КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
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 14-26-00067

НазваниеПолифазный подход как современная основа для ревизии биоразнообразия фитопатогенных грибов

РуководительГаннибал Филипп Борисович , Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений", г Санкт-Петербург

Года выполнения2014 - 2016

КонкурсКонкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований коллективами существующих научных лабораторий (кафедр)»

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

Ключевые словамикология, фитопатология, полифазная систематика, таксономия грибов, молекулярная филогения, биохимия, биопестициды, защита растений, болезни растений, диагностика, молекулярная идентификация

Код ГРНТИ68.37.00


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Потери урожая сельскохозяйственных культур, пораженных грибными заболеваниями, могут порой доходить до 100% и вызывать катастрофические последствия. Заражение культурных растений грибами приводит также и к серьёзному снижению качества урожая. Мониторинг видового и популяционного состава эпифитотийно опасных и токсигенных фитопатогенных грибов является перманентно актуальной научной и социально значимой задачей. Необходимым условием осуществления фитосанитарного мониторинга, разработки систем защиты растений, успешного поиска генов устойчивости растений к заболеваниям и дальнейшей селекции на иммунитет является знание видового состава возбудителей болезней, их экологических, популяционно-генетических, биологических характеристик и наличие надёжных методов диагностики. Грибы являются одним из наиболее сложных объектов для систематики и идентификации. Для многих групп грибов характерна общая скудность диагностических признаков и в тоже время широкий размах их внутривидовой изменчивости. Тем не менее, в настоящее время систематика грибов переживает этап бурного развития, что в первую очередь связано с развитием молекулярно-генетических методов. Однако и эти методы, применяемые отдельно от других, не всегда приводят к однозначным выводам. Поэтому на основании анализа ценности различных таксономических маркеров (морфологических, молекулярно-филогенетических, биохимических, физиологических и других) был предложен комплексный (полифазный) подход к систематике грибов. Данный проект нацелен на решение такой проблемы сельскохозяйственной биологии, как инвентаризация биологического разнообразия фитопатогенных грибов. В качестве одного из инструментов для инвентаризации планируется использовать полифазный подход. Это подход позволит также решить сопутствующую задачу – разработать новые методы идентификации грибов-патогенов сельскохозяйственных культур. Благодаря Проекту впервые будет проведено полноценное сравнение традиционных микологических и новых молекулярных (NGS и dPCR) методов для идентификации грибов в патоценозах, формируемых на растениях. Соединение двух мощных современных высокопроизводительных методов позволит с недоступной ранее полнотой описывать таксономический состав сообществ грибов (и других микроорганизмов), проводить количественную оценку соотношения полезных и вредных видов в фитопатологических образцах. Будет исследована возможность смешивания фитопатологических проб для последующего NGS-секвенирования в целях проведения масштабных, но недорогих обследований сельскохозяйственных угодий и выявления вредных (в т.ч. карантинных) видов фитопатогенных грибов. Впервые будет применён полифазный подход для систематики некоторых групп грибов (Fusarium, Phoma, Alternaria и др.). Впервые в мире будет создан электронный политомический многовходовый ключ для идентификации альтернариоидных гифомицетов. Будет опубликован первый (начиная с 1977 г.) русскоязычный определитель грибов рода Fusarium. Впервые c использованием молекулярных маркеров и анализа вирулентности будет проведён сравнительный анализ генетического разнообразия возбудителя бурой ржавчины (Puccinia triticina), собранного с разных растений-хозяев – дикорастущих и культурных видов пшеницы различной плоидности и эгилопсов. Ревизия биологического разнообразия и усовершенствование систематики грибов даст возможность перейти к разработке научно обоснованных стратегий поиска штаммов грибов-продуцентов новых биологически активных веществ (БАВ), что также является одной из задач Проекта. Грибы синтезируют большое разнообразие веществ и становятся всё более популярными объектами биотехнологии. Направленный поиск продуцентов новых БАВ поможет быстрее и с меньшими затратами находить виды и штаммы с полезными биосинтетическими свойствами. Залогом успеха данного проекта является наличие у группы двух уникальных научных установок – второго в России по величине Микологического гербария и богатой коллекций живых культур фитопатогенных грибов, что является хорошим исходным материалом работы. В работе будет использовано современное оборудование, необходимое для метаболомных и молекулярно-генетических исследований, сконцентрированное в лаборатории Микологии и фитопатологии и использующееся в формате отделения Центра коллективного пользования «Инновационные технологии защиты растений».

