КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 22-76-10036

НазваниеБиотехнологический и агротехнологический потенциал трюфелевых и трюфелеподобных грибов и ассоциированных с ними микроорганизмов

РуководительАксёнов-Грибанов Денис Викторович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет", Иркутская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2022 - 06.2025

Конкурс№71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки, 06-104 - Агробиотехнологии

Ключевые словаТрюфель, Tuber sp., микориза, природные соединения, биологически активные вещества, антиоксиданты, метаболиты, грибы, биотехнологии, грибоводство, симбионты, феромоны

Код ГРНТИ62.99.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Среди всего разнообразия грибов, изученных в отношении биомедицинских свойств, наименее исследованными являются трюфелевые и трюфелеподобные грибы. Трюфелеводство представляется одной из важных, актуальных, и, в то же время, проблемных областей современного грибоводства. Несмотря на наличие в российском классификаторе экономической деятельности кода «Трюфелеводство», реальная экономическая деятельность, связанная с выращиванием данных объектов, отсутствует. Выращивание трюфелевых грибов, несмотря на высокую рентабельность, представляется высоко рисковой областью и в высокой степени зависит от неконтролируемых климатических и биотических факторов. В связи с этим все чаще закладываются плантации, специализирующиеся на выращивании трюфелевых грибов. Данные фермы преимущественно расположены в Италии, Франции, Новой Зеландии, США. До недавнего времени более 50 частных ферм специализировалось на производстве данных грибов на территории Австралии. Однако, после катастрофического нарушения экосистемы в 2018 году, вызванного пожарами, большинство данных ферм не подлежат восстановлению. В 2017 году трюфелевые плантации были заложены в республике Крым. Потенциал данных ферм ограничивается туристической и рекреационной деятельностью, а потенциал трюфелевых грибов представленный в настоящее время, описан преимущественно в области гастрономии. В то время как число истинных трюфелевых грибов, собираемых в дикой природе, снижается, все чаще в витринах торговых предприятий появляются парфюмерные продукты, содержащие экстракты трюфелевых грибов. Не смотря на растущий интерес к трюфелевым грибам, исследование биотехнологического и агротехнологического потенциала грибов остается слабо изученным. В наибольшей степени это относится к российским трюфелевым и трюфелеподобным грибам. Целью настоящего проекта является исследование биотехнологического и агротехнологического потенциала трюфелевых и трюфелеподобных грибов и разработка научных основ экспериментального трюфелеводства. В ходе проводимых исследований запланированы работы как по выделению чистых культур грибов, так и ассоциированных с ними микроорганизмов, и оценка характера симбиотических отношений. Запланировано выявить облигатных и факультативных симбиотрофов, характерных для русских трюфелевых грибов. В ходе выполнения проекта будет создан экспериментальный тепличный комплекс, где трюфелевые грибы будут инокулированы в ризосферу сибирских и тропических растений. Будут проведены эксперименты по исследованию метаболома и протеома исследуемых грибов в ответ на развитие с различными растениями. Запланировано проведение экспериментов по исследованию адаптивного потенциала трюфелевых грибов при культивации в различных условиях. Вместе с тем, запланирована и масс-спектрометрическая идентификация природных соединений, синтезируемых как трюфелевыми грибами, так и ассоциированной микробиотой. Также, в ходе проекта будут обнаружены новые природные соединения грибной и бактериальной природы – стимуляторы роста растений. Таким образом, исследование является передовым и направлено на решение проблем трюфелеводства - очень узкой и специфической задачи агробиотехнологий. Проведение исследования будет способствовать развитию инновационного трюфелевого технопарка и созданию экспериментального производства трюфелевых грибов в Сибири. В обозримом будущем реализация проекта станет огромным и технологическим прорывом для получения новых функциональных продуктов питания, парфюмерных и фармацевтических субстанций.

