Малые сигнальные пептиды в системной регуляции стратегии быстрого ветвления корневых систем огурца и гречихи

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 проекта 20-16-00115

НазваниеМалые сигнальные пептиды в системной регуляции стратегии быстрого ветвления корневых систем огурца и гречихи

Руководитель Демченко Кирилл Николаевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук , г Санкт-Петербург

Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

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

Ключевые слова биология развития растений, корневые системы, корень, боковой корень, инициация бокового корня, системная регуляция, генетическая регуляция, RALF, CEP, огурец, гречиха

Код ГРНТИ34.31.27

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Предлагаемый проект направлен на решение проблемы развития адаптивного потенциала растений в сельскохозяйственном производстве на основе раскрытия генетических ресурсов растений и выявления конкретных генов, участвующих в системной регуляции формирования корневой системы. Несмотря на значительные успехи последнего времени в фундаментальных исследованиях клеточной и молекулярной биологии растений, вопросы о системной регуляции развития корневых систем требуют активного изучения. Необходимо выявление общих молекулярно-генетических механизмов регуляции ветвления корней различного происхождения. Проект посвящен решению приоритетных фундаментальных проблем современного сельского хозяйства: исследованию ключевых генетических механизмов повышения урожайности и устойчивости важных сельскохозяйственных культур, широко возделываемых в Российской Федерации. В качестве объектов исследования по данному проекту были выбраны виды из семейств Тыквенные и Гречишные: огурец (Cucumis sativus) и гречиха (Fagopyrum esculentum), у которых инициация и формирование примордиев бокового корня происходят непосредственно в меристеме родительского корня, а корневая система характеризуется активным ветвлением в почве. Предлагаемый проект направлен на изучение и расшифровку молекулярно-генетических механизмов системной регуляции ветвления корневых систем у Тыквенных и Гречишных, что важно как для фундаментальной генетики биологии развития растений, так и для формирования практических подходов по развитию адаптивного земледелия. Целью данной работы является выяснение базовых механизмов системного контроля ветвления корневой системы у овоще-бахчевых и зерновых культур на примере огурца и гречихи, у которых боковые корни формируются непосредственно в меристеме родительского корня. В ходе реализации проекта будет изучен паттерн экспрессии генов малых сигнальных пептидов, а также их рецепторов в корне: RAPID ALKALINIZATION FACTOR LIKE 34 (RALFL34) и его рецепторной киназы THESEUS1 (THE1), а также C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE 5 (CEP5) и его рецептора CEP RECEPTOR 1 (CEPR1). Важным направлением исследований станет поиск и комплексная характеристика дифференциально экспрессирующихся генов при запуске сверхэкспрессии гена RALFL34 у огурца. Будут использованы современные подходы молекулярной биологии, сравнительной и функциональной геномики, а также новейшие решения в области микроскопии. Комплексность подхода позволит решить поставленные задачи и получить приоритетные результаты мирового уровня. Результаты работы внесут существенный вклад в наши знания о клеточных и молекулярно-генетических механизмах повышения адаптивных свойств и урожайности ценных сельскохозяйственных культур.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Гоголев Ю.В., Ahmar Sunny, Akpinar Bala Ani, Budak Hikmet, Кирюшкин А.С., Горшков В.Ю., Hensel Goetz, Демченко К.Н., Ковальчук И., Mora-Poblete Freddy, Muslu Tugdem, Tsers Ivan D., Yadav Narendra Singh, Korzun Viktor OMICs, epigenetics, and genome editing techniques for food and nutritional security Plants, 10(7): 1423 (год публикации - 2021)
10.3390/plants10071423

2. Демченко К.Н., Кирюшкин А.С., Ильина Е.Л., Гусева Е.Д. Малые сигнальные пептиды в регуляции механизмов быстрого ветвления корневых систем Материалы докладов. Всероссийская научная конференция с международным участием и школа для молодых ученых «Экспериментальная биология растений и биотехнология: история и взгляд в будущее»., стр 132 (год публикации - 2021)

3. Демченко К.Н., Кирюшкин А.С., Ильина Е.Л. Корневые системы растений: пластичность ветвления и стратегии инициации бокового органа Клеточная биология и биотехнология растений : тез. докл. III Междунар. науч.-практ. конф., Респ. Беларусь, Минск, 24–27 мая 2022 г. / Белорус. гос. ун-т, Ин-т леса НАН Беларуси, Клеточная биология и биотехнология растений : тез. докл. III Междунар. науч.-практ. конф., Респ. Беларусь, Минск, 24–27 мая 2022 г. / Белорус. гос. ун-т, Ин-т леса НАН Беларуси ; редкол.: В. В. Демидчик (гл. ред) [и др.]. – Минск : БГУ, 2022. – 115 с. (год публикации - 2022)

4. Кирюшкин А.С., Ильина Е.Л., Гусева Е.Д., Pawlowski K., Демченко К.Н. Lateral root initiation in cucumber (Cucumis sativus): what does the expression pattern of Rapid Alkalinization Factor 34 (RALF34) tell us? International Journal of Molecular Sciences, 24(9): 8440 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms24098440

5. Шумилина Ю., Кирюшкин А.С., Frolova N., Mashkina V., Ilina E.L., Puchkova V.A., Danko K., Silinskaya S., Serebryakov E.B., Soboleva A., Bilova T., Orlova A., Guseva E.D., Repkin E., Pawlowski K., Frolov A., Демченко К.Н. Integrative proteomics and metabolomics analysis reveals the role of small signaling peptide Rapid Alkalinization Factor 34 (RALF34) in cucumber roots International Journal of Molecular Sciences, 24(8): 7654 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms24087654

6. Кирюшкин А.С., Ильина Е.Л., Гусева Е.Д., Павловски К., Демченко К.Н. Hairy CRISPR: Genome editing in plants using hairy root transformation Plants, том 11, номер 1, номер статьи 51 (год публикации - 2022)
10.3390/plants11010051

Публикации