Лаборатория инфекционных заболеваний растений ФИЦ КазНЦ РАН

Лаборатория создана при финансовой поддержке

Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках проекта «Инфекционные заболевания культурных растений: комплексное исследование и стратегии контроля на примере снежной плесени»

Лаборатория ориентирована на объединение усилий биологов, химиков и специалистов в области сельского хозяйства вокруг серьезной проблемы инфекционных заболеваний растений.

В качестве отправной модельной системы выбрано заболевание «снежная плесень» озимых злаков

Заболевание снежная плесень

Это заболевание вызывают разные по таксономической принадлежности грибы, которые с точки зрения родства находятся очень далеко друг от друга. К таким грибам относятся Microdochium nivale, Typhula ishikariensis, Sclerotinia sclerotum. Но объединяет все эти грибы то, что они паразитируют на растениях под снегом или сразу после его схода до наступления низких положительных температур.

«Буйство» снежной плесени можно связать с несколькими основными причинами. Во-первых, с неэффективностью традиционных фунгицидов, которая определяется особенностями жизненного цикла грибов-возбудителей снежной плесени. Их развитие активируется ранней весной, под снегом, когда обработка фунгицидами невозможна, а фунгициды, внесенные осенью, перестают действовать. Во-вторых, не известны генетические детерминанты устойчивости/восприимчивости растений к фитопатогенам, что затрудняет процесс выведения новых устойчивых сортов. В-третьих, не охарактеризованы молекулярные основы взаимодействия этих грибов с растениями, и нет представления о критериях их агрессивности, что, в частности, оставляет неизвестными конкретные молекулярные «мишени», «поразив» которые можно снизить вредоносность этих фитопатогенов.

Фото Потапова К.О. Озимая рожь, пораженная снежной плесенью.
Озимая рожь, пораженная снежной плесенью (апрель-май 2019, Республика Татарстан)
Рожь пораженная Microdochium nivale (апрель-май 2021, Республика Татарстан)

Научные направления лаборатории:

1) Характеристика патокомплексов:

  • Сбор коллекции микроорганизмов;
  • Анализ вирулентности изолятов;
  • Выяснение таксономической принадлежности изолятов;
  • Выявление фитопротекторных штаммов микроорганизмов;
  • Создание карты распространенности фитопатогенов и математической модели прогноза развития заболеваний и продуктивности культурных растений;
  • Характеристика микробиома растений методами метагеномного анализа;
  • Расшифровка геномов изолятов.

2) Селекция толерантных/устойчивых сортов:

  • Скрининг генофонда на устойчивость к заболеваниям;
  • Анализ наследования признака устойчивости и выяснение критериев отбора иммунологически ценных форм;
  • Поиск и создание генетических источников устойчивости;
  • Генотипирование контрастных по устойчивости сортов с применением высокопроизводительных методов структурной геномики.

3) Выяснение фундаментальных основ взаимодействия фитопатогенов и растений:

  • Характеристика системной колонизации устойчивых и восприимчивых сортов фитопатогенами;
  • Сравнительный анализ транскриптомов устойчивых и восприимчивых сортов;
  • Выявление и молекулярно-биологическая характеристика детерминант патогенности микроорганизмов.

4) Синтез и испытание новых препаратов и разработка агротехнических приёмов для защиты растений от патогенов:

  • Химический синтез соединений, перспективных для использования в качестве средств защиты растений;
  • Проверка эффективности действия и безопасности новых соединений in vitro и в полевых условиях;
  • Конструирование полигенных посевов – мозаики или системы сортов – как элемент селекционно-генетической защиты растений.

Объекты исследований:

Розовая снежная плесень — Microdochium nivale
Серая или крапчатая снежная плесень Typhula ssp.
Склероциальная снежная плесень Sclerotinia ssp.

а также:
Бурая ржавчина  — Puccinia recondite, Puccinia dispersa
Желтая ржавчина  — Puccinia striiformis
Стеблевая ржавчина — Puccinia graminis
Мучнистая роса — Blumeria graminis
Твердая головня —Tilletia tritici
Пыльная головня — Ustilago tritici
Спорынья — Claviceps purpurea
Ринхоспориозная пятнистость — Rhynchosporium secalis
Фузариоз колоса — Fusarium culmorum, F.graminearum
Септориоз колоса — Septoria nodorum
Септориоз листьев — Septoria tritici
Гельминоспориозные корневые гнили — Bipolaris sorokiniana (Helmintosporium sativum)
Мягкая гниль – Pectobacterium sp., Dickeya sp., Pseudomonas sp.
Кольцевая гниль – Clavibacter michiganensis
Бактериальный ожог – Pseudomonas syringae

КАДРЫ:

В штат лаборатории входит 36 сотрудников, в том числе 23 молодых ученых, в том числе 7 аспирантов и 4 студента.