Ожидаемые результаты
Благодаря выполнению Проекта будет получен ряд результатов, имеющих научную ценность и перспективу практического использования в области сельского хозяйства (защита растений) и биотехнологии. Используя принципы и методы полифазной систематики (анализ морфологии, метаболитных профилей, молекулярной филогении и т.д.), будет уточнен таксономический статус ряда экономически важных, но трудно идентифицируемых грибов – патогенов растений и потенциальных продуцентов микогербицидов (виды из родов Alternaria, Fusarium, Phoma и др.). Будет изучено внутривидовое генетическое разнообразие и миграционная способность нескольких наиболее широко распространенных и опасных видов фитопатогенных грибов (Puccinia triticina, Fusarium spp.). Будет создан набор средств для идентификации фитопатогенных грибов по морфологическим признакам: разработаны иллюстрированные дихотомические определительные ключи для идентификации видов рода Fusarium и альтернариоидных гифомицетов, виды которых очень обильны в большинстве агроценозов. Впервые в мире будет создан электронный определитель видов альтернариоидных гифомицетов. Будут усовершенствованы методы молекулярной идентификации фитопатогенных грибов. Впервые будет протестирован и оптимизирован подход, предполагающий сочетание двух высокопроизводительных и точных методов, пригодных для качественного (NGS-секвенирование) и количественного (dPCR) анализа видового состава грибов и других микроорганизмов в поражённых растениях и почве. Использование этого подхода в последствии окажется востребовано в диагностических целях и для проведения фундаментальных экологических и агроэкологических исследований. Будет уточнён состав микобиоты России: идентифицированы микромицеты, собранные в разных регионах страны на культурных и сорных растениях; проведена ревизия видового состава выявленных в России альтернариоидных, фомоидных и фузариевых грибов; выявлены малоизученные потенциально опасные виды фитопатогенных и токсигенных грибов. Будет оценен спектр биологической активности (фитотоксичность, антимикробное и инсектицидное действие) экстрактов, полученных из культур различных таксономических групп грибов, и определены таксоны, наиболее перспективные с точки зрения поиска новых БАВ. Для малоизученных видов грибов будет идентифицирована химическая структура веществ, показавших высокую биологическую активность, и отобраны штаммы-продуценты новых БАВ. Есть вероятность, что эти вещества будут востребованы как основа для создания новых биорациональных пестицидов для борьбы с проблемными видами сорных растений и бактериальными заболеваниями сельскохозяйственных культур. Результаты проекта будут способствовать разработке методов диагностики заболеваний растений, и как следствие повышению эффективности защитных мероприятий и урожаев сельскохозяйственных культур. Поиск новых штаммов грибов с полезными свойствами будет способствовать дальнейшему развитию «зеленых» биотехнологий. Помимо научных результатов Проект позволит пополнить уникальный микологический гербарий LEP новыми гербарными образцами, а коллекцию чистых культур фитопатогенных микромицетов – новыми изолятами. Дублирование изолятов и использование альтернативных способов консервации обеспечит длительное надёжное хранение ценных изолятов, необходимых для будущих исследований. Базы данных по коллекции чистых культур и микологическому гербарию будут пополнены и опубликованы в сети Интернет для расширения числа пользователей этих двух уникальных научных объектов. Также будет проведена серия занятий по микологии и биотехнологии для студентов нескольких вузов Санкт-Петербурга, будут организованы семинары, обучающие курсы и стажировки по полифазной систематике грибов, методам диагностики болезней растений, использованию фитопатогенных грибов для создания биопестицидов.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация полученных результатов в 2014 году
Участниками Проекта выполнены все задачи, поставленные на 2014 г. Осуществлены все запланированные технические и образовательные мероприятия. Проведён ряд микофлористических исследований и экспериментальных исследований, касающихся различных аспектов биоразнообразия фитопатогенных грибов. Проанализирован обширный микологический гербарный материал (421 образец), собранный ранее в Северной Осетии и Псковской области. В этих регионах нами обнаружено 129 и 122 вида микромицетов, соответственно. Из этого числа 88 видов найдены впервые в Северной Осетии и 45 – в Псковской области. Идентифицированные образцы пополнили Микологический гербарий LEP, являющийся крупнейшей коллекцией фитопатогенных грибов в России. Проведён анализ коллекции, состоящей из 41 изолята грибов рода Fusarium, 47 изолятов Ulocladium и 20 изолятов Phoma, по морфологическим, культуральным и молекулярно-генетическим признакам. Идентифицировано 14 видов, среди которых F. flocciferum является первой находкой для России. Три вида Fusarium впервые охарактеризованы по профилю микотоксинов (трихотеценовые микотоксины и зеараленон). Выявлена группа изолятов Ulocladium, филогенетически отличная от известных видов, и, возможно, представляющая собой новый вид. Проведена оценка чувствительности сорока изолятов F. langsethiae к тебуконазолу. Выявлены географические закономерности в распространении изолятов F. langsethiae, по-разному реагирующих на воздействие этого фунгицида. Получены данные по скорости роста изолятов F. langsethiae и интенсивности образования ими токсинов (Т-2 токсина и диацетоксисцирпенола) на среде с тебуконазолом. Установлено, что штаммы грибов Fusarium, выделенные из регионов, где существует высокий прессинг фунгицидов (юг России), менее чувствительны к действию тебуконазола. Проведена ревизия видового разнообразия выявленных в России видов рода Alternaria на основе анализа литературы и гербариев. Обнаружено упоминание 101 видового эпитета. Достоверными признаны сведения об обнаружении на территории страны только 31 вида Alternaria с чётким таксономическим статусом. Уточнены ареалы нескольких видов и их субстратная специализация. Установлен видовой состав грибов рода Fusarium в зерна овса из Нижегородской области и Чувашии с помощью классического микологического метода и количественной ПЦР в режиме реального времени. Определена заражённость зерна токсигенными грибами, загрязнённость основными микотоксинами, получены данные о влияние генотипа растения-хозяина (сорта) на заражённость зерна и интенсивность образования грибами микотоксинов. Выделено 189 монопустульных изолятов возбудителя бурой ржавчины (Puccinia triticina) с разных видов пшеницы и эгилопса из разных регионов России и Казахстана. Получены данные по вирулентности части этих изолятов к международному набору дифференциаторов на основе сорта Тэтчер. Отработаны методические основы для проведения SSR-анализа внутривидового разнообразия P. triticina. Проведена запланированная на 2015 г. идентификация сообществ грибов, присутствующих в образцах растительного происхождения, с применением высокоэффективного секвенирования (NGS). Тем самым отработаны методики пробоподготовки, пиросеквенирования и первичного биоинформационного анализа метагеномных данных на модельных образцах (древесный детрит). Изучен спектр биологической активности 51 изолята грибов (Phoma spp., Alternaria spp. и др.) и экстрактов из них. Обнаружены перспективные продуценты биологически активных веществ, обладающих антимикробной активностью в отношении Грам-положительных и Грам-отрицательных бактерий и дрожжевых грибов, фитотоксичностью для трудноискоренимых сорных растений (пырея ползучего, амброзии полыннолистной) и/или инсектицидной активностью против виковой тли.

