей: Cyberlindnera dauci A.M. Glushakova, M.A. Tomashevskaya & Kachalkin, 2020. Metschnikowia taurica Kachalkin, A.M. Glushakova & M.A. Tomashevskaya, 2021. Zygotorulaspora dagestanica Kachalkin, D.A. Abdullabekova, E.S. Magomedova & A.M. Yurkov, 2021. | ||
| 3 | 1 июля 2021 г.-30 июня 2022 г. | Этап 3. Исследование функциональной роли дрожжей-эндофитов. |
| Результаты этапа: Исследованы 103 штамма эндофитных дрожжей против 8 видов фитопатогенных грибов. Полученные результаты показали, что 47 из 103 исследованных штаммов дрожжей-эндофитов проявляют антагонизм против фитопатогенных грибов, продуцируя БАВ с формированием зоны отсутствия роста микромицета на средах MA и PDA. 15 штаммов дрожжей-антагонистов с широким спектром действия (A. pullulans, H. uvarum, Met. pulcherrima и Y. lipolytica) исследованы с расширенным набором фитопатогенов на среде ГПА. Среди отобранных штаммов дрожжей-эндофитов наибольшую активность против 16 штаммов фитопатогенов показали штаммы A. pullulans. Проведено исследованиепродукции фитогормонов для 20 штаммов Metschnikowia pulcherrima, выделенных из разных плодов отечественного и импортного происхождения. Полученные нами данные показали, что 100% исследованных культур Met. pulcherrima способны к синтезу гетероауксина (ИУК), 85.7% – зеатина (с учетом следовых количеств) и 28.6% – гиббереловой кислоты (ГК3). Немаловажные вопросы возникают о роли и судьбе эндофитных дрожжей при разложении растительных материалов. Были исследованы образцы фермерских овощей и фруктов со следами начала мацерация и дегенерация тканей. Обнаружено, что при начале разложения плодов не наблюдается «всплеск» развития дрожжей в овощах, но есть небольшой подъем численности во фруктах. Эндофитное сообщество на начальном этапе разложения овощей и фруктов сохраняет видовое разнообразие. Для выяснения роли беспозвоночных животных при разложении сельскохозяйственных плодов проведено методом метабаркодинга исследование изменения кормового субстрата Черной львинки (Hermetia illucens). На начальном этапе сообщество плодов включало 10 родов дрожжей, среди них Meyerozyma, Diutina, Vishniacozyma, Aureobasidium, Pichia и Rhodotorula, но на 5-ый день беспозвоночные кардинально меняют эндофитные группировки – остаются только роды Meyerozyma, Diutina и Pichia. Проведено тестирование штаммов дрожжей Candida (sensu stricto и sensu lato): Mey. caribbica (анаморфа C. fermentati), C. parapsilosis и Mey. guilliermondii (анаморфа C. guilliermondii) на способность к протеолитической активности.Исследование показало, что у эндофитных штаммов C. parapsilosis активность выше, чем у эндофитных штаммов Mey. guilliermondii и Mey. carribica, cредние значения Pz составили 0.30, 0.53 и 0.59, соответственно. Среди штаммов, обладающих наиболее активными протеазами (Pz = 0.26-0.29) оказались штаммы, обнаруженные во внутренних тканях овощной продукции. Среди штаммов из собранной коллекции дрожжей-эндофитов были обнаружены представители новых видов из родов Papiliotrema и Leucosporidium. Опубликована описание нового вида Papiliotrema horticola. 39 штаммов дрожжевых грибов, работа с которыми проводилась в рамках проекта РНФ, были переданы во Всероссийскую Коллекцию Микроорганизмов. Среди преданных в коллекцию ВКМ штаммов, помимо представителей новых видов дрожжей, были также антагонисты фитопатогенов с широким спектром действия и продуценты фитогормонов. | ||
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".