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 21-14-00050
НазваниеАгробактериальная трансформация в эволюции растений
Руководитель Матвеева Татьяна Валерьевна, Доктор биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург
Конкурс №55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-210 - Молекулярная генетика
Ключевые слова природно-трансгенные растения, горизонтальный перенос генов, Nicotiana, Linaria, Silene, Camelia, Arachis
Код ГРНТИ62.01.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В сентябре 2019 года нами опубликована статья Matveeva T., Otten L. Widespread occurrence of natural genetic transformation of plants by Agrobacterium//Plant Mol Biol (2019) 101: 415. Эта статья вызвала глубокий резонанс в научном сообществе, в течение месяца была скачана с сайта журнала около 1.5 тысяч раз, получила широкую огласку в СМИ. Основной мыслью этой статьи было то, что природно- трансгенные растения (имеющие в своем геноме гомологи агробактериальных генов) встречаются с неожиданно высокой частотой (примерно 7% от числа видов с секвенированными геномами). Дальнейшие исследования 2020 года подтвердили выявленные закономерности. Наше открытие призвано уменьшить панические настроения населения в отношении угроз со стороны трансгенных технологий, а также должно способствовать совершенствованию законодательства в отношении ГМО, поскольку теперь ясно, что на протяжении своей истории человечество сталкивалось с трансгенными растениями. С другой стороны, наша работа открывает новые перспективы для научных исследований, ставит новые вопросы. Ответить на некоторые из них мы попытаемся в рамках данного проекта. Уже сейчас понятно, что разные растения сохранили в своем геноме разные гомологи агробактериальных генов. Самая обширная группа растений несет только гены синтеза опинов, вторая по величине группа несет как гены синтеза опинов, так и агробактериальные онкогены, представители третьей группы содержат только онкогены. В клТ-ДНК представителей всех групп есть интактные ОРС, что говорит об их эволюционном значении. Анализ данных секвенирования транскриптомов свидетельствует о том, что часть генов экспрессируется.
Поскольку известно, что агробактерии могут заражать не только растения, но и грибы и животных, логичным представляется вопрос, нет ли в пределах этих таксонов новых примеров природно-трансгенных видов. Для ответа на него мы проанализируем описанным в нашей работе методом данные секвенирования геномов многоклеточных эукариот, включая животных и грибы.
Отсеквенированные к настоящему времени геномы растений принадлежат видам, имеющим хозяйственную ценность. Однако, их родственники зачастую оказываются неизученными. Вместе с тем, именно анализ группы видов может дать интересную информацию о филогении исследуемой группы растений и пролить новый свет на историю сельскохозяйственно-значимых растений. клТ-ДНК может выступать как филогенетический маркер, позволяя уточнять эволюционные связи между таксонами. С этой точки зрения в рамках данного проекта будут проанализированы растения рода Camelia. Эта работа будет сделана на материале коллекции Ботанического сада Ботанического института им. В. Л. Комарова РАН. Будут продолжены наши филогенетические исследования льнянок с использованием новых данных о структуре Т-ДНК как филогенетическом маркере.
Поскольку во многих из недавно открытых клТ-ДНК есть интактные гены, имеет смысл изучать их функционирование в растении. В рамках данного проекта мы сконцентрируемся на генах синтеза опинов у образцов природно-трансгенного культурного арахиса из коллекции ВИР. В работе будут задействованы формы разного географического происхождения, обладающие различными биологическими признаками. У растений 10 линий арахиса будет оценен полиморизм гомолога гена кукумопинсинтазы, уровень его экспрессии в различных органах на различных этапах онтогенеза. Ген будет клонирован под конститутивным промотором 35S для трансформации N. benthamiana с целью о выделения в препаративных количествах опина для последующего биохимического анализа. Контролем будут растения, трансформированные агробактериальным геном кукумопинсинтазы. Далее (имея необходимый свидетель) мы оценим синтез опина в арахисе, проанализируем состав сообществ микробов ризосферы у линий, контрастных по экспрессии гомолога гена кукумопинсинтазы. Наши результаты будут полезными в плане разработки агротехнических приемов возделывания арахиса (особенно в части внесения микробных препаратов).
В рамках этого гранта будет продолжено изучение функций гена rolC льнянок. В задачи проекта входит анализ состава сахаров, флавоноидов и ирридоидов у льнянок, контрастных по экспрессии rolC. Это исследование особо актуально, поскольку одно из соединений (пектолинарин) обладает противокоронавирусной активностью
Таким образом, будут получены новые знания о структуре и функциях некоторых ранее неизвестных клТ-ДНК. Наиболее значимые и понятные широкой аудитории результаты мы будем не только публиковать в научных изданиях, но и публиковать в СМИ. Результаты проекта будут способствовать пониманию роли горизонтального переноса генов в эволюции растений, а также уменьшению панических настроений людей в отношении оценки биологической опасности ГМО.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Сокорнова С.В., Матвеева Т.В
Iridoid glycosides of the tribe Antirrhineae
Phytochemistry Reviews, V.20 (год публикации - 2021)
10.1007/s11101-021-09774-0
2. Матвеева Т.В. Зачем растениям агробактериальные гены? Экологическая генетика (год публикации - 2022)
3.
