Бактериофаги фитопатогенных Rhizobium spp. как инструмент биологической защиты растений

Болезни растений, вызванные бактериями рода Rhizobium, - причина значительных потерь урожая и качества продукции при гидропонном методе производства в защищенном грунте (теплицах). В частности, ризобиальные микроорганизмы вызывают патологическое преобразование корней («бородатость корней», «бешенство корней» (англ: «crazy roots»), «корневой мат» (англ: «root mat»). Лабораторные штаммы представителя этого рода, Rhizobium radiobacter (син: Agrobacterium tumefaciens), c 1990-х годов являются практическими инструментами генетической инженерии, и достаточно хорошо изучены на молекулярно-биологическом уровне. Несмотря на это, с точки зрения фитопатологии существует много неопределенностей и разночтений на уровне описания симптомов заболевания, таксономического отнесения патогена и роли генетических и молекулярных факторов в развитии инфекции. Возбудителем «бешенства корней» считают «видовой комплекс A. tumefaciens» (AtSC), выделяя внутри него биоварианты и геномовиды. Главным фактором патогенности и причиной развития заболевания у штаммов AtSC считаются Ri- плазмиды, переносящие ДНК в клетку растения. Известно, что подобные плазмиды могут конъюгативно переноситься между бактериями семейства Rhizobiales и даже поддерживаться в бактериях других семейств. Бактерии Rhizobium spp. играют существенную роль в метаболизме азота у растений и формировании симбиотических сообществ между бактериями, базидомицетными грибами и растениями. Поэтому попытки полного элиминирования Rhizobiales из ризосферы растений с помощью антибиотиков и пероксидных соединений, как правило, неблагоприятно сказываются на развитии растений. Таким образом, существует необходимость поиска и разработки высоко специфических методов определения и контроля патогенных штаммов. Перспективным методом биологической защиты в растениеводстве является использование специфических вирусов бактерий – бактериофагов. В научной литературе описаны успешные случаи применения бактериофагов против широкого ряда фитопатогенов. В ходе предлагаемого проекта планируется систематизация информации о штаммах Rhizobium, вызывающих «бешенство корней» (штаммовое и генетическое разнообразие, роль в развитии бактериозов), 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. Исследование планируется в соответствии с современными требованиями к эффективности и безопасности фагопрепаратов; алгоритмами подбора активных фагов с учетом взаимного синергизма и антагонизма их действия и частоты возникновения фагоустойчивых мутантов патогенов.

6 Января 2025 года — 31 Декабря 2027 года

Мирошников К.А. (рук.)

Лаборатория молекулярной биоинженерии

Грант, РНФ

Список публикаций по проекту

  1. Tokmakova AD, Lukianova AA, Shneider MM, Putilov IA, Elkina ES, Filatova MS, Burtseva AD, Boyko KM, Mikhailova YV, Shelenkov AA, Evseev PV, Miroshnikov KA (2026). Novel Lytic Agrobacterium Bacteriophage Miki Representing a New Genus. Viruses 18 (9), 927
  2. Filatova MS, Evseev PV, Ignatov AN, Asmaeva PV, Chaplin AV, Miroshnikov KA (2026). Type-Strain-Anchored Phylogenomics Reveals Taxonomic Discordance and Functional Variation in Agrobacterium. Int J Mol Sci 27 (20), 9210