Аннотация результатов, полученных в 2016 году
В большинстве случаев для получения трансгенных растений прибегают к агробактериальной трансформации. В то же время, в природе было обнаружено несколько родов растений, Nicotiana, Ipomea и Linaria, представители которых уже содержат Т-ДНК в своих геномах и передают ее в ряду поколений. Их называют природно-трансгенными растениями. Последовательность, гомологичная Т-ДНК Ri плазмиды Agrobacterium rhizogenes впервые была обнаружена в геноме "нетрансформированного" Nicotiana glauca около 30 лет назад и названа клеточной Т-ДНК (клTДНК). Сходные клT-ДНК были найдены в других видах рода Nicotiana у представителей родов Linaria и Ipomea. Гомологи древних генов Т-ДНК до сих пор экспрессируются, наводя на мысль о том, что они могут играть роль в эволюции этих видов, придавая им селективные преимущества. У некоторых представителей рода Nicotiana (N. tomentosiformis, N.tabacum) описаны множественные варианты клТ-ДНК. Это сравнительно недавнее открытие, сделанное благодаря применению методов геномного секвенирования. В рамках данного проекта проводится геномное секвенирование N. glauca и L. vulgaris для выяснения, есть ли в геномах данных видов клТ-ДНК помимо уже описанных. Впервые секвенированы геномы природно-трансгенных видов N.glauca и L. vulgaris. В геноме N. glauca новых последовательностей клТ-ДНК не обнаружено. Показано, что в природно-трансгенных видах льнянок повышено содержание ирдоидных гликозидов по сравнению с нетрансгенным видом L. maroccana. При трансформации L. maroccana штаммом дикого типа A4 Agrobacterium rhizogenes в косматых корнях наблюдается повышение уровня ирдоидных гликозидов. Это согласуется с литературными данными, в соответствии с которыми в культурах бородатых корней возрастает количество мажорных метаболитов. В тоже время не всегда можно прогнозировать, содержание какого именно метаболита будет увеличиваться. В нашем же случае, в результате трансформации увеличилось количество антирринозида и антиррида, то есть именно тех соединений, которые являются основными компонентами конститутивного иммунитета растений рода Linaria. Более того, для природно трансгенных видов было показано более высокое содержание этих веществ по сравнению с остальными видами льнянок. Таким образом, было получено косвенное подтверждение того, что привнесение в геном Т-ДНК может, за счет повышения пула вторичных метаболитов, повышающих защитные возможности растения, давать ему эволюционные преимущества.

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В большинстве случаев для получения трансгенных растений прибегают к агробактериальной трансформации. В то же время, в природе было обнаружено несколько родов растений, Nicotiana, Ipomea и Linaria, представители которых уже содержат Т-ДНК в своих геномах и передают ее в ряду поколений. Их называют природно-трансгенными растениями. Последовательность, гомологичная Т-ДНК Ri плазмиды Agrobacterium rhizogenes впервые была обнаружена в геноме "нетрансформированного" Nicotiana glauca около 30 лет назад и названа клеточной Т-ДНК (клTДНК). Сходные клT-ДНК были найдены в других видах рода Nicotiana у представителей родов Linaria и Ipomea. Гомологи древних генов Т-ДНК до сих пор экспрессируются, наводя на мысль о том, что они могут играть роль в эволюции этих видов, придавая им селективные преимущества. У некоторых представителей рода Nicotiana (N. tomentosiformis, N.tabacum) описаны множественные варианты клТ-ДНК. Это сравнительно недавнее открытие, сделанное благодаря применению методов геномного секвенирования. В рамках данного проекта проведено геномное секвенирование и сборка геномов двух природно-трансгенных видов: N. glauca и L. vulgaris. В геноме N. glauca новых последовательностей клТ-ДНК не обнаружено. В то же время у L. vulgaris выявлены последователности, отличающиеся на нуклеотидном уровне от описанных ранее. Они требуют дополнительного изучения. Ранее нами показано, что в природно-трансгенных видах льнянок повышено содержание иридоидных гликозидов по сравнению с нетрансгенным видом L. maroccana. При трансформации L. maroccana штаммом дикого типа A4 Agrobacterium rhizogenes в косматых корнях наблюдается повышение уровня ирдоидных гликозидов. Из литературы известно, что в косматых корнях табака повышается содержание никотина. Эти соединения являются основными компонентами конститутивного иммунитета растений исследуемых родов, что является косвенным подтверждением участия Т-ДНК в повышении пула вторичных метаболитов, активирующих защитные возможности растения, давая ему эволюционные преимущества. Однако, механизм регуляции вторичного метаболизма посредством Т-ДНК не изучен. В рамках данного проекта мы исследуем экспрессию генов, влияющих на синтез алкалоидов табака. На данном этапе создана диагностическая панель для изучения экспрессии генов методом высокопроизводительной РВ-ПЦР. Кроме того, для изучения иммунитета растений требуются коллекции патогенов, различающихся вирулентностью. В рамках данного проекта выявлены штаммы Boeremia exigua различающиеся вирулентностью в отношении льнянок.

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Секвенирование геномов растений является перспективным направлением генетики и селекции растений, поскольку анализ геномов позволяет отвечать на многие вопросы, связанные со структурой и функционированием генов, эволюцией растений и отдельных семейств генов, дает массу полезной информации для разработки молекулярных маркеров так необходимых в селекции, открывает новые перспективы для более осмысленного редактирования геномов, метаболической инженерии. В рамках данного этапа проекта мы отсеквенировали геном Nicotiana noctiflora и обнаружили в нем гены гомологичные Т-ДНК агробактерий, как результат горизонтального переноса. Исходя из набора генов и на основании анализа нуклеотидного сходства некоторых из них с таковыми из N. glauca мы сделали вывод о независимых актах трансформации в эволюции N. glauca и N. noctiflora. Нами была проведена сборка генома Linaria vulgatis и обнаружены в ней новые фрагменты Т-ДНК агробактерий. По данным анализа генома выявлены ключевые гены, контролирующие синтез иридоидов и флавоноидов у льнянки. На основе их сиквенсов создана диагностическая панель для высокопроизводительного анализа экспрессии данных генов на Fluidigm Biomark. Показано повышенное содержание иридоидных гликозидов у растений льнянки, экспрессирующих ген rolC, а также а также увеличение активности ферментов, участвующих в нейтрализации АФК у этих растений. Механизмы этого еще предстоит изучить. Полученные результаты важны в контексте обоснования идеи о биобезопасности трансгенных технологий. Данные секвенирования геномов могут дать много полезной информации для фундаментальной науки и прикладной селекции (поиск новых механизмов устойчивости к патогенам и вредителям, изучение инсектицидных свойств растений и многие другие).