Распространение высокотехнологичного монокультурного производства по всему миру в сочетании с изменением климата в результате хозяйственной деятельности человека, также является серьезной фитосанитарной проблемой, поскольку приводит к расширению ареалов насекомых-переносчиков вирусов, благоприятствуя увеличению численности новых патогенных штаммов и вспышек эпифитотий. Проблема массовых вирусных инфекций особенно актуальна для вегетативно размножаемых растений, таких как картофель, плодовые, ягодные и декоративные культуры. Прогрессирующее накопление вирусов при последовательном «клоновом» размножении у таких культур приводит к полному заражению и вырождению отечественных сортов. В России эта проблема усугубляется еще и тем, что созданная при Советском Союзе единая система питомников и карантинных служб, к настоящему времени сохранились в виде лишь отдельных региональных фрагментов. С учетом прогрессирующего распространения новых штаммов фитовирусов, радикальное снижение вредоносности вирусных инфекций возможно только при создании устойчивой генетической резистентности растений. Определенные успехи в этом направлении были достигнуты как зарубежными, так и отечественными селекционерами с привлечением методов классической и современной селекции (Schmitt-Keichinger, 2019). К сожалению, далеко не для всех экономически важных вирусов идентифицированы конкретные гены, отвечающие за устойчивость растений к этим вирусам. Зачастую вирусная устойчивость является полигенным признаком, находящимся во взаимодействии с общим генным пулом, повторить который в новом сорте не удается. Более того, у ряда культурных видов растений нет природных источников устойчивости к некоторым вирусам. Преодолеть эти недостатки и достичь высокого уровня устойчивости растений почти к любому фитовирусу позволяют методы молекулярной селекции и генетической инженерии. Важность культур, задействованных в предлагаемом проекте, обуславливает вовлечение в исследовательский и селекционный процесс различными научными группами и биотехнологическими компаниями ряда стран (США, Канада, Франция, Израиль, Чили, Китай, Пакистан, Финляндия) форм, демонстрирующие устойчивость к фитовирусам за счет модификации генов, кодирующих белки и ферменты, рекрутируемые вирусом для репликации и системного распространения. Только за последние годы ( 2019- 2021 гг.) опубликовано сразу несколько работ посвященных генам, кодирующим различные факторы трансляции томата, табака, сои, картофеля, японской сливы, и механизмам их взаимодействия с фитовирусами (Michel et al. 2019; Ala-Poikela et al. 2019; Hameed et al. 2019; Schmitt-Keichinger 2019; Mäkinen 2019; Rubio et. Al. 2019; Gao et al. 2019; Miroshnichenko et al. 2020; Zhao et al. 2020; Moury et al. 2020; Gutierrez Sanchez et al. 2010), что указывает на актуальность и востребованность научным сообществом предлагаемых в проекте исследований. В проекте предполагеается методом геномного редактирования с использованием системы CRISPR/Cas9 и РНК интерференционного замалчивания определить вклад факторов инициации и элонгации транскрипции, включая изоформы, в вирусную резистентность растений картофеля и томата. В результате исследований будут получены линии коммерческих сортов с нокаутированными генами факторов, предположительно устойчивые к фитовирусам. Новые формы мы планируем протестировать на резистентность к ряду агрономически важных вирусов, таких как Y и X вирусы картофеля (PVY, PVX), вирус табачной мозаики (TMV), вирус мозаики томата (ToMV), вирус кустистой карликовости томата (TBSV). В результате будет охарактеризовано взаимодействие вирус-растение при изменении функциональной активности ряда растительных генов, рекрутируемых вирусами для мультипликации и системного заражения, включая влияние нокаутов генов-мишеней и изменений их экспрессии на возможность активации компенсаторной функции генов-гомологов для осуществления полноценной жизнедеятельности растений; оценка преимуществ и недостатков разработанных систем нокаута и нокдауна генов для проведения различных фундаментальных исследований и практического использования полученных устойчивых форм в селекции и производстве. Фундаментальная составляющая исследований направлена на определение возможных мишеней трансляционного аппарата растений при заражении вирусами, а именно, характеризацию ряда факторов инициации трансляции и элонгации, их роль во взаимодействии с вирусными РНК и белками, а также вовлеченность в регуляцию различных аспектов инфекционного цикла вирусов. Понимание этих механизмов, применительно к различным культурным видам растений, станет основой для выбора новых источников генетической устойчивости против широкого спектра фитовирусов, а также для практического использования этих фундаментальных познаний при проектировании новых вирусоустойчивых форм томата и картофеля с применением передовых методов редактирования генома и молекулярной селекциию Таким образом, проводимые в рамках проекта исследования внесут вклад в реализацию приоритетов, определенных Стратегией научно-технологического развития Российской Федерации, а именно: пункта 20г) в части «переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро и аквахозяйству, … создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания»; пункта 20д) в части «противодействие … биогенным … угрозам»; пункта 20ж) в части «возможность эффективного ответа российского общества на большие вызовы с учетом взаимодействия человека и природы, человека и технологий…»