 

Публикации

1. Шипилова Н.П., Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. Влияние зараженности грибами рода Fusarium на качественные характеристики зерна озимой пшеницы Вестник защиты растений, №4, с. 27–31 (год публикации - 2014).

2. Садовая А.С., Гультяева Е.И., Митрофанова О.П., Шайдаюк Е.Л., Хакимова А.Г., Зуев Е.В. Характеристика устойчивости к возбудителю бурой ржавчины сортов и линий мягкой пшеницы из коллекции ВИР, несущих чужеродный генетический материал Вавиловский журнал генетики и селекции, Том 18, № 4/1. С.739-750. (год публикации - 2014).

3. Швецова С.В., Журишкина Е.В., Бобров К.С., Ронжина Н.Л., Лапина И.М., Иванен Д.Р., Гагкаева Т.Ю., Кульминская А.А. The novel strain Fusarium proliferatum LE1 (RCAM02409) produces α-L-fucosidase and arylsulfatase during the growth on fucoidan Journal of Basic Microbiology, Vol. 55(4). P.471-479 (год публикации - 2014).


Аннотация полученных результатов в 2015 году
Участниками Проекта выполнены все поставленные на 2015 г. научные задачи, осуществлены все запланированные технические и образовательные мероприятия. Проведён ряд экспериментальных исследований, касающихся различных аспектов биоразнообразия фитопатогенных грибов, апробированы и усовершенствованы методики микологических исследований. Выполнен анализ популяций возбудителя бурой ржавчины пшеницы – гриба Puccinia triticina, собранного с 17 видов эгилопса и пшеницы разной плоидности в географически отдаленных точках России и Казахстане. Выявлено влияние плоидности растения-хозяина и места сбора на разнообразие гриба по признаку вирулентности и по микросателлитным маркерам. Например, изоляты, полученные с тетраплоидных видов, были менее вирулентны, чем с диплоидных и гексаплоидных. Выявлены также различия в фенотипическом и генотипическом составе географически отдаленных популяций. Сформулированы гипотезы для объяснения обнаруженной структуры биоразнообразия P. triticina. Изучена выборка, состоящая из 65 изолятов двух близкородственных токсигенных грибов Fusarium langsethiae и F. sibiricum, инфицирующих зерно. Оценены культурально-морфологические свойства и способность изолятов продуцировать токсины T-2 и ДАС. По этим признакам проведено сравнение обоих видов друг с другом и сравнение изолятов каждого вида из разных регионов. Показано, что в среднем, изоляты F. langsethiae образуют более высокие количества микотоксинов, по сравнению с изолятами F. sibiricum. Подобраны три пары олигонуклеотидных праймеров, специфичных к близкородственным видам, с помощью которых, используя ПЦР, можно точно определить видовую принадлежность изолятов F. langsethiae и F. sibiricum, трудно дифференцируемых по морфологическим характеристикам. Продолжена ревизия системы рода Alternaria. Для 20 изолятов рода Alternaria из секции Gypsophilae и других секций выполненные ранее исследования дополнены хемометрическим анализом. Полифазный подход позволил дифференцировать альтернариоидные грибы, изолированные из представителей семейства гвоздичные как между собой, так и от других видов Alternaria. Также с помощью комбинирования морфологических и молекулярных методов идентифицировано ещё 16 «проблемных» изолятов, отнесённых в результате к Alternaria, Alternariaster и Drechslera. Опираясь на результаты идентификации, можно говорить о нескольких микофлористических находках, новых для России и отдельных её регионов. В результате масштабного и скрупулёзного анализа литературы выявлены виды Alternaria, не попавшие ранее в молекулярно-филогенетические исследования, но соответствующие по морфологическим критериям секциям Porri, Alternaria, Panax и Gypsophilae. Это позволило к ранее включённым в эти секции видам добавить ещё 71, 38, 4 и 6 видов, соответственно. Впервые создан многовходовый политомический электронный определительный ключ для 30 наиболее распространённых видов рода Alternaria. В отношении 20 изолятов фомоидных грибов (род Phoma в широком смысле), изучение которых начато в прошлом году, проведены