РУКОВОДИТЕЛЬ лаборатории:

Виктор Николаевич Корзун, руководитель отдела международных научных связей KWS (компания KWS SAAT SE, Германия – одна из наиболее крупных компаний по селекции растений и производству семян в мире). В.Н. Корзун имеет междисциплинарную квалификацию по проблеме инфекционных заболеваний растений. Под его руководством на высочайшем уровне проводятся геномные исследования, в том числе связанные с генотипированием устойчивых сортов, локализацией генов устойчивости, высокоэффективном использовании молекулярных маркеров в современном селекционном процессе. Он также является сотрудником сельскохозяйственного центра, который ориентирован на оптимизацию средств возделывания культурных растений с целью повышения их урожайности, качества и резистентности к широкому спектру грибных и вирусных заболеваний растений. Научные и производственные достижения будущего руководителя лаборатории зафиксированы в более чем 250 рецензированных публикациях и производственном патенте.

ОСНОВНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛИ

Горшков Владимир Юрьевич (ответственный исполнитель) – кандидат биологических наук, в.н.с., имеющий большой опыт успешного руководства грантами (РФФФИ, РНФ и др.). Работает в области молекулярной фитопатологии и к настоящему времени сформировался как высококвалифицированный специалист с глубоким и нетривиальным взглядом на проблему инфекционных заболеваний растений. Автор более двух десятков статей (Scopus) и монографии «Бактериозы растений: молекулярные основы формирования растительно-микробных патосистем», которая, в частности, используется как основа для чтения курсов лекций, связанных с фитопатологией и фитоиммунитетом, в ряде ВУЗов нашей страны. В рамках предлагаемого проекта Горшков В.Ю. будет отвечать за разделы, связанные с анализом патокомплексов и комплексной молекулярно-физиологической характеристикой патосистем.

Пономарева Мира Леонидовна – доктор биологических наук, профессор, является наиболее авторитетным селекционером Российской Федерации по озимой ржи. М.Л. Пономарева создала научную школу по селекции растений, более 25 лет — профессор в Приволжском федеральном университете. Ею опубликовано более 300 научных работ.Имеет 7 авторских свидетельств на селекционные достижения и 6 патентов Российской Федерации на изобретения. Лауреат Государственной премии РТ в области науки и техники и обладатель других наград.

В рамках предлагаемого проекта профессор М.Л. Пономарева будет отвечать за селекционную часть исследовательской работы и подготовку молодых специалистов в области селекции растений на устойчивость к инфекционным заболеваниям.

Пономарев Сергей Николаевич – доктор сельскохозяйственных наук, более 30 лет, работающий в области селекции озимых злаков. Он один из известных селекционеров Российской Федерации по озимой ржи и тритикале. Имеет 7 авторских свидетельств на селекционные достижения и 6 патентов Российской Федерации на изобретения. Им опубликовано более 250 научных работ. Его селекционные заслуги отмечены Государственной премией РТ в области науки и техники и другими знаками отличия.

С.Н. Пономарев в рамках предлагаемого проекта будет отвечать за селекционную и агротехнологическую часть исследовательской работы по озимой ржи и тритикале.

Фадеева Ирина Дмитриевна — кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник по селекции озимой мягкой пшеницы, в первую очередь на повышение адаптивного потенциала новых сортов, их устойчивости к бактериальным и грибным болезням, а также на улучшение технологических и хлебопекарных качеств зерна. И.Д. Фадеева занимается исследованием генетической коллекции озимой мягкой пшеницы, в том числе на устойчивость к комплексу патогенных микроорганизмов в условиях северных районов Среднего Поволжья. Лауреат Государственной премии Республики Татарстан в области науки и техники.

В рамках предполагаемого проекта И.Д. Фадеева будет отвечать за разделы, связанные с проведением полевых исследований, анализом устойчивости генетической коллекции озимой пшеницы к снежной плесени, отбором устойчивого материала для целей селекции и поиску источников устойчивости.

Гоголев Юрий Викторович – доктор биологических наук, зав. лабораторией молекулярной биологии КИББ ФИЦ КазНЦ РАН, профессор кафедры биохимии и биотехнологии К(П)ФУ, специалист с широчайшим кругозором в области молекулярной биологии, в том числе «омиксных технологий», включая нанопоровое секвенирования и геномные, транкриптомные, метагеномные платформы Illumina. Имеет опыт руководства грантами РНФ и РФФИ. Автор более пятидесяти статей (Scopus). Читает курсы лекций «Молекулярная биология» и «Биохимия нуклеиновых кислот» в Казанском федеральном университете.

