Лаборатория создана в ноябре 2021 г. при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках проекта «Генетическая технология селекции микроорганизмов и конструирования консорциумов на их основе для создания биопрепаратов в растениеводстве»
Лаборатория ориентирована на решение проблем эффективности биопрепаратов при их использовании в открытом грунте, а также внедрении молекулярно-генетических методов для анализа консорциумов микроорганизмов, характеристики наиболее перспективных штаммов и разработки систем мониторинга фитопатогенов в решении проблем защиты растений.
Биологическая защита растений
Заболевания растений являются одним из факторов, серьезно ограничивающих продуктивность сельского хозяйства во всем мире. Ежегодный ущерб, причиняемый фитопатогенными микроорганизмами, значительная часть которых представлена паразитическими грибами, составляет, по разным оценкам, от 15 до 20% общей продуктивности мирового растениеводства. Ранняя диагностика заболеваний растений, например, методами на основе полимеразной цепной реакции, позволяет обнаружить следовые количества патогенных микроорганизмов в максимально сжатые сроки, выбрать и своевременно применить меры защиты, что снижает экономические риски сельского хозяйства, связанные с заболеваниями растений.
В настоящее время химические пестициды являются наиболее востребованным инструментом в защите растений. Токсичность этих агрохимикатов для окружающей среды, персонала сельскохозяйственных (с/х) предприятий и конечного потребителя с/х продукции общеизвестна и вызывает серьезную озабоченность в обществе. Введенные Европейским Союзом ограничения на использование химических пестицидов в тепличных хозяйствах стимулировали поиск альтернативных методов борьбы с заболеваниями растений. Одним из таких методов является применение биологических препаратов, которые в отличие от химических пестицидов безвредны для окружающей среды и потребителя. Не смотря на значительный перечень зарегистрированных биопрепаратов и их очевидные преимущества перед химикатами, они пока не находят широкого применения в с/х. Причина такого пренебрежения, коренится не только в сложных и дорогих процедурах сертификации биопестицидов, но и в нестабильности их защитного эффекта в полевых условиях. Варьирующие условия окружающей среды могут оказывать значительное влияние на защитные свойства микроорганизмов, что сказывается на эффективности биопрепаратов.
Целью проекта «Генетическая технология селекции микроорганизмов и конструирования консорциумов на их основе для создания биопрепаратов в растениеводстве» является детальное изучение микрофлоры культурных растений и создание аналогов естественных микробных консорциумов, состоящих из полезных и совместимых между собой микроорганизмов. Поддерживаясь как консорциум на растении, они могли бы значительно повысить стабильность и длительность действия защиты растений. В процессе выполнения проекта также будут созданы модельные системы для определения эффективности агентов биологической защиты растений, выделены и охарактеризованы новые штаммы-агенты биологической защиты растений, а также разработаны лабораторные образцы комплексных биопрепаратов.
Научные направления лаборатории:
1) выделение и характеристика микроорганизмов из почвы и растений:
- Анализ микробиома культурных растений: пшеницы, ячменя, кукурузы, рапса и подсолнечника;
- Характеристика микробиома растений методами метагеномного анализа;
- Описание микробных консорциумов. Выявление доминирующих групп ;
- Выделение и анализ свойств полезных микроорганизмов, ассоциированных с растениями;
- Выяснение таксономической принадлежности изолятов, генетический анализ выделенных штаммов;
- Выявление штаммов микроорганизмов, демонстрирующих эффект биологической защиты;
- Расшифровка и анализ геномов наиболее перспективных изолятов.
- Сравнительный анализ влияния штаммов на растения с помощью транскрипционного анализа.
2) Изучение совместимости и подбор комбинаций штаммов, оказывающих защитный эффект на растения:
- Определение поведения сочетания полезных штаммов (консорциумов) на растении.
- Анализ защитного эффекта консорциумов
- Поиск принципов совмещения штаммов на основе анализа геномов микроорганизмов, сопоставления с данными фенотипической характеристики (физиологии и биохимии штаммов)
3) Взаимодействия фитопатоген – растение хозяин:
- Разработка систем диагностики болезней растений на основе мониторинга фитопатогенов
- Определение реакции растений (транскриптом) на атаку фитопатогенов;
- Выявление и молекулярно-биологическая характеристика патогенных свойств микроорганизмов.
Объекты исследований:
Микроорганизмы, выделяемые из образцов почвы и растений, проявляющие фунгистатический эффект, стимулирующие рост растений, уже известные агенты биологической защиты растений.
КАДРЫ:
В штат лаборатории входит 26 сотрудников, в том числе 18 молодых ученых, в том числе 4 аспиранта и 3 студента.
РУКОВОДИТЕЛЬ лаборатории:
Валидов Шамиль Завдатович, PhD, (hi 12)
Участвовал в работах по выделению и характеристике полезных штаммов микроорганизмов, ассоциированных с растениями для использования в качестве агентов биологической защиты растений. Имеет многолетний опыт работы в научных учреждениях в России и за рубежом (Нидерланды, США, Германия, Франция). Более 40 публикаций в журналах индексируемых Scopus и WoS и семи патентов.
Сотрудники лаборатории
| Александрова Н.М. | к.б.н., старший научный сотрудник |
| Афордоаньи Д.М. | к.б.н., старший научный сотрудник |
| Валеева Л.Р. | к.б.н., старший научный сотрудник |
| Валиахметов Э.Э. | инженер-исследователь |
| Варфоламеев А.А. | младший научный сотрудник |
| Вдовина Н.Г. | инженер |
| Газизов И. | младший научный сотрудник |
| Гимадиев Т.Р. | PhD, старший научный сотрудник |
| Губанова Е.М. | инженер-исследователь |
| Диабанкана Р.Ж. | младший научный сотрудник |
| Зиннатова Ф.Ф. | к.б.н., старший научный сотрудник |
| Красновид Ф.Э. | младший научный сотрудник |
| Кучаев Е.С. | младший научный сотрудник |
| Мифтахов Е.С. | младший научный сотрудник |
| Низамов Р.М. | д.с-х.н, старший научный сотрудник |
| Спирина Е.В. | научный сотрудник |
| Трахтманн Н.В. | к.б.н., старший научный сотрудник |
| Усачев К.С., | д.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник |
| Файзуллин Р.Р. | инженер |
| Фролов М. | лаборант |
| Чернова О.А., | д.б.н., главный научный сотрудник |
| Шульга Е.Ю. | инженер-исследователь |
| Юсупов М.М. | д.х.н., ведущий научный сотрудник |
| Янковский Н.К. | академик РАН, главный научный сотрудник |
Работа в лаборатории (2021 г.)
Сбор образцов озимой пшеницы для определения состава микробиома растений и выделения микроорганизмов.
Работа в лаборатории молекулярно-генетических и микробиологических методов по выделению и характеристике микроорганизмов
Выделенные микроорганизмы и их физиолого-биохимическая характеристика (фитазная, протеазная и целлюлазная активности). Типизация микроорганизмов на основе молекулярно-генетических методов (фингерпринтинг)
Проведение открытого урока в школе №111 (г Казань) с привлечением школьников 9х классов для обработки образцов растений озимого рапса в рамках мероприятий гражданской науки.