29.03.2022 №13

image

Изучение биотехнологического потенциала перспективных штаммов ризобактерий методом полногеномного секвенирования.

Результаты этого исследования нашли отражение в кандидатской диссертации Анны Муратовой из Института микробиологии НАН Беларуси. Работу молодой ученый успешно защитила в декабре прошлого года, а в этом месяце Президиум ВАК утвердил положительное решение о присуждении Анне ученой степени кандидата биологических наук.

Науку Анна Муратова полюбила благодаря инициативным, увлеченным биологией профессионалам. Вначале интерес к предмету прививала педагог в Клецком районном общеобразовательном лицее Татьяна Пузина, затем – преподаватель кафедры микробиологии биологического факультета БГУ, доктор биологических наук, профессор Марина Титок. Именно Марине Алексеевне – своему первому научному руководителю – девушка обязана решением связать свою жизнь с научной деятельностью.

Выпускница университета пришла работать в лабораторию «Центр аналитических и генно-инженерных исследований» Института микробиологии НАН Беларуси, окончила магистратуру при Институте подготовки научных кадров НАН Беларуси и аспирантуру при Институте микробиологии, защитила кандидатскую диссертацию «Молекулярно-генетический анализ бактерий Pseudomonas brassicacearum БИМ В-446 Д с антимикробной и фитостимулирующей активностью».

«В связи с развитием «зеленой» экономики актуальность приобретают биопрепараты для защиты растений на основе штаммов ризобактерий. Это альтернатива химическим пестицидам. Они не фитотоксичны, не подавляют рост полезных почвенных микроорганизмов и не накапливаются в окружающей среде. При создании биопрепаратов для защиты сельскохозяйственных культур от фитопатогенов большое внимание уделяется бактериям рода Pseudomonas, продуцирующим широкий спектр биологически активных соединений.

Биопрепараты на основе псевдомонад безопасны для окружающей среды и используются для контроля инфекционных заболеваний растений, а также для стимуляции роста и развития сельхозкультур. Бактерии, входящие в состав таких препаратов, отбирают среди природных изолятов, опираясь на первом этапе на физиолого-биохимические свойства, но дальнейшее решение о применении штамма все чаще делается на основе результатов анализа структуры их геномов. Такой современный подход – предпочтительный, поскольку наличие полной информации об организации генетического материала позволяет избежать непредусмотренных последствий при внесении подобных микроорганизмов в природную среду обитания. Генетический анализ в масштабах всего генома позволяет выявить все гены, продукты которых участвуют в процессе антагонизма и научно обосновать биобезопасность штамма для последующего коммерческого использования», – поясняет Анна Алексеевна.

Объектом ее исследований стали бактерии P. brassicacearum S-1 (номер в Белорусской коллекции непатогенных микроорганизмов – БИМ В-446 Д) – антагонисты фитопатогенов сельскохозяйственных культур. Данный штамм – основа биопрепарата «Экогрин», который был разработан в Институте микробиологии и успешно применяется для защиты от патогенов овощных и зеленных культур в условиях малообъемной гидропоники. Анна Алексеевна участвовала в проведении детального молекулярно-генетического и функционального анализа генома штамма P. brassicacearum S-1 и определении генов, продукты которых составляют биотехнологический потенциал изучаемых бактерий. В результате исследований получили штамм P. brassicacearum S-1-groEL2 – высокоактивный продуцент 2,4-диацетилфлороглюцинола (метаболит с широким спектром антимикробного действия, в 46 раз превышает исходный штамм по уровню продукции антибиотика), что позволяет использовать его как основу для производства новых типов биопрепаратов или повышения эффективности существующих.

«Впервые установлена роль ряда генов, которые не входят в состав описанных кластеров, но способны опосредованно влиять на антимикробную активность, подвижность или способность к флуоресценции у изучаемого штамма. Также были разработаны штаммоспецифичные праймеры, с помощью которых можно проводить молекулярно-генетическую верификацию микробной основы биопрепарата “Экогрин”», – рассказывает молодой ученый.

Научный руководитель диссертационной работы, заведующий лабораторией «Центр аналитических и генно-инженерных исследований» Института микробиологии Леонид Валентович считает А. Муратову целеустремленным и инициативным работником с необходимой теоретической подготовкой, способным к быстрому обучению. «Практическая значимость ее работы подтверждена фактами: нуклеотидная последовательность генома бактерий P. brassicacearum S-1 депонирована в международную базу данных GenBank NCBI; результаты используются в учебном процессе на кафедре молекулярной биологии биологического факультета БГУ и внедрены в научно-исследовательский процесс Института микробиологии; разработаны методические указания по использованию набора праймеров для идентификации в геномах бактерий рода Pseudomonas генов биосинтеза вторичных метаболитов с антимикробной активностью и модифицирован метод безмаркерного мутагенеза бактерий для получения множественных нокаутов генов без внесения дополнительных генетических детерминант», – подытожил Л. Валентович.

Актуальные исследования молодого ученого продолжаются. Сейчас А. Муратова работает над оптимизацией условий проведения сепиолитной трансформации модельных микроорганизмов с целью повышения эффективности этого метода по проекту, выполняемому по подпрограмме «Инновационные биотехнологии» Государственной программы «Наукоемкие технологии и техника» на 2021–2025 годы.

Елена ПАШКЕВИЧ

Фото автора, «Навука»