Том 59, № 3 (2023)

Фитопатогенные грибы представляют угрозу продовольственной безопасности, ограничивая биологический потенциал сельскохозяйственных культур и снижая качество получаемой продукции. На современном этапе разрабатываются методы защиты растений, основанные на естественном системном и клеточном фитоиммунитете, где особое место занимает уникальный механизм, описываемый термином “РНК-интерференция” (РНКи). Природный механизм РНКи, обеспечивая регуляцию экспрессии генов-мишеней гомологически зависимым образом с вовлечением белкового комплекса, обозначенного как RISC (RNA-induced silencing complex — РНК-индуцируемый сайленсинговый комплекс), с одной стороны защищает растения от патогенов, но с другой – патогены используют его как фактор вирулентности. Описаны случаи двустороннего обмена малых РНК между растениями и поражающими их грибными патогенами посредством внеклеточных везикул. В обзоре обсуждается роль малых РНК, а также белков DCL, AGO и RdR в ответе растений на инфицирование патогенными грибами и оомицетами и перспективы использования механизма РНКи при создании экологически безопасных, современных препаратов для защитных мероприятий.

Выявлены особенности реактивации “некультивируемых” клеток (НК) Mycobacterium tuberculosis (МТБ) для последующего размножения в жидкой среде, а также предложен подход количественной детекции таких клеток культуральными методами. После инокулирования, полученных in vitro НК МТБ в стандартную жидкую среду Сотона, наблюдалась продолжительная (до 20 сут) лаг-фаза, при которой размножение клеток отсутствовало. В течение лаг-фазы клетки секретировали вещества неустановленной природы, тормозящие или полностью прекращающие реактивацию и рост культур при исходных концентрациях НК выше 10⁷–10⁸ кл./мл. Введение мясопептонного бульона (3.25 г/л) в стандартную среду Сотона со сниженной в 10 раз концентрацией глицерина существенно стимулировало реактивацию и размножение НК при их инокулировании в концентрациях выше порогового значения. Такая модификация состава среды позволяла выявлять до 10³ раз больше клеток в популяции МТБ методом наиболее вероятного числа клеток (НВЧК). Увеличение числа детектируемых НК в популяции (в среднем 2.5 порядка) достигалось также добавлением в среду для реактивации рекомбинантного белка RpfB (5 нг/мл), одного из белков семейства Rpf – факторов реактивации покоящихся бактерий. Возможно, действие Rpf связано с продуктами его ферментативной активности, поскольку увеличение НВЧК в популяции НК наблюдалось также при добавлении продуктов гидролиза пептидогликана (ПГ) микобактерий, полученных совместным действием RpfB и эндопептидазы RipA. Подобный эффект оказывало также добавление озвученных фрагментов пептидогликана (ФПГ) в концентрации до 1 мкг/мл. Полученные результаты могут быть использованы в качестве подходов для оптимизации состава жидких сред и условий культивирования с целью выявления возбудителя туберкулеза в состоянии “некультивируемости” в клинических образцах.

Корни растений выделяют в ризосферу различные органические вещества, которые являются источником питания для микроорганизмов и во многом определяют характер растительно-микробных взаимодействий. У десяти современных сортов пшеницы был определен состав основных фракций корневых экссудатов: аминокислоты, органические кислоты и сахара. Выявлены достоверные качественные и количественные различия между сортами по отдельным компонентам экссудатов, которые обуславливали особенности кластеризации сортов по данному признаку. Обнаружены взаимосвязи между экссудацией и эффективностью взаимодействия растений с ростостимулирующей ризобактерией Pseudomonas fluorescens SPB2137 и фитопатогенным грибом Fusarium culmorum 30 в лабораторных системах, а также с устойчивостью сортов к заболеваниям в полевых условиях. Численность P. fluorescens SPB2137 в корневой зоне положительно коррелировала с количеством многих, выделяемых корнями аминокислот, а также мальтозы. Стимулирующий эффект ризобактерий на рост корней положительно коррелировал с количеством выделяемой глюкозы и мелибиозы. Взаимосвязи между характером корневой экссудации и колонизацией корней или поражаемостью сортов F. culmorum 30 не обнаружено. Проведён анализ корреляций между заболеваемостью сортов пшеницы в полевых условиях и интенсивностью экссудации определённых веществ, а также с индексом биокомпозиции экссудации аминокислот. Обсуждается роль компонентов корневых экссудатов в формировании эффективных растительно-микробных систем.

Предложен новый метод выделения ДНК из растений, на примере дикорастущего винограда Vitis amurensis Rupr., для дальнейшей подготовки библиотек для метагеномного анализа эндофитов. Метод основан на выделении ДНК недорогостоящим ЦТАБ-методом с дополнительной стадией очистки ДНК с использованием кремнеземных спин-колонок (ЦТАБ-спин метод). Проведен сравнительный анализ результатов метагеномного анализа эндофитов на ДНК, выделенной предложенным ЦТАБ-спин методом и с использованием коммерческого набора ZymoBIOMICS DNA Miniprep (Zymo Research, США). Установлено, что при использовании ЦТАБ-спин метода количество последовательностей участка 16S рРНК и многообразие родов бактерий было в 2.8 и 1.2 раза больше соответственно, чем при использовании набора ZymoBIOMICS. В то же время, количество последовательностей участка межгенного спейсера ITS1 и биоразнообразие эндофитных грибов значительно не отличались при экстракции ДНК двумя способами. Таким образом, предложенный метод выделения ДНК для метагеномного анализа является доступной и эффективной альтернативой коммерческим наборам по выделению ДНК растений для методов секвенирования нового поколения.

Проведено исследование отклика сенсорного элемента на основе полидифениленфталида на изменение состава воздушной среды при культивировании бактерий Enterobacter asburiae UOM 3 в жидкой питательной среде. Регистрацию изменения сопротивления сенсорного элемента в ответ на выделяемые бактериальными клетками летучие органические соединения проводили путем измерения вольт-амперных характеристик через заданные промежутки времени. Результаты показали взаимосвязь между количеством бактерий и изменением сопротивления сенсорного элемента, обусловленное выделением продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. При увеличении титра бактерий на 3 порядка сопротивление сенсора под воздействием накопленных в среде летучих органических соединений уменьшилось на 2 порядка. Предполагается, что сенсоры на основе полидифениленфталида могут использоваться для установления наличия микроорганизмов в различных материалах и средах.

В работе предложена методика быстрого иммуноферментного анализа (ИФА) для определения дибутилфталата (ДБФ) в фруктовых соках, основанная на конкурентном взаимодействии между свободным и связанным антигеном за центры связывания специфических антител. Изучены аналитические характеристики метода в различных кинетических режимах проведения стадии конкуренции. Установлены оптимальные условия, обеспечивающие минимальный предел обнаружения и высокую точность измерений. Выбрана продолжительность конкурентной стадии ИФА – 30 мин. Диапазон определяемых концентраций ДБФ составил от 0.37 до 68.34 нг/мл; предел обнаружения – 0.08 нг/мл. Выбран режим экстрагирования ДБФ, для которого показана эффективность предложенного ИФА при тестировании фруктовых соков.