молекулярно-генетический и хемометрический анализы. В результате удалось чётко дифференцировать виды Boeremia exigua var, exigua, Peyronella glomerata и ряд других видов. Также изучена морфология и молекулярные маркеры для 24 других изолятов фомоидных грибов, выделенных из растений семейства Convolvulaceae. В целях определения информативности новейших молекулярных методов анализа фитопатогенной микобиоты проведено исследование зерна при помощи двух подходов: традиционного микологического и метагеномного, основанного на высокопроизводительном секвенировании ДНК (NGS). Анализ проведён на примере пяти образцов зерна ячменя до и после поверхностной стерилизации. Метагеномный анализ позволил выявить 48 операционных таксономических единиц («видов»), относящихся к 17 родам грибов, но только для 9 из них оказалось возможным провести точную вдовую идентификацию. Результаты молекулярного и классического исследования микобиоты семян ячменя в целом согласовывались друг с другом. Доминирующие группы были идентифицированы одинаково обоими методами. Отличия наблюдались при определении минорных компонентов микобиоты, особенно в зерне, не прошедшем поверхностную стерилизацию. Метагеномное исследование позволило выявить базидиальные дрожжевые грибы, которые обычно не учитываются при проведении классической фитоэкспертизы семян. Комплексный подход, основанный на анализе литературы (степень изученности биохимии разных групп грибов; частота обнаружения новых БАВ в разных таксономических и экологических группах грибов) и наличии богатой коллекции чистых культур, позволил получить несколько новых БАВ. Выделено, очищено и охарактеризовано 19 индивидуальных соединений из культур грибов. Выделенные вещества оценены на предмет возможности их практического использования. Так, показано, что феосферид А может быть использован как гербицидное соединение. Кроме того, это вещество и его синтетические производные являются ингибиторами онкогенного белка STAT3. Для пополнения гербария и коллекции чистых культур проведены экспедиционные сборы фитопатогенных грибов с сорных и дикорастущих растений в Смоленской области. В целях получения альтернативной методики длительного хранения чистых культур мицелиальных грибов было проведено апробирование методики лиофилизации с помощью сушилки FreeZone и модифицирована методика упаковывания лиофильно высушенного мицелия. Также из числа наиболее ценных чистых культур грибов, поддерживаемых в лаборатории, 96 были переданы на гарантийное хранение в криохранилище ВКСМ. Для собственных экспериментов и исследований, проводимых коллегами из других организаций, создан набор репрезентативных (типичных) культур грибов рода Fusarium, состоящий из 50 штаммов 31 вида. Для популяризации проводимых научных исследований в Лаборатории была проведена научно-производственная практика и отдельные занятия для студенческих групп из пяти вузов Санкт-Петербурга. Три исполнителя Проекта прошли обучение на двух школах-семинарах по методам определения микотоксинов и хроматографии в Москве. Принято участие в работе семи конференций и конгрессов, в т.ч. трёх зарубежных, где сделаны секционные и пленарные доклады. Опубликовано 25 печатных работ, включая монографию и 6 статей в журналах, индексируемых в WoS и Scopus.

 

Публикации

1. Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. The sensitivity to tebuconazole of Fusarium langsethiae strains from different regions of Russia Book of abstracts of 13th European Fusarium Seminar, p. 87 (год публикации - 2015).

2. Ганнибал Ф.Б. Distribution of Alternaria species among sections. 1. Section Porri Mycotaxon, 130 (1): 207–213 (год публикации - 2015).

3. Садовая А.С., Гультяева Е.И., Митрофанова О.П., Шайдаюк Е.Л., Хакимова А.Г., Зуев Е.В. Leaf rust resistance in common wheat varieties and lines from the collection of the Vavilov Plant Industry Institute carrying alien genetic material Russian Journal of Genetics: Applied Research, Vol. 5, No. 3, p. 233–241 (год публикации - 2015).

