Селекция и изучение бактериофагов Curtobacterium flaccumfaciens с целью биоконтроля бактериозов бобовых растений

В связи с ростом производства и экспорта из России зернобобовых, в особенности сои, остро встает вопрос о разработке способов защиты этих культур от заболеваний, в том числе от ржаво-бурой пятнистости листьев, вызываемой грамположительной бактерией Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens. Этот патоген вызывает серьезные потери при выращивании и хранении зернобобовых. Во многих европейских, африканских и южноамериканских странах он относится к карантинным. Основной способ переноса патогена – зараженный семенной материал. Особое значение для России этот патоген приобрел в связи с ростом вывоза зернобобовых культур в страны, которые относят Curtobacterium flaccumifaciens к карантинным организмам. Обнаружение его в поставляемой продукции может привести к ограничению и даже запрету экспорта. Перспективным методом биологической защиты в растениеводстве, особенно в cлучаях доминирования одного типа патогена и наличия подходящих условий, является использование специфических вирусов бактерий – бактериофагов. В научной литературе описаны успешные случаи применения бактериофагов против ряда фитопатогенов. В ходе предлагаемого проекта планируется систематизация информации о целевом микроорганизме Curtobacterium flaccumifaciens (штаммовое и генетическое разнообразие, роль в развитии бактериозов бобовых в России), направленный поиск ранее не известных бактериофагов, специфических по отношению к актуальным штаммам патогена и их исчерпывающая биологическая и генетическая характеристика. Будет проведена компоновка препаратов, включающих активные литические бактериофаги, и их тестирование для биоконтроля бактериозов бобовых. Основной экспериментальной моделью предполагается обработка семенного материала перед посевом. Также планируется исследование пептидогликан-гидролаз, закодированных в геномах бактериофагов, в качестве потенциальных агентов биоконтроля Curtobacterium flaccumifaciens, как в качестве отдельных противомикробных средств, так и в качестве компонентов фагопрепаратов. Исследование, проводимое впервые в мире, планируется в соответствии с современными требованиями к эффективности и безопасности фагопрепаратов; алгоритмами подбора активных фагов и ферментов с учетом взаимного синергизма и антагонизма их действия и частоты возникновения фагоустойчивых мутантов патогенов.

6 Января 2021 года — 31 Декабря 2023 года

Мирошников К.А. (рук.)

Лаборатория молекулярной биоинженерии

Грант, РНФ

Список публикаций по проекту

  1. Evseev P, Lukianova A, Tarakanov R, Tokmakova A, Shneider M, Ignatov A, Miroshnikov K (2022). Curtobacterium spp. and Curtobacterium flaccumfaciens: Phylogeny, Genomics-Based Taxonomy, Pathogenicity, and Diagnostics. Curr Issues Mol Biol 44 (2), 889–927
  2. Evseev P, Shneider M, Miroshnikov K (2022). Evolution of Phage Tail Sheath Protein. Viruses 14 (6),
  3. Tarakanov RI, Lukianova AA, Evseev PV, Pilik RI, Tokmakova AD, Kulikov EE, Toshchakov SV, Ignatov AN, Dzhalilov FS, Miroshnikov KA (2022). Ayka, a Novel Curtobacterium Bacteriophage, Provides Protection against Soybean Bacterial Wilt and Tan Spot. Int J Mol Sci 23 (18),
  4. Pilik RI, Tesic S, Ignatov AN, Tarakanov RI, Dorofeeva LV, Lukianova AA, Evseev PV, Dzhalilov FS, Miroshnikov KA (2022). First Report of Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens Causing Bacterial Wilt and Blight on Sunflower in Russia. PLANT DIS 107 (5), 1621
  5. Tarakanov RI, Lukianova AA, Pilik RI, Evseev PV, Miroshnikov KA, Dzhalilov FS, Tesic S, Ignatov AN (2022). First report of Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens causing bacterial tan spot of soybean in Russia. PLANT DIS 107 (7), 2211
  6. Evseev P, Lukianova A, Tarakanov R, Tokmakova A, Popova A, Kulikov E, Shneider M, Ignatov A, Miroshnikov K (2023). Prophage-Derived Regions in Curtobacterium Genomes: Good Things, Small Packages. Int J Mol Sci 24 (2), 1586
  7. Evseev P, Gutnik D, Shneider M, Miroshnikov K (2023). Use of an Integrated Approach Involving AlphaFold Predictions for the Evolutionary Taxonomy of Duplodnaviria Viruses. Biomolecules 13 (1), 110
  8. Gutnik D, Evseev P, Miroshnikov K, Shneider M (2023). Using AlphaFold Predictions in Viral Research. Curr Issues Mol Biol 45 (4), 3705–3732
  9. Tokmakova AD, Tarakanov RI, Lukianova AA, Evseev PV, Dorofeeva LV, Ignatov AN, Dzhalilov FS, Subbotin SA, Miroshnikov KA (2024). Phytopathogenic Curtobacterium flaccumfaciens Strains Circulating on Leguminous Plants, Alternative Hosts and Weeds in Russia. Plants (Basel) 13 (5),