В предлагаемом исследовании будет отвечать за реализацию геномной и метагеномной части проекта.

Бурилов Александр Романович – доктор химических наук профессор, г.н.с., зав. лабораторией элементоорганического синтеза им. А.Н. Пудовика ИОФХ им. А.Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН. Известный ученый в области химии элементоорганических, гетероциклических соединений и супрамолекулярной химии, автор и соавтор 367 (Scopus) научных публикаций в высокорейтинговых российских и международных журналах, соавтор 8 авторских свидетельств СССР и 5 российских патентов. Профессор А.Р. Бурилов – лауреат Государственной премии Республики Татарстан в области науки и техники, «Заслуженный деятель науки Республики Татарстан». Область научных интересов: химия гетероциклических соединений, химия функционализированных макроциклических соединений, супрамолекулярная химия, создание «гибридных» биологически активных соединений, синтез новых ФОС — биоантиоксидантов, а также биологически активных веществ широкого спектра действия. В предлагаемом проекте будет отвечать за реализацию предложенной стратегии создания новых типов биологически активных химических соединений, проявляющих высокую фунгицидную активность.

Газизов Альмир Сабирович – доктор химических наук, старший научный сотрудник ИОФХ им. А.Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН. Высококвалифицированный специалист в области химии фенольных и гетероциклических соединений, автор более 80 статей, в том числе 8 обзорных, и монографии «Развитие новой стратегии формирования связи «углерод – углерод»». Руководитель нескольких молодежных грантов Президента Российской федерации, ключевой исполнитель грантов РНФ и РФФИ.

В рамках предлагаемого проекта Газизов А.С. будет отвечать за разработку методов синтеза новых типов фунгицидных препаратов на основе ранее неизвестных производных бензофуроксана и полифенольных соединений.

Остальные сотрудники

Асхадуллин Дамир Фидусовичк.с-х.н., с.н.с.
Асхадуллин Данил Фидусовичк.с-х.н., с.н.с.
Маннапова Гульназ Сулеймановнак.с-х.н., с.н.с.
Василова Нурания Зуфаровнак.с-х.н., с.н.с.
Фомин Сергей Ивановичк.с-х.н., с.н.с.
Гильмуллина Лилия Фирдависовнак.с-х.н., с.н.с.
Петрова Ольга Евгеньевнак.б.н., с.н.с.
Гоголева Наталья Евгеньевнак.б.н., с.н.с.
Чугунова Елена Александровнад.х.н., с.н.с.
Никитин Евгений Николаевичк.х.н., с.н.с.
Коннова Татьяна Анатольевнак.б.н., н.с.
Осипова Елена Валентиновнак.б.н., н.с.
Трифонов Алексей Владимировичк.х.н., н.с.
Илалова Любовь Валентиновнан.с.
Гоголева Ольга Александровнак.б.н., с.н.с.
Хусаинова Ильсина Илнуровнам.н.с.
Кузьминова Ольга Андреевнам.н.с.
Хусаинова Назлыгуль Шамсутдиновнам.н.с.
Гадельзянова Гульназ Маратовнам.н.с.
Исламов Бахтияр Рамилевичм.н.с
Тендюк Наталья Владимировнам.н.с.
Парфирова Ольга Игоревнам.н.с
Церс Иван Дмитриевичм.н.с
Ризбаева Танзиля Салиховнам.н.с
Шуматбаев Георгий Геннадьевичм.н.с
Рассабина Анна Евгеньевнам.н.с.
Бойцова Мария Дмитриевналаборант
Мещеров Азат Рустемовичлаборант
Мошенская  Дина Инсафовнаинженер
Сайфутдинова Диля Данисовнам.н.с.
Любина Анна Павловнам.н.с.
Балкин Александ Сергеевичм.н.с.

Работа в лаборатории

Сбор материала для выделения микроорганизмов



Выделенные изоляты грибов-возбудителей снежной плесени


Уборка урожая селекционного материала


Оценка генетических ресурсов на инфекционном фоне

Снежная плесень - системный подход к решению проблемы. Расшифровка геномов. От молекулы - до поля.