4. Абзианидзе В.В., Прокофьева Д.С., Чистый Л.А., Большакова К.П., Берестецкий А.О., Паникоровский Т.Л., Богаченков А.С., Холдер А.А. Synthesis of natural phaeosphaeride A derivatives and an in vitro evaluation of their anti-cancer potential Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, Vol. 25, issue 23, p. 5566–5569 (год публикации - 2015).

5. Далинова А.А., Волосатова Н.C., Иванова А.Н., Сазоненкова Я.А., Салимова Д.Р., Берестецкий А.О. Влияние состава питательной среды и способов культивирования на метаболитные профили и биологическую активность экстрактов гриба Alternaria sonchi – потенциального микогербицида для борьбы с осотом полевым Современная микология в России, т. 5, с.178-179 (год публикации - 2015).

6. Ганнибал Ф.Б. Distribution of Alternaria species among sections. 2. Section Alternaria Mycotaxon, Vol.130(4). P.941–949 (год публикации - 2015).

7. Гасич Е.Л., Ганнибал Ф.Б., Хлопунова Л.Б., Левитин М.М. Патогенность мицелиального инокулюма возбудителей альтернариоза крестоцветных культур Современная микология в России, С. 35-37 (год публикации - 2015).

8. Гасич Е.Л., Ганнибал Ф.Б., Берестецкий А.О., Казарцев И.А., Хлопунова Л.Б., Бильдер И.В. Видовой состав микромицетов на сорных и дикорастущих травянистых растениях Псковской области Вестник защиты растений, Вып. 2(84), с. 28–35 (год публикации - 2015).

9. Левитин М.М. Сельскохозяйственная микология и фитопатология XXI века Сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс на рубеже веков, №10, с. 31-35 (год публикации - 2015).

10. Левитин М.М. Микроорганизмы в условиях глобального изменения климата Сельскохозяйственная биология, Том 50, № 5, с. 641-647 (год публикации - 2015).

11. Левитин М.М. Сельскохозяйственная фитопатология Учебное пособие для академического бакалавриата. М.: Издательство Юрайт, 281 с. (год публикации - 2016).

12. Гультяева Е., Шайдаюк Е., Косман Е., Ахметова А., Гончаров Н.П. Virulence of Puccinia triticina Eriks. on Tritcum and Aegilops species Abstracts 14th International Cereal Rusts and Powdery Mildews Conference, Р. 82-83 (год публикации - 2015).

13. Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. Влияние температуры и тебуконазола на рост и токсинообразование штаммов Fusarium langsethiae различного географического происхождения Агрохимия, № 12, с. 76-82 (год публикации - 2015).

14. Берестецкий А., Циммино А., Софронова Ю., Далинова А., Аволио Ф., Эвиденте М., Чистый Л., Криворотов Д., Эвиденте А. Alternethanoxins C−E, Further Polycyclic Ethanones Produced by Alternaria sonchi, a Potential Mycoherbicide for Sonchus arvensis Biocontrol Agricultural and Food Chemistry, Vol. 63, p. 1196−1199 (год публикации - 2015).

15. Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л., Косман Е., Ахметова А.К., Гончаров Н.П. Вирулентность гриба Рuccinia triticina Еriks. на тетраплоидных видах пшеницы Современная микология в России, Т.5. С. 58-60 (год публикации - 2015).

16. Гомжина М.М., Ганнибал Ф.Б. Антогонистические свойства грибов рода Ulocladium Preuss Современная микология в России, Т. 4, с. 24-25 (год публикации - 2015).

17. Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П. Уточнение микотоксикологического статуса грибов Fusarium equiseti, F. heterosporum и F. incarnatum Современная микология в России, т. 5, с. 232-234 (год публикации - 2015).

18. Гасич Е.Л., Ганнибал Ф.Б., Берестецкий А.О., Казарцев И.А., Хлопунова Л.Б., Бильдер И.В. К микобиоте сорных и дикорастущих травянистых растений Псковской области Современная микология в России, С. 39-41 (год публикации - 2015).

19. Полуэктова Е.В., Большакова К.П., Берестецкий А.О. Оптимизация получения гербицидного метаболита, образуемого грибом Phoma sp. N19 Современная микология в России, т. 5, с. 199-200 (год публикации - 2015).

20. Ганнибал Ф.Б. Полифазная таксономия грибов: концепция, методы и примеры Биоразнообразие и экология грибов и грибоподобных организмов северной Евразии: материалы Всерос. конф. с международ участием., С. 51-53 (год публикации - 2015).

21. Ули-Маттила Т., Гаврилова О., Хуссейн Т., Гагкаева Т. Identification of the first Fusarium sibiricum isolate in Iran and Fusarium langsethiae isolate in Siberia by morphology and species-specific primers Journal of Plant Pathology, 97 (1), p. 183-187 (год публикации - 2015).

