Лаборатория ДНК маркеров растений

Заведующий: Мартынов Виктор Викторович, кандидат биол. наук эл. адрес martynov.v­ik@gmail.com

Сотрудники лаборатории:

Мария Павловна Бекетова, с.н.с., канд. биол. наук,
Валерий Константинович Вишниченко, в.н.с., канд. биол. наук,
Екатерина Андреевна Соколова, с.н.с., канд. биол. наук,
Эмиль Ефимович Хавкин, г.н.с. доктор биол. наук, профессор,
Вера Константиновна Чижик, с.н.с., канд. биол. наук

Основные направления исследований

Комплексное исследование молекулярных механизмов устойчивости картофеля, томата и диких видов Solanum к фитофторозу.
Для защиты от фитофтороза растения картофеля и томата имеют в своем геноме гены устойчивости - R гены, которые были интрогрессированы в культурные сорта из родственных диких видов рода Solanum. Устойчивость, даваемая R генами, обеспечивается за счет того, что кодируемы ими рецепторные белки специфично распознают эффекторные белки, секретируемые Phytophthora infestans во время заражения. В результате этого распознавания развивается гиперчувствительный ответ, и растение сохраняет устойчивость к патогену. Эффекторные белки в геноме P. infestans кодируются генами вирулентности (Avr генами). «Гонка вооружений» между патогеном и хозяином и их коэволюция привели к возникновению значительного полиморфизма Avr генов и появлению вариантов, которые кодируют эффекторы, избегающие распознавания, в результате чего устойчивость растения преодолевается. Таким образом, для эффективной борьбы с фитофторозом необходим постоянный поиск новых эффективных генов устойчивости, а также знания о динамике репертуара и аллельного разнообразия Avr генов в популяциях P. infestans. В нашей лаборатории мы проводим исследование структурного и функционального полиморфизма как генов устойчивости растений рода Solanum, так и генов вирулентности P. infestans с цель создания эффективных ДНК маркеров для упреждающей и интрогрессивной селекции картофеля и томата на устойчивость к фитофторозу.

Изучение видового разнообразия грибов рода Fusarium, вызывающих заболевания овощных культур, с применением молекулярных методов исследования
По современным оценкам род Fusarium насчитывает несколько сотен видов. Многие из этих видов являются возбудителями заболеваний сельскохозяйственных культур. В частности, они вызывают такие заболевания как фузариозное увядание и разнообразные фузариозные гнили, которые наносят большой экономический ущерб растениеводству. Для успешной борьбы с фузариозами в овощеводстве нужно создавать устойчивые сорта овощных культур. При этом для эффективной селекции на устойчивость к фузариозу необходимо точное определение видового состава патокомплекса грибов рода Fusarium, паразитирующих на различных хозяйственно значимых культурах. Однако видовая идентификация грибов рода Fusarium, особенно при работе с близкородственными видами, зачастую затруднена вследствие высокого сходства ключевых морфологических структур. В своих исследованиях мы проводим молекулярную идентификацию видов рода Fusarium, основанную на анализе полиморфизма ДНК, используя для этого локусы EF1α – фактора элонгации трансляции 1 альфа, RPB2 –второй субъединицы РНК полимеразы β-tub – бета-тубулина, lys2 – аминоадипат-редуктазы, CYP51C – стерол-14-деметилазы, PHO –фосфатпермеазы, ITS – межгенных спейсеров генов, кодирующих субъединицы рибосом, а также последовательности генов, кодирующие некоторые фузариотоксины. Целью данных исследований является разработка простых и надежных технологий, позволяющих быстро проводить идентификацию видов Fusarium, вызывающих заболевания овощных культур. Такие технологии могут применяться для выявления структуры патокомплексов и отслеживания происходящих в них изменений во времени и пространстве, а также в рамках опережающей селекции на устойчивость к этим фитопатогенам.

Избранные публикации лаборатории

Fadina O.A., Beketova M.P., Kuznetsova M.A., Rogozina E.V., Khavkin E.E. Polymorphisms and evolution of Solanum bulbocastanum genes for broad-spectrum resistance to Phytophthora infestans. Russ. J. Plant Physiol. 2019, 66, 950-957 doi: 10.1134/S1021443719060062

Martynov V. Chizhik, V., Sokolova, E., Kuznetsova, M., Khavkin, E. Polymorphism of avirulence genes in potato late blight pathogen Phytophthora infestans as characterized by SSCP analysis// Agri Gene. –2019. – С. 100093. https://doi.org/10.1016/j.aggene.2019.100093

Мартынов В.В., Чижик В.К. Генетика взаимодействия патоген-хозяин на примере фитофтороза картофеля// Генетика. – 2020. – Т. 56. – № 3. – С. 251-259. doi: 10.31857/S0016675820030108

Хавкин Э.Е. Молекулярный диалог растений с патогенами: Эволюция, механизмы и практическое использование. Физиология растений, 2021, том 68, № 2, с. 115–131. doi: 10.31857/S001533032102007X

Rogozina, E.V.; Beketova, M.P.; Muratova, O.A.; Kuznetsova, M.A.; Khavkin, E.E. Stacking Resistance Genes in Multiparental Interspecific Potato Hybrids to Anticipate Late Blight Outbreaks. Agronomy, 2021, vol. 11