Ожидаемые результаты
Основные ожидаемые результаты по проекту представлены следующим перечнем: -Анализ воздействия трюфелевых грибов на лабораторных млекопитающих при кормлении животных трюфелевыми грибами, мицелием, а также при трансдермальном воздействии; -Анализ межвидовых взаимоотношений между трюфелевыми и трюфелеподобными грибами и ассоциированными с ними микроорганизмами; -Анализ метагеномных сообществ трюфелевых грибов; -Геном и функциональная аннотация генома перспективного (перспективных) штаммов микроорганизмов, ассоциированных с трюфелевыми грибами; -Гипотеза о роли микроорганизмов в формировании трюфелевых грибов и их жизнедеятельности; -Структурно – функциональное картирование микроорганизмов, населяющих различные части трюфелевых грибов; -Масс-спектрометрический анализ содержания природных соединений бактериальных штаммов с выраженным биотехнологическим и агротехнологическим потенциалом; -Масс-спектрометрический анализ содержания природных соединений грибных штаммов с выраженным биотехнологическим и агротехнологическим потенциалом; -Научно – производственный тепличный трюфелевый комплекс, установленный на базе ботанического сада ИГУ; -Первичный анализ протеома плодовых тел трюфелевых грибов; -Природные соединения, обладающие антимикробной и ростостимулирующей активностью; -Сравнительный анализ особенностей формирования микоризы и оценка адаптивного протеома у трюфелевых грибов в ответ на обитание с представителями Pinus sibirica, Rosa cinnamomea, Ficus benjamina и др.; -Сравнительный анализ протеома плодовых тел и мицелия трюфелевых грибов, полученного в условиях экспериментальной культивации при различных температурах окружающей среды, газовом составе и световом режиме; -Чистые культуры микроорганизмов, ассоциированных с трюфелевыми грибами (истинные трюфели, ложные трюфели); -Чистые культуры трюфелевых грибов (истиные трюфели и трюфелеподобные грибы); Значимость: Трюфелевые грибы зачастую воспринимаются как кулинарный деликатес, тогда как с биологической точки зрения данный гриб выступает отдаленным родственником масленка или шампиньона, промышленное культивирование которых является отработанной технологией. С точки зрения микологии и микробиологии данные организмы объединяет факт того, что они могут быть культивированы в лабораторных условиях. С точки зрения современной химии природных соединений данные микроорганизмы выступают источниками новых природных соединений, в том числе и антибиотиков, антиоксидантов и стимуляторов роста. Принимая во внимание проблемы антибиотикорезистентности патогенных микроорганизмов, расцвет кризиса антибиотиков, белковый кризис и, наконец, снижение иммунитета населения, проживающего в городской черте, трюфелевые грибы могут стать новым источником для полезных природных соединений. Последние могут быть направлены на создание новых функциональных продуктов питания для улучшения жизнедеятельности человека. Отсутствие в России научных лабораторий, специализирующихся на трюфелеводстве, и единичность таких лабораторий в мире, реализация проекта может способствовать формированию, закреплению и развитию нового научного направления. Реализация проекта создает условия для опережающего развития России к области сельского хозяйства и биомедицины.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В соответствии с календарным планом, в ходе первого года работы над проектом проведены научные и научно - технические работы. Так, подготовлена площадка под научно - производственный тепличный трюфелевый комплекс на базе ботанического сада ИГУ. Научным коллективом получено разрешения от Росприроднадзора РФ на сбор трюфелевых грибов в Краснодарском крае. Проведены пробоотборы и работы по выделению чистых культур трюфелевых грибов рода Tuber и ассоциированных с ними микроорганизмов. Показано, что одним из наиболее оптимальных способов для активации прорастания трюфелевых грибов выступает естественная ферментация спор трюфелевых грибов в желудочно - кишечном тракте брюхоногих моллюсков. На примере моллюсков рода Achatina sp. показано, что кормление моллюсков измельченными трюфелевыми грибами приводит к разрушению асков, высвобождению спор и интенсификации прорастания мицелия грибов, что выявлено в ходе сбора фекалий моллюсков с последующим микробиологическим, микроскопическим и молекулярно - биологическим анализом. В ходе работ по проекту отработаны подходы по механическому разрушению асков и высвобождению спор. Отработаны подходы очистки спор и получения спорового материала. Вместе с тем, проведена культивация микроорганизмов и плесневых грибов на питательных средах различных составов. Выделены бактериальные и грибные патогены и симбионты трюфелевых грибов, ассоциированные с их плодовыми телами. Проведен хромато-масс-спектрометрический анализ (ГХ-МС) природных соединений плодовых тел трюфелевых грибов рода T. aestivum и грибных штаммов с выраженным биотехнологическим и агротехнологическим потенциалом. В рамках данных исследований было выявлено, что помимо ранее описанных нами для трюфелей природных соединений, относящихся к группе эйфоретики (андростан-3-ол), выявлен и иной метаболит - эуфорнин, природное соединение, обладающее высоким биомедицинским (в т.ч. гипогликемическим) потенциалом. Примечательно, что эуфорнин выступает природным соединением, продуцируемым растением молочай-солнцегляд (Euphorbia helioscopia L.) и ранее не было обнаружено в метаболоме трюфелевых грибов. Начаты работы по оценке антимикробных и ростостимулирующих свойств штаммов плесневых грибов и ассоциированных с ними микроорганизмов. Выявлены выраженные ростостимулирующие свойства экстрактов в отношении семян редиса и гербицидные свойства водных вытяжек плодовых тел. В отношении антимикробной активности показано, что грибные экстракты (экстракты плодовых тел и мицелия Tuber sp., Bjerkandera sp., Fusarium sp.) более активны, чем экстракты бактериального происхождения (показано на примере Pseudomonas sp., Flavobacterium sp., Rhodococcus sp. и др.), что проявляется в повышенной активности против штаммов C. utilis, S. cerevisiae, M. luteus, K. Rhizophila и M. smegmatis. Вместе с тем, в ходе реализации проекта проводился анализ метагеномных сообществ плодовых тел трюфелевых грибов и сопряженное с ним первичное картирование микроорганизмов, населяющих различные части трюфелевых грибов. Впервые в России проведены межпопуляционные исследования по оценке микробных сообществ плодовых тел T. aestivum. Впервые показано, что в составе плодовых тел трюфелевых грибов присутствует генетический материал эпифитных растений, инфузорий и ложных трюфелевых грибов. Помимо работ по выделению штаммов и их молекулярной идентификации проведены и эксперименты, посвященные микоризации растений. Так, начаты эксперименты по микоризации корневой системы Сосны сибирской (Pínus sibirica), Фикуса бенджамина (Ficus benjamina), Розы чайной (Rosa odorata) и воздушных корней эпифитных растений группы Фаленопсис. Данные растения станут основой для посадочного материала в формируемом тепличном трюфелевом комплексе. Принимая во внимание, что большинство трюфелевых грибов собраны в сосновых лесах, в лабораторных условиях установлен стенд, содержащий сеянцы сосны сибирской, инокулированные трюфелевыми грибами. Заложены эксперименты и контрольные группы растений, связанные с микоризацией как измельченными трюфелевыми грибами, так и водно - споровыми растворами, в которых содержание иных, в том числе фитопатогенных микроорганизмов, минимизировано. Также, в ходе исследования оценен состав эукариот, присутствующих в коммерческих образцах, и реализуемого агрохолдингами и компаниями в области семеноводствапод видом трюфелевых грибов. Таким образом, работы, проведенные в первый год проекта напрямую связаны с оценкой биотехнологического и агротехнического потенциала трюфелевых грибов и направлены на решение проблем сельского хозяйства и грибоводства с применением современных методов физико – химической биологии и молекулярной биотехнологии.

