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 20-76-00025
Название«Борьба в кишечнике»: факторы вирулентности бактерий Bacillus thuringiensis и защитные реакции насекомых
Руководитель Гризанова Екатерина Валерьевна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" , Новосибирская обл
Конкурс №49 - Конкурс 2020 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-102 - Агрономия
Ключевые слова Факторы вирулентности, биолоическая защита растений, инфекционный процесс, бактерии, Bacillus thuringiensis, антибактериальная система
Код ГРНТИ68.37.13
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Биологические препараты на основе бактерий B. thuringiensis давно и широко применяются для защиты сельскохозяйственных растений от насекомых вредителей. Формирование устойчивости насекомыми к биологическим препаратам истощает арсенал средств биологической защиты растений. При этом интерес к использованию биологических инсектицидов только возрастает (Butt et al., 2016, Brooke Borel, NATURE, 2017). Успешное внедрение бактериальных инсектицидов зависит от подбора вирулентных штаммов и разработки инструментов /стратегий, которые снижают защиту хозяина и, в свою очередь, ускоряют развитие инфекции. Понимание взаимодействия хозяев и патогенов, особенно событий, происходящих в кишечнике, имеет важное значение, поскольку это не только поможет в выборе штаммов бактерий, но также поможет в поиске агентов, ослабляющих организм насекомых.
Патогенные бактерии существуют в постоянно изменяющейся среде в организме насекомого в течение инфекционного процесса. Они вынуждены адаптироваться, изменяя экспрессию генов в ответ на полученные сигналы. Бактерии B. thuringiensis являются распространенным возбудителем бактериальных болезней насекомых в природе и способны провести весь инфекционный цикл в организме насекомых. Инфекционный (биотрофный) и сапрофитный (некротрофный) период жизнедеятельности бактерий БТ, а также спорообразование находятся под контролем систем, называемых «чувство плотности сообества» (Quorum sensing), которые переключаются в течение инфекционного процесса. При заражении насекомых (стадия биотрофная или инфекционная) происходит активация плеотропного регулятора PlcR- papR, ответственного за активацию генов факторов вирулентности бактерий (протеазы, фосфолипазы, токсины и т.д.). Попадая в кишечник, бактерии сталкиваются с механическим внешним барьером, защищающим организм насекомых, перетрофической мембраной. Кроме того, в просвет кишечника могут синтезироваться антимикробные белки иммунной системы. При повреждении эпителия кишечника запускаются процессы перекисного окисления липидов, что приводит к генерации активированных кислородных метаболитов, которые токсично влияют, как на бактериальные клетки, так на ткани самого организма. Таким образом, бактерии и насекомые вступают в «борьбу в кишечнике». После гибели насекомых другой плеотропный регулятор NprR- NprХ активирует некротрофную (сапротрофную) жизненную стадию бактерий, позволяющую бактериям выжить в погибшем организме, благодаря синтезу литических ферментов и бактериоцинов. В итоге, бактериальные клетки буду образовывать споры, чтобы сохраниться в неблагоприятных условиях окружающей среды. Спорообразование находится под контролем регулятора спорообразования Spo0A-P. Данные системы контроля уровня экспрессии генов были открыты сравнительно недавно и в основном изучаются в фундаментальных работах, посвященных росту и размножению бактерий (Agaisse et al., 1999, Salamitou, et al., 2000, Buisson et al., 2019). В то время как эти новейшие открытия могут помочь ответить на вопросы, связанные с формированием устойчивости у насекомых к бактериям Bacillus thuringiensis, а также могут служить основой для совершенствования биопрепаратов на основе данных бактерий.
Проект направлен на поиск потенциальных биологически активных молекул (факторов вирулентности) энтомопатогенных бактерий Bacillus thuringiensis, а также на определение ключевых фактов резистентности насекомых к данным бактериям для развития биологических методов контроля численности насекомых вредителей. Будут получены данные об активности синтеза факторов вирулентности и гидролитических ферментов бактерий B. thuringiensis непосредственно при развитии бактерий в кишечнике насекомых. Будут изучены защитные реакции в кишечнике, а также ответ иммунной системы у насекомых при заражении бактериями B. thuringiensis, и мутантными штаммами бактерий B. thuringiensis, с заблокированной системой продукции факторов вирулентности и литических ферментов. Для реализации поставленных задач будут использованы классические микробиологические и современные молекулярно-генетические, биохимические и иммунологические методы.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