Наукометрические показатели:

Публикации

  1. Mira L. Ponomareva, Vladimir Yu. Gorshkov, Sergey N. Ponomarev, Viktor Korzun, Thomas Miedaner. Snow mold of winter cereals – A complex disease and a challenge for resistance breeding. Theoretical and Applied Genetics. doi: 10.1007/s00122-020-03725-7.
  2. Gorshkov V., Osipova E., Ponomareva M., Ponomarev S.N., Gogoleva N., Petrova O., Gogoleva O., Mescherov A., Balkin A., Vetchinkina E., Potapov K., Gogolev Y., Korzun V. Rye Snow Mold-Associated Microdochium nivale Strains Inhabiting a Common Area: Variability in Genetics, Morphotype, Extracellular Enzymatic Activities, and Virulence. Journal of Fungi, 2020, 6(4), 335; doi:10.3390/jof6040335.
  3. Micheletti, G., Iannuzzo, L., Calvaresi, M., Bordoni, S., Telese, D., Chugunova, E., & Boga, C. (2020). Intriguing enigma of nitrobenzofuroxan’s ‘Sphinx’: Boulton–Katritzky rearrangement or unusual evidence of the N-1/N-3-oxide rearrangement? RSC Advances, 10(57), 34670-34680. doi:10.1039/D0RA05249C.
  4. Tsers, I., Gorshkov, V., Gogoleva, N., Parfirova, O., Petrova, O., & Gogolev, Y. (2020). Plant Soft Rot Development and Regulation from the Viewpoint of Transcriptomic Profiling. Plants, 2020, 9(9), 1176. doi:10.3390/plants9091176.
  5. Elena Chugunova, Vincenzo Frenna, Giovanni Consiglio, Gabriele Micheletti, Carla Boga, Nurgali Akylbekov, Alexander Burilov, Domenico Spinelli. On the Nucleophilic Reactivity of 4,6-Dichloro-5-nitrobenzofuroxan with Some Aliphatic and Aromatic Amines: Selective Nucleophilic Substitution. J. Org. Chem., 2020, 85, 13472-13480. doi:10.1021/acs.joc.0c01502.
  6. Elena Chugunova, Almir Gazizov, Marina Sazykina, Nurgali Akylbekov, Anastasiya Gildebrant, Ivan Sazykin, Alexander Burilov, Nurbol Appazov, Shorena Karchava, Maria Klimova, Alexandra Voloshina, Anastasia Sapunova, Syumbelya Gumerova, Ayrat Khаmatgalimov, Tatiana Gerasimova, Alexey Dobrynin, Olga Gogoleva, Vladimir Gorshkov. Design of Novel 4-Aminobenzofuroxans and Evaluation of Their Antimicrobial and Anticancer Activity. International Journal of Molecular Sciences, 2020, 21(21), 8292. doi:10.3390/ijms21218292.
  7. Kravchenko U. et al. The PhoPQ two-component system is the major regulator of cell surface properties, stress responses and plant-derived substrate utilisation during development of Pectobacterium versatile-host plant pathosystem // Frontiers in Microbiology. – 15 January 2021 doi: 10.3389/fmicb.2020.621391
  8. Gogoleva, N., Kravchenko, U., Nikolaichik, Y., & Gogolev, Y. (2020). Transcriptomic dataset of wild type and phoP mutant Pectobacterium versatile. Data in brief, 32, 106123.
  9. Gruner, P., Schmitt, A. K., Flath, K., Schmiedchen, B., Eifler, J., Gordillo, A., Schmidt, M., Korzun, V., F. J., Siekmann, D., Tratwal, A., Danielewicz, J., Korbas, M., Marciniak, K., Krysztofik, R., Niewin´ska, M., Koch, S., Piepho, H. P. and Thomas Miedaner (2020). Mapping Stem Rust (Puccinia graminis f. sp. secalis) Resistance in Self-Fertile Winter Rye Populations. Frontiers in Plant Science, 11, 667.
  10.  

Патенты:

Патент на селекционное достижение №11127 Рожь озимая Secale cereale L. ЗИЛАНТ. Сорт зарегистрирован в Государственном реестре охраняемых и допущенных к использованию селекционных достижений и рекомендован для возделывания в областях Средневолжского, Волго-Вятского и Северного регионов Российской Федерации. Сорт предназначен для хлебопечения, обладает высоким потенциалом продуктивности и повышенной устойчивостью к снежной плесени и другим заболеваниям.

Подготовка кадров:

Ведущим научным сотрудником лаборатории Пономаревой М.Л. была разработана образовательная программа «Генетические ресурсы для селекции» уровня высшего образования, для подготовки кадров высшей квалификации по направлению 35.06.01 СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: