Изучение особенностей строения генетического аппарата аборигенных для юга России энтомопатогенных штаммов бактерий рода Bacillus и вирусов гранулеза яблонной плодожорки Cydia pomonella.

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 23-16-00260

НазваниеИзучение особенностей строения генетического аппарата аборигенных для юга России энтомопатогенных штаммов бактерий рода Bacillus и вирусов гранулеза яблонной плодожорки Cydia pomonella.

Руководитель Асатурова Анжела Михайловна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр биологической защиты растений" , Краснодарский край

Конкурс №80 - Конкурс 2023 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 вирусный геном, бактериальный геном, таксон, Bacillus sp., вирус гранулеза яблонной плодожорки, Cydia pomonella

Код ГРНТИ62.09.39

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект посвящен изучению строения генотипов энтомопатогенных штаммов бактерий рода Bacillus и вирусов гранулеза яблонной плодожорки, получению новых знаний о бактериальных и вирусных геномах, генетическом разнообразии и филогенетике аборигенных вирусов и бактерий с использованием современных методов полногеномного секвенирования. Впервые будут созданы карты геномов новых аборигенных для юга России штаммов энтомопатогенных бактерий и вирусов, перспективных в качестве основы биопрепаратов нового поколения. Следует отметить, что для большинства штаммов-продуцентов бактериальных инсектицидных препаратов молекулярные механизмы биоконтрольных свойств остаются не изученными, а генетические паспорта штаммов-продуцентов не описаны. Что касается инсектицидных препаратов на основе вирусов, то в государственном каталоге пестицидов…, 2022 нет ни одного зарегистрированного отечественного биопрепарата на основе энтомопатогенных вирусов, что свидетельствует о перспективности разработок в этой области. Современные геномные технологии в сочетании с методами микробиологии, энтомологии и биоинформатики позволяют качественным образом реализовать вышеуказанные задачи. Поэтому, несомненно, актуальным является генетическая паспортизация штаммов микроорганизмов, перспективных в качестве отечественных биопрепаратов для защиты растений. Подобная детальная генетическая характеристика бактериальных и вирусных штаммов-продуцентов инсектицидов в сочетании с данными об инсектицидной активности и нормах применения необходима для разработки и совершенствования технологии получения энтомопатогенных биопрепаратов и повышения их конкурентоспособности на внутреннем и международном рынке. Не менее важным этапом является сравнительный геномный анализ отечественных штаммов-продуцентов энтомопатогенных вирусов с вариантами, используемыми для зарубежных биопрепаратов, а также выделить и проанализировать метаболиты высокоактивных штаммов бактерий, обладающих инсектицидным действием.Полученные данные могут служить основой для совершенствования отраслевых стандартов отечественных биопрепаратов с возможностью отслеживания и сохранения качества штаммов-продуцентов, что, помимо фундаментальных знаний о структуре генома, безусловно, повысит конкурентоспособность отечественных препаратов, не уступающим или превышающим по эффективности зарубежные аналоги, на рынке, а также будет способствовать импортозамещению зарубежных средств защиты растений, что особенно актуально в текущей повестке продовольственной независимости РФ. Исследования в рамках данного проекта объединяют в одной команде ученых в области энтомологии, молекулярной биологии, биотехнологии, защиты растений, микробиологии. Особым преимуществом заявки является выполнение исследования на базе ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений», обладающим собственным биотехнологическим производством (УНУ “Технологическая линия для получения микробиологических средств защиты растений нового поколения” https://ckp-rf.ru/catalog/usu/671367/), Биоресурсной коллекцией ФГБНУ ФНЦБЗР «Государственная коллекция энтомоакарифагов и полезных микрорганизмов», а также значительным опытом в направленном скрининге микроорганизмов и разработке биопрепаратов различного целевого назначения, в том числе в рамках выполнения государственного задания и бизнес заказов. Работа по проекту будет осуществляться с использованием классических и оригинальных микробиологических, молекулярно-генетических, энтомологических методов, что соответствует мировому уровню исследований в сфере агробиотехнологии и биологической защиты растений от вредных организмов. Результаты работы будут востребованы в области микробиологической защиты растений и позволят рекомендовать штаммы для использования научно-исследовательскими учреждениями и коммерческими организациями с целью создания новых высокоэффективных отечественных биопрепаратов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Гырнец Е. Ю., Асатурова А. М. Эффективность перспективных штаммов бактерий рода Bacillus в отношении большой восковой моли Galleria mellonella L. и их совместимость с пестицидами, рекомендуемыми в плодовых ценозах Достижения науки и техники АПК (год публикации - 2024)
10.53859/02352451_2024_38_9_30