Публикации

1. А. А. Власова, Е. В. Малыгина, Н. А. Имидоева, А. Ю. Белышенко, Е. А. Мишарина, Д. В. Аксёнов-Грибанов ПЕРВИЧНАЯ ФЕРМЕНТАТИВНАЯ ОБРАБОТКА СПОР ИСТИННЫХ ТРЮФЕЛЕВЫХ ГРИБОВ TUBER SP. БРЮХОНОГИМИ МОЛЛЮСКАМИ Конференция "Биосистемы: организация, поведение, управление", - (год публикации - 2023)

2. Екатерина В. Малыгина, Мария М. Моргунова, Наталья А. Имидоева, Мария Е. Дмитриева, Александр Ю. Белышенко, Анфиса А. Власова, Виктория Н. Шелковникова, Тамара Ю. Тельнова, Денис В. Аксенов-Грибанов FIRST REPORT ON METAGENOMIC COMMUNITIES OF TRUFFLE TUBER AESTIVUM COLLECTED IN RUSSIA Diversity (MDPI), - (год публикации - 2023)

3. Моргунова М.М., Малыгина Е.В., Дмитриева М.Е., Белышенко А.Ю., Имидоева Н.А., Шелковникова Е.В., Аксёнов-Грибанов Д.В. ТРЮФЕЛЕВЫЕ ГИБЫ TUBER MACROSPORUM: АНАЛИЗ ЖИРНОКИСЛОТНОГО СОСТАВА И ПОИСК БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА Современная микология в России, т.9, с. 394-395 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.14427/cmr.2022.ix.10

