Анализ микробиомов растений и беспозвоночных животных экстремальных мест обитания с целью разработки штаммов-продуцентов новых метаболитов и ферментов (факультет почвоведения)НИР

Analysis of microbiomes of plants and invertebrates of extreme habitats in order to develop strains producing new metabolites and enzymes (soil science faculty)

Источник финансирования НИР

НТП: Научно-техническая программа, ФНТП развития генетических технологий

Этапы НИР

# Сроки Название
1 26 октября 2021 г.-31 декабря 2021 г. этап 2021 года
Результаты этапа: В результате первого этапа НИР разработаны многоуровневые базовые и специализированные протоколы пробоотбора для массовых экспериментов с вовлечением обучающихся разного уровня подготовки в различные этапы цепочки сбора и анализа микроорганизмов почв, беспозвоночных животных и растений. Правильно организованный пробоотбор с соблюдением всех требуемых методических указаний и правил отбора, транспортировки, краткосрочного и длительного сохранения образцов почв, растений и беспозвоночных из различных местообитаний необходим для дальнейшего эффективного поиска и разработки штаммов-продуцентов новых метаболитов и ферментов.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. этап 2022 года
Результаты этапа: В результате второго этапа НИР выполнены работы по исследованию различных групп микроорганизмов, ассоциированных с беспозвоночными животными, с растениями, и выделенных из почв и осадочных пород. Проведены исследования по выделению бактерий-спутников слизевиков (класс Dictyosteliomycetes), имаго и личинок колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata), пчел (Apis mellifera), муравьев (Lasius niger и Lasius flavus), оценена представленность и таксономический состав прокариот и изучен их биотехнологический потенциал, также проведены работы по изучению антагонистической активности для поиска штаммов-продуцентов антимикробных веществ. Охарактеризован количественный и качественный состав дрожжевых сообществ, ассоциированных с несколькими видами солевыносливых двукрылых, обитающих на побережье Белого моря. Дана характеристика численности и изучен таксономический состав и функциональные свойства бактериальных комплексов почв, опада и корзинок эпифитных растений заповедника Пу Хоат (Вьетнам) и осуществлен поиск штаммов культивируемых бактерий из аридных почв и осадочных пород (Израиль), продуцирующих ферменты, способствующие росту растений. Дана количественная и качественная характеристика грибным и актиномицетным комплексам эвтрофных торфяников в зоне основной деструкции органического детрита, а также создана коллекция штаммов грибов и актиномицетов для оценки их функционального и антагонистического потенциала. Методом высокопроизводительного секвенирования изучен таксономический состава метанотрофного и метилотрофного бактериальных сообществ торфов и аллювиальных отложений, в которых проявляют наибольшую активность метанотрофы. Проведены исследования внутренних запасающих тканей вегетативных органов растений для выделения эндофитных дрожжевых грибов для дальнейшего скрининга и поиска среди них штаммов-продуцентов фитогормонов. Осуществлен анализ таксономического состава микромицетов в разных отделах карстовой пещеры (Пещера Игнатьевская), выявлены и идентифицированы виды грибов-кислотообразователей, являющихся потенциальными агентами биоразрушения скальной поверхности развивающихся в экстремально олиготрофных условиях. В ходе проведенного исследование было выделено более 3000 штаммов прокариот, мицелиальных и дрожжевых грибов, проведена работа по первичному скринингу для части культур с целью поиска продуцентов биологически активных веществ (продукция антибиотиков, гидролитических ферментов и фитогормонов). Обнаружены 142 штамма, проявляющих антибиотическую активность по отношению к коллекционным тест-организмов прокариот и эукариот. Среди собранной коллекции также были обнаружены 64 культуры, проявляющие целлюлозолитическую активность, 583 штамма с амилолитической активностью, 201 культура протеолитиков и 9 штаммов с активной нитрогеназой.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. этап 2023 года