2. Лахова Т.Н., Цыгичко А.А., Клименко А.И., Исмаилов В.Я., Васильев Г.В., Асатурова А.М., Лашин С.А. Assembly and Genome Annotation of Different Strains of Apple Fruit Moth Virus (Cydia pomonella granulovirus) International Journal of Molecular Sciences (год публикации - 2024)
10.3390/ijms25137146

3. Цыгичко А.А., Асатурова А.М., Лахова Т.Н., Клименко А.И., Лашин С.А., Васильев Г.В. Biocontrol potential of the new codling moth granulovirus (CpGV) strains Microorganisms (год публикации - 2024)
10.3390/microorganisms12101991

4. Цыгичко А.А., Гырнец Е.Ю., Асатурова А.М. Эффективность применения бактериальных и вирусных агентов в отношении Cydia pomonella L Труды Кубанского государственного аграрного университета (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Работа посвящена изучению особенностей строения генетического аппарата аборигенных для юга России энтомопатогенных штаммов бактерий и вирусов из БРК ФГБНУ ФНЦБЗР «Государственная коллекция энтомоакарифагов и микроорганизмов». В рамках реализации проекта определены нормы применения водных суспензий на основе энтомопатогенных вирусов гранулеза и выявлено, что наиболее эффективными в отношении гусениц природной популяции C. pomonella являются водные вирусные суспензии штаммов CpGV из БРК ФГБНУ ФНЦБЗР с титром не менее 1,0×106 гранул/мл. В результате скрининга бактерий отобраны штаммы с высокой инсектицидной активностью: BZR 1159, BZR 588 и BZR 936, которые продемонстрировали высокую эффективность в отношении большой восковой моли Galleria mellonella (91,1-95,6%), а штаммы BZR 277, BZR 936 и BZR 1159 – в отношении природной популяции яблонной плодожорки Cydia pomonella (60,0-67,1%). Установлено, что исследуемые штаммы бактерий принадлежат к родам Leucobacter, Bacillus, Alcaligenaceae и Pseudomonadota, а также к семейству Brucellaceae. Анализ аннотированных геномов бактерий и генного репертуара 17 штаммов бактерий показал высокую степень соответствия для большинства исследуемых образцов с их предполагаемыми референсными геномами. Однако некоторые штаммы, такие как BZR 635, продемонстрировали незначительное количество пересечений с референсным геномом, что, может быть, обусловлено как таксономическими различиями, так и особенностями сборки генома. Поиск гомологичных последовательностей инсектицидных белков в геномах штаммов рода Bacillus с использованием программы blastp не выявил значимых совпадений несмотря на последовательное смягчение пороговых значений. Достоверно идентифицирован геном 17 штаммов бактерий, кодирующие белок GroEL-like с инсектицидной активностью. Кроме того, идентифицированы последовательности, кодирующие белки с фунгицидной активностью: итурины, фенгицины и сурфактины штаммов рода Bacillus (BZR 736, BZR 920, BZR 936, BZR G1, BZR G2 и BZR G3). Наиболее полный набор белковых последовательностей, демонстрирующих высокую степень гомологии с референсными последовательностями из базы данных, обнаружен у штаммов BZR 920 и BZR 936, принадлежащих к виду B. velezensis. Осуществлена передача данных геномов 17 штаммов бактерий для процедуры депонирования в NCBI Genban, а также построено филогенетическое дерево по двум белкам: YxjF и YxjC для исследуемых штаммов рода Bacillus. Пополнены существующие базы данных сведениями об активности в отношении целевого вредителя – яблонной плодожорки и данными о полногеномном секвенировании штаммов энтомопатогенных бактерий и вирусов. По результатам работ опубликовано 4 статьи, в том числе одна статья уровня Q1. Таким образом изучены особенности строения генетического аппарата аборигенных для юга России 17 энтомопатогенных штаммов бактерий из биоресурсной коллекции ФГБНУ ФНЦБЗР «Государственная коллекция энтомоакарифагов и микроорганизмов». Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования штаммов вирусов и бактерий в качестве основы для разработки биологических средств защиты растений от чешуекрылых вредителей, а с учетом выявленных кодирующих белков с фунгицидной активностью у бактерий еще и от возбудителей болезней плодовых культур.

Публикации