4. Моргунова М.М., Переляева Е.В., Дмитриева М.Е., Белышенко А.Ю., Коновалов А.С., Телнова Т.Ю., Шелковникова В.Н., Власова А.А. Ахенов-Грибанов Д.В. SCREENING, IDENTIFICATION, AND ANTIBIOTIC ACTIVITY OF SECONDARY METABOLITES OF PENICILLIUM SP. LPB2019K3-2 ISOLATED FROM ENDEMIC AMPHIPODS OF LAKE BAIKAL Journal of Experimental Biology and Agricultural Sciences (JEBAS), - (год публикации - 2022) https://doi.org/10.18006/2022.10(6).1422.1431

5. Аксенов - Грибанов Д.В., Переляева Е.В., Моргунова М.М., Имидоева Н.А., Белышенко А.Ю., Тельнова Т.Ю., Власова А.А., Рулева А.Ю., Шелковникова В.Н. THE METAGENOMIC COMMUNITIES OF TUBER AESTIVUM COLLECTED IN RUSSIA IX Международная конференция молодых ученых: вирусологов, биотехнологов, биофизиков, молекулярных биологов и биоинформатиков, - (год публикации - 2022)

6. Д.В. Аксенов Грибанов, Е.В. Переляева, М.М. Моргунова, Н.А. Имидоева, М.Е. Дмитриева, А.Ю. Белышенко, Т.Ю. Тельнова, А.А. Власова, А.Ю. Рулева, В.А. Емшанова, В.Н. Шелковникова THE METAGENOMIC COMMUNITIES OF TUBER AESTIVUM COLLECTED IN RUSSIA Eurobiotech Journal, Т.6, ВЫП. 5 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.2478/ebtj-2023-0004

7. Е.В. Малыгина, Н.А. Имидоева, М.М. Моргунова, М.Е. Дмитриева, А.Ю. Белышенко, А.А Власова, В.Н. Шелковникова, Д.В. Аксёнов-Грибанов ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗБУДИТЕЛИ КИШЕЧНЫХ ИНФЕКЦИЙ, ОБНАРУЖЕННЫЕ В БЕЛОМ ТРЮФЕЛЕ TUBER MAGNATUM Материалы конгресса. РКММИ 2023, 1. с.37-38 (год публикации - 2023)

8. Малыгина Е.В, Имидоева Н.А., Моргунова М.М., Дмитриева М.Е, Белышенко А.Ю., Власова А.А., Аксёнов-Грибанов Д.В. АНАЛИЗ БИОРАЗНООБРАЗИЯ ПРОКАРИОТИЧЕСКИХ СООБЩЕСТВ РОССИЙСКОГО ТРЮФЕЛЕВОГО ГРИБА TUBER MAGNATUM Конференция "Всероссийский форум молодых исследователей ХИМБИОSEASONS 2023", 1 (год публикации - 2023)

9. - Школа научного трюфелеводства в Сибири: уникальный российский проект продолжается! Агропромышленный портал АГРО-21, 01.08.2022 (год публикации - )

10. - Утро России. Иркутск Эфир от 18.11.2022 Утро России., 18.11.2022 (год публикации - )

11. - Трюфельные открытия молодых ученых ИГУ Пресс-служба ИГУ, 17.11.2022 (год публикации - )

12. - Мечта гурмана и фармацевта. Иркутские ученые исследуют известные, но оказавшиеся загадочными грибы - трюфели Российская газета. Неделя. (Восточная сибирь), 14.12.2022, №283 (8931), с. 17 (год публикации - )

13. - Новые свойства трюфелевых грибов обнаружили иркутские ученые ИА БайкалИнформ, 18.11.2022 (год публикации - )

14. - Молодые учёные ИГУ открыли новые полезные свойства трюфелей Деликатесные грибы можно использовать в медицине и сельском хозяйстве Читайте на WWW.KP.RU: https://www.kp.ru/online/news/5014147/ Комсомольская правда, 17.11.2022 (год публикации - )

15. - Молодые ученые ИГУ открыли новые полезные свойства трюфелей Российский научный фонд (по материалам ИА Комсомольская правда), 18.11.2022 (год публикации - )