| 16. |
Аннотация |
Суровая засуха – один наиболее деструктивных климатических факторов для жизнедеятельности растений, в связи с чем способность адаптироваться к дефициту воды, всё чаще возникающему вследствие изменений климата, является необходимым условием выживания, сохранения генотипа и поддержания разнообразия растений. Научной проблемой, на решение которой направлен Проект, является поиск молекулярных механизмов уникальной устойчивости к обезвоживанию лишайников - симбиотических организмов, эффективно выживающих в крайне неблагоприятных условиях среды. Устойчивость лишайников к обезвоживанию довольно подробно изучена на биохимическом уровне, однако основные молекулярно-генетические механизмы остаются неизученными. Крайне ограниченная информация о стресс-индуцированных изменениях транскриптома в лишайниках в целом, вероятно, связана с ограниченным числом секвенированных геномов мико- и фотобинтов лишайников. Лишайники доминируют на территориях наземных экосистем с суровым климатом, например, в качестве компонентов пустынь, бореальных, арктических и антарктических регионов, благодаря своим механизмам устойчивости. Главная цель Проекта – расшифровка молекулярных механизмов устойчивости лишайников к обезвоживанию путем анализа изменений в экспрессии генов, составе метаболитов и состоянии внутриклеточной воды, индуцированных обезвоживанием и последующей регидратацией, в талломах двух видов листоватых эпифитных лишайников, различающихся по устойчивости к действию стрессовых факторов. Лишайник Lobaria pulmonaria чувствителен к изменениям климата и антропогенному воздействию на окружающую среду. Напротив, Xanthoria parietina характеризуется высокой устойчивостью к стрессовым воздействиям. Актуальным аспектом планируемого исследования является анализ дифференциальной экспрессии генов мико- и фотобионтов лишайников в условиях обезвоживания / регидратации. Для исследования изменений транскриптома мико- и фотобионтов лишайников будет применена технология высокопроизводительного секвенирования, биоинформатический анализ, количественная ПЦР. Наряду с этим, будет проведен анализ физиологического состояния этих двух видов лишайников, включая оценку редокс-статуса, энергетического статуса, содержания воды, проницаемости мембран, при действии обезвоживания / регидратации. Среди факторов, вносящих вклад в формирование стрессовой устойчивости лишайников, особое место занимают уникальные вторичные метаболиты, в том числе разнообразные по структуре терпены, фенолы, необычные жирные кислоты, пигменты. Одной из задач Проекта является изучение изменений в составе и количестве отдельных классов метаболитов, в частности, углеводов и продуктов ацетатно-малонатного и шикиматного путей, в L. pulmonaria и X. parietina, подверженных обезвоживанию / регидратации. Совершенно неизученным ранее аспектом является возможная роль пигментов меланина и париетина в формировании устойчивости лишайников к обезвоживанию. Фотопротекторная функция этих пигментов, синтез которых стимулируется при действии солнечной радиации, меланина в L. pulmonaria и париетина в X. parietina, продемонстрирована ранее в ряде работ, в том числе в наших исследования. С использованием диэлектрической спектроскопии будет проанализировано, могут ли эти пигменты, наряду с другими метаболитами, вносить вклад в связывание и состояние внутриклеточной воды в лишайниках. Использование современных технологий позволит выявить неизвестные ранее молекулярные мишени для формирования устойчивости лишайников к обезвоживанию и восстановлению метаболизма при регидратации. Знание о молекулярных механизмах, обеспечивающих засухоустойчивость лишайников, может быть использовано в мероприятиях по селекции и производству устойчивых к обезвоживанию сельскохозяйственных растений. Это обуславливает перспективность планируемого исследования, как с фундаментальной, так и прикладной точки зрения. |