Хафизова Г.В., Матвеева Т.В
Ген rolC агробактерий: на пути к пониманию функции
Биотехнология и селекция растений, Т4, N1 (год публикации - 2021)
10.30901/2658-6266-2021-1-o4
4.
София Сокорнова, Татьяна Матвеева
Phylogenetic Relationships of Ascomycetes Opine Synthases/ In Selected abstracts of Bioinformatics: from Algorithms to Applications 2021 Conference
BMC Bioinformatics, V.22 (год публикации - 2021)
10.1186/s12859-021-04475-z
Публикации
1.
Хафизова Г.В., Матвеева Т.В.
Natural GMOs in the genus Nicotiana L.
Ecological Genetics, Том 20, спецвыпуск, стр.30-31 (год публикации - 2022)
10.17816/ecogen112351
2.
Бемова В.Д.? Матвеева Т.В.
Prospects for the use of natural transgenic cultivated peanut (Arachis hypogaea L.) in breeding
Ecological genetics, 2022. Volume 20. Supplement (год публикации - 2022)
10.17816/ecogen112340
3.
Хафизова Г.В., Матвеева Т.В.
Агротрансформация видов Nicotiana glauca и Nicotiana sylvestris
Вавиловский журнал генетики и селекции, Том 26, N 7, стр. 697-703 (год публикации - 2022)
10.18699/VJGB-22-84
4.
Пороховинова Е.А., Матвеева Т.В., Хафизова Г.В., Бемова В.Д., Дубовская А.Г., Кишлян Н.В., Подольная Л.П., Гаврилова В.А.
Fatty acid composition of oil crops: genetics and genetic engineering.
Genet Resour Crop Evol, Genet Resour Crop Evol 69, 2029–2045 (2022). (год публикации - 2022)
10.1007/s10722-022-01391-w
5.
Шапошников А. Д., Матвеева Т. В.
Homologues of octopine/vitopine synthase genes in natural GMOs
Экологическая генетика, Том 20 (2022): Спецвыпуск, 38-39 (год публикации - 2022)
10.17816/ecogen112343
6.
Ке Чен , Петр Журбенко , Лаврентий Данилов , Татьяна Матвеева и Леон Оттен *
Conservation of an Agrobacterium cT-DNA insert in Camellia section Thea reveals the ancient origin of tea plants from a genetically modified ancestor
Front. Plant Sci.,, Front. Plant Sci., 06 December 2022 (год публикации - 2022)
10.3389/fpls.2022.997762
7.
Журбенко П.М. Клименко Ф. Н.
PhaseAll: a simple tool for read-based allele phasing
Экологическая генетика, Vol. 20.s - P. 32-32 (год публикации - 2022)
10.17816/ecogen112363
Публикации
1.
Хафизова Г.В., Сиеро Н., Иванов Н.В., Сокорнова С.В., Полев Д.Е., Матвеева Т.В.
Nicotiana noctiflora Hook. Genome Contains Two Cellular T-DNAs with Functional Genes
Plants, 12(22), 3787 (год публикации - 2023)
10.3390/plants12223787
2.
Шапошников А.Д., Матвеева Т.В.
Разнообразие генов синтеза опинов и их продуктов у представителей различных таксонов
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕНЕТИКА, Том 21, № 2, С. 137-154 (год публикации - 2023)
10.17816/ecogen492282
3.
Матвеева Т.В.
Prospects for the study of natural GMOs
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕНЕТИКА, Том 21, Спецвыпуск, С. 56 (год публикации - 2023)
10.17816/ecogen487646
4.
Богомаз О.Д., Бемова В.Д., Матвеева Т.В.
Natural GMOs inside the genus Arachis L.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕНЕТИКА, Том 21, Спецвыпуск, С.59-60 (год публикации - 2023)
10.17816/ecogen568618
5.
Шапошников А.Д., Матвеева Т.В.
New naturally transgenic crops
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕНЕТИКА, Том 21, Спецвыпуск, С. 70 (год публикации - 2023)
10.17816/ecogen568608
6. Емельянов В.В., Матвеева Т.В. The creation of genetically modified plants is just another effrctive way of breeding Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений» (PLANTGEN 2023): тезисы докладов / Под ред. A.A. Калачева, Т.А. Горшковой, М.Л. Пономаревой; ФИЦ «КазНЦ РАН» // VII Международная научная конференция (10–15 июля 2023 г., Казань, Россия)., с 26 (год публикации - 2023)
7. Матвеева Т.В., Журбенко П.М., Хафизова Г.В., Богомаз О.Д., Сокорнова С.В., Бемова В.Д., Шапошников А.Д. Natural GMOs as models for studying the role of Agrobacterium genes in plant evolution Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений» (PLANTGEN 2023): тезисы докладов / Под ред. A.A. Калачева, Т.А. Горшковой, М.Л. Пономаревой; ФИЦ «КазНЦ РАН» // VII Международная научная конференция (10–15 июля 2023 г., Казань, Россия), с. 256 (год публикации - 2023)