22. Шипилова Н.П. Влияние хранения на зараженность семян зерновых культур грибами рода Fusarium Современная микология в России, т. 5, с. 128-129 (год публикации - 2015).

23. Левитин М.М. Механизмы и способы видообразования фитопатогенных грибов Вестник защиты растений, 2 (84), с. 20–24 (год публикации - 2015).

24. Абзианидзе В.В., Полуэктова Е.В., Большакова К.П., Паникоровский Т.Л., Богаченков А.С., Берестецкий А.О. Crystal structure of natural phaeosphaeride A Acta Crystallographica Section E: Crystallographic Communications, Vol. 71, p. o625–o626 (год публикации - 2015).

25. Ганнибал Ф.Б. Обзор видов рода Alternaria, обнаруженных в России и некоторых сопредельных государства Микология и фитопатология, Т. 49. Вып. 6. С.374-385 (год публикации - 2015).


Аннотация полученных результатов в 2016 году
Участниками Проекта выполнены все поставленные на 2016 г. научные задачи, осуществлены все запланированные технические и образовательные мероприятия. Проведён ряд экспериментальных исследований, касающихся различных аспектов биоразнообразия фитопатогенных грибов, апробированы и усовершенствованы методики микологических исследований. Проведена экспедиция по 4 районам Краснодарского края. Собран 141 гербарный образец (поражённые растения подсолнечника, томата и многих других культу), из которого впоследствии в лаборатории было выделено порядка 500 изолятов грибов. 39 изолятов восьми родов сохранены в коллекции чистых культур Лаборатории. Исследованы сборы поражённых фитопатогенными грибами дикорастущих травянистых растений из Смоленской области, сделанные в 2015 г. Проведён анализ 130 образцов растений, относящихся к 69 видам. Идентифицировано 84 вида микромицетов из 30 родов 4 отделов. Данные по генетическому разнообразию возбудителя бурой ржавчины пшеницы – гриба Puccinia triticina, собранного с 15 видов эгилопса и пшеницы разной плоидности в географически отдаленных точках России и Казахстане, существенно дополнены в 2016 г за счёт большего количества изолятов (всего 187) и SSR-маркеров (всего 18). Определён характер влияния плоидности растения-хозяина и места сбора на фено- и генотипические особенности гриба (вирулентность и набор микросателлитных маркеров) и на структуру его популяций. Особой новизной проведенных исследований является характеристика вирулентности и полиморфизма микросателлитных локусов у обширной коллекции изолятов с видов пшеницы, ранее не изучаемых ни в России, ни за рубежом (Aegilops juvenalis, Ae. trivialis, Ae. crassa 4x, Ae. tauschii, T. compactum, T. macha, T. petropavlovskyi, T. spelta, T. sphaerococcum, T. vavilovii, T. aethiopiсum, T. turaniсum). Была проведена масштабная работа по анализу присутствующих в литературе морфологических описаний всех видов рода Alternaria (в новом широком смысле), которые имеют легитимные названия и считаются на данный момент идентифицируемыми (всего около 350). Выявлены виды Alternaria, не попавшие ранее в молекулярно-филогенетические исследования, но соответствующие по морфологическим критериям секциям Infectoria и Pseudoalternaria. В секцию Infectoria к ранее включённым в неё 25 видам добавлено ещё 9 видов. Описан новый для науки вид A. parvicaespitosa Gannibal & D.P.Lawr., который помещён в секцию Pseudoalternaria. Составлены обновлённые диагнозы обеих секций. Были изучены 20 изолятов рода Ulocladium (недавно помещённого в р. Alternaria), выделенных с различных субстратов и географически достаточно полно репрезентирующих РФ (от Северо-Запада до Кавказа и Камчатки). Секвенировано по 3 гена (Alt a1, гены кальмодулина и актина), изучены генетические (тип спаривания), морфологические, молекулярные и экологический признаки и свойства изолятов. Проведена оценка значимости каждой группы признаков для полифазной систематики. Установлено, что выборка изолятов представляет 8 видов из секций Pseudoulocladium и Ulocladioides. Как минимум один изолят может быть описан как новый для науки вид. Показано, что в этой группе грибов филогенез в целом соответствует морфологии и культуральным свойствам, однако нестабильность морфологических признаков затрудняет или практически исключают точную видовую идентификацию классическими способами. Исследовано 30 трудно идентифицируемых изолятов фомоидных грибов, выделенных из растений семейства Convolvulaceae, собранных на территории России и соседних государств. С учётом изолятов, изученных в прошлый год, получены данные по 54 изолятам. Были изучены морфологические, культуральные и молекулярно-генетические признаки. В результате изоляты были отнесены к 9 родам двух семейств Didymellaceae и Phaeosphaeriaceae. Одиннадцать изолятов оказались представителями 8 видов 3 родов. Остальные изоляты были определены до уровня рода или семейства. Некоторые из них, очевидно, являются новыми для науки видами. Проведена оценка полиморфизма трех морфологически сходных видов Fusarium (F. avenaceum, F. anguioides и F. arthrosporioides), представляющих секцию Roseum. Выполнен анализ морфологических и физиолого-биохимических признаков, полиморфизма нуклеотидных последовательностей гена бета-тубулина и