Результаты этапа: В результате третьего этапа НИР выполнены работы по исследованию различных групп микроорганизмов, ассоциированных с беспозвоночными животными, с растениями, и выделенных из почв и пород. Среди штаммов из аридных почв, способных к росту при низкой активности воды (Aw 0.93 и 0.91), обнаружены культуры осуществляющие рост на безазотистой среде, а также проводящие гидролиз крахмала и полипептидов; дальнейшее изучение этих ксеротолерантных бактерий может выявить продуцентов биотехнологически значимых ферментов, способных сохранять активность in situ в условиях дефицита влаги. Обнаружено, что ксеротолерантнае бактерии (рост при Aw=0.95) обильны в тропических почвах Вьетнама; были выделены в чистые культуру более 1200 штаммов ксеротолерантных бактерий для их дальнейшего исследования. При исследовании дрожжевых грибов, ассоцированных с муравьями Formica aquilonia в окрестностях ББС МГУ, обнаружена высокая численность дебариомицетовых дрожжей (Deb. hansenii, Schw. polymorphus и Schw. vanrijiae), которые являются биотехнологически значимыми видами. Выделены 76 штаммов бактерий-ассоциантов щавелевого листоеда (Gastrophysa viridula) и губоногой многоножки (Litobius forficatus), среди них 27% культур проявляли антагонизм по отношению к тест-культурам St. aureus и E. coli. При исследовании микробиома мокриц (Porcellio scaber) собрана коллекция бактерий из 79 штаммов, среди которых 31 культура – азотфиксаторы, в том числе, обладающие высокой нитрогеназной активностью и потенциально перспективные для применения в растениеводстве. С болотных растений выделены в коллекцию 45 штаммами бактерий (16 родов), а также 41 штамм представителей р. Streptomyces и 3 вида р. Micromonospora. Из корневой зоны травянистой растительности ландшафтных участков «Луг» и «Степь» парка «Зарядье» выделено более 100 штаммов мицелиальных микромицетов, проведенное мониторинговое исследование не только отражает происходящие изменения в сконструированных почвах, но и позволило пополнить коллекцию кафедры биологии почв редкими и перспективными для биотехнологии видами микромицетов. С поверхности муравьев р. Lasius была выделена коллекция микромицетов (20 штаммов), проведенный скрининг их антибиотической активности на тест-культурах Bacillus thuringiensis, Paenibacillus alvei, St. aureus и E.coli позволил отобрать перспективные для дальнейшего исследования культуры. В результате проведенных посевов почвоподобных тел пещер ООПТ Вьетнама была создана коллекция из 18 штаммов сапротрофных бактерий, исследование которых показало возможность их использования в биотехнологической сфере как PGPB. Показано, что дрожжи вида Aureobasidium pullulans потенциально потенциально быть использованы в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов роста растений, как активные продуценты ИУК. Обнаружено, что ароматические соединения в концентрации 0,1% не ингибирует рост штаммов дрожжей-продуцентов фитогормонов в присутствии глюкозы. В отсутствии глюкозы, когда источник углерода представлен только бензойными кислотами, большинство дрожжей растут слабо. К синтезу индолилуксусной кислоты при культивировании на среде R3A в течение 3 суток были способны 32 из 49 исследованных штаммов бактерий, выделенных из почв и осадочных пород Израиля. Наибольшую активность проявили штаммы родов Arthrobacter, Streptomyces и Bacillus, синтезировавшие 3.26, 7.84 и 8.22 мкг индолилуксусной кислоты (ИУК)/ г сухой биомассы. К синтезу гетероакусина в присутствии высоких концентраций хлорида натрия был способен только один штамм рода Bacillus, причем, при 10% NaCl активность была сопоставима с контрольным уровнем продукции ИУК в нормальных условия, но снижалась в 2 раза в присутствии 15% NaCl. В кислых условиях (рН 5) продукция ИУК не наблюдалась, в то же время, в щелочных условиях (рН 9) у большинства исследованных штаммов превышала контрольные уровни.

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".