ISSR-маркеров 34 изолятов. В результате таксономическая гипотеза о самостоятельности видов F. avenaceum, F. anguioides и F. arthrosporioides, описанных на основе морфологических признаков, не нашла подтверждения. Предлагается на данный момент эти морфовиды рассматривать как представителей полиморфного комплекса F. avenaceum. Были изучены биохимические и генетические особенности изолятов F. langsethiae, влияющие на жизнеспособность гриба в условиях чистой культуры. Впервые выявлено наличие у F. langsethiae природных аксотрофных мутантов. Из 49 проанализированных изолятов 24 являлись ауксотрофами по биотину и четыре – по тиамину. Это объясняет случаи обнаружения в зерне продуцируемого этим грибом Т-2 токсина при отсутствии фузариевых грибов, выявляемых микробиологическим методом. Также установлено, что делеция в локусе IGS маркирует неспособность F. langsethiae расти при высоких температурах (30 °C). Уточнены ареалы и частота встречаемости четырёх наиболее экономически значимых видов рода Fusarium (F. graminearum, F. culmorum, F. sporotrichioides и F. langsethiae), способных синтезировать микотоксины ДОН и Т-2/НТ-2. Составлены карты встречаемости образцов зерна, загрязнённого этими микотоксинами. Определена необходимость проведения мониторинговых исследований в областях, ранее не оцениваемых по контаминации зерна токсинопродуцирующими фузариевыми грибами. Изучили метаболиты 24 изолятов трех видов Alternaria. Экстракты фракционировали методом жидкостной хроматографии. Финальную очистку соединений осуществляли методом препаративной ВЭЖХ. Соединения характеризовали при помощи спектральных (одномерные и двумерные спектры ЯМР, масс-спектрометрия и другие) и биологических методов (оценка фитотоксической, антимикробной, цитотоксической активности). Установлена структура 9 соединений. Три вещества оказались ранее не описанными, два из них проявили сильную фитотоксическую и умеренную антимикробную активность. Хлорпинзелин может быть использован как хемотаксономический маркер Alternaria sonchi. Сравнили морфолого-культуральные, молекулярно-генетическим и физиолого-биохимические свойства 8 изолятов Stagonospora cirsii, выделенных из бодяка полевого и осота полевого (по 4 изолята). Между двумя группами изолятов выявлены незначительные различия по скорости роста и внешнему виду колоний. Изоляты с разных растений хозяев хорошо отличались друг от друга по метаболитным профилям, полученным при помощи ТСХ), по последовательностям гена бета-тубулина. Последовательности ITS-областей и LSU рДНК обеих групп изолятов были почти идентичны. Экстракты из культурального фильтрата изолятов S. cirsii, выделенных из осота, были токсичнее для листьев осота, чем бодяка и обладали более сильной неспецифической антимикробной активностью. Проведено секвенирование ITS2 участка грибной ДНК 5 образцов зерна ячменя из Ленинградской области при помощи секвенирования следующего поколения – NGS. Параллельно была определена микобиота зерна традиционным микробиологическим методом, путём выделения грибов в культуру на агаризованную питательную среду. Сопоставив аналогичные данные за 2015 и 2016 гг. удалось проверить эффективность ДНК-метабркодинга для микологического анализа зерна; сравнить информативность двух подходов (молекулярного и традиционного) к определению видового состава грибов в семенах растений; уточнить состав микобиоты семян ячменя в Ленинградской области, определив отдельно виды, населяющие поверхность и внутреннюю часть семян. Полученные сиквенсы были объединены в 43 операционные таксономические единицы (ОТЕ), относящиеся к сумчатым и базидиальным грибам, из числа которых 14 было идентифицировано до вида. Традиционным методом было определено 17 таксонов аскомицетов (в т.ч. 10 до уровня вида). Оба перечня таксонов совпадали лишь частично. Сделан вывод о том, что наиболее достоверные и детальные сведения о микобиоме могут быть получены только при комбинировании нескольких способов анализа. Благодаря ДНК-метабаркодингу были найдены виды, ранее не обнаруженные на ячмене в России. Проведено сравнение эффективности методов выявления зараженности зерна грибами (на примере заражённости 16 образцов овса и пшеницы грибами рода Fusarium): традиционного микологического и новейших молекулярных количественных методов (ПЦР в реальном времени и цифровая ПЦР). Впервые показано, что по чувствительности определения количества целевой ДНК в материале, эти методы сопоставимы, однако цифровая ПЦР не требует подготовки стандарта искомой ДНК с точно известной концентрацией. Отсутствие этого дополнительного этапа значительно упрощает процедуру анализа и расширяет круг испытательных лабораторий, в которых могут выполнять подобного рода исследования. Для популяризации проводимых научных исследований в Лаборатории были проведены экскурсии и занятия для студентов из четырёх вузов Санкт-Петербурга. Принято участие в работе 14 конференций и конгрессов, в т.ч. четырёх зарубежных, где сделаны инициативные и приглашённые доклады. Опубликовано 16 печатных работ, включая монографию и 7 статей в журналах, индексируемых в WoS и Scopus.

 

Публикации

1. Циммино А., Маси М., Минкович Е., Эвиденте М., Ганнибал Ф., Криворотов Д., Чисти Л., Берестецкий А., Эвиденте А. Saponaroxins A-C, a new 19-oxa-tricyclohenicosatetraenone and, a new dioxacyclopropacycloundecene-10-carboaldehyde and its 6,7-dihydro derivative, produced by Alternaria saponariae, a pathogen of a medicinal plant Saponaria officinalis Tetrahedron Letters, Vol.57(15). P.1702-1705 (год публикации - 2016).

2. Полуэктова Е.В., Берестецкий А.О. Гербицидная активность феосферида А, фитотоксического метаболита гриба Paraphoma sp. ВИЗР 1.46 и оценка возможности её повышения за счёт совместного применения с адъювантами Вестник защиты растений, Вып.3(89). С.135-136 (год публикации - 2016).

3. Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л., Шипилова Н.П., Левитин М.М., Колесникова О.А., Маслова И.В., Вусатюк М.П. Фитосанитарный мониторинг болезней пшеницы в Северо-Западном регионе в 2015 г. Защита и карантин растений, вып.4. С.29-31. (год публикации - 2016).

4. Гасич Е.Л., Ганнибал Ф.Б., Берестецкий А.О., Хлопунова Л.Б. К микобиоте сорных и дикорастущих травянистых растений Северной Осетии Вестник защиты растений, Вып.3(89). С.47-48 (год публикации - 2016).

5. Гаврилова О.П., Скритника А., Гагкаева Т.Ю. Identification and characterization of spontaneous auxotrophic mutants in Fusarium langsethiae Fungal Biology, - (год публикации - 2017).

6. Полуэктова Е.В., Большакова К.П., Берестецкий А.О. Оптимизация условий культивирования гриба Paraphoma sp. ВИЗР 1.46 для получения фитотоксического метаболита Вестник защиты растений, Вып.3(89). С.134-135 (год публикации - 2016).

7. Гагкаева Т.Ю., Гаврилова О.П. Фузариозная инфекция и контаминация микотоксинами зерна сортов ярового ячменя Земледелие, - (год публикации - 2017).

8. Ганнибал Ф.Б., Лоренс Д.П. Distribution of Alternaria species among sections. 3. Section Infectoria Mycotaxon, 131 (4) (год публикации - 2016).

9. Ули-Маттила Т., Гагкаева Т.Ю. Fusarium toxins in cereals in Northern Europe and Asia Fungi: Applications and Management Strategies. CRC Press, p.293–317 (год публикации - 2016).

10. Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л., Гончаров Н.П., Ахметова А., Абдуллаев К.М., Белоусова М.Н., Косман Е. Virulence of Puccinia triticina on Triticum and Aegilops species Australasian Plant Pathology, Vol.45(2), p.155–163 (год публикации - 2016).

11. Лоренс Д.П., Ротондо Ф., Ганнибал Ф.Б. Biodiversity and taxonomy of the pleomorphic genus Alternaria Mycological Progress, Vol.15(1). Art.3 (год публикации - 2016).

12. Пильщикова Н.С., Ганнибал Ф.Б. Современная систематика грибов рода Rhizoctonia sensu lato Микология и фитопатология, Т.50, вып.2. С.75-88 (год публикации - 2016).

13. Гультяева Е.И., Шайдаюк Е.Л., Аристова М.К., Казарцев И.А. Полиморфизм гриба Рuccinia triticina по вирулентности и микросателлитным локусам на видах пшеницы и эгилопс Вестник защиты растений, Вып.3(89). С.54-56 (год публикации - 2016).

14. Гасич Е.Л., Ганнибал Ф.Б., Берестецкий А.О., Хлопунова Л.Б. Микромицеты сорных и дикорастущих травянистых растений республики Северная Осетия – Алания Микология и фитопатология, Т.50, вып.4. С.257–265 (год публикации - 2016).

15. Гомжина М.М. Проблемы идентификации грибов рода Phoma sensu lato в условиях чистой культуры Вестник защиты растений, Вып.3(89). С.52-53 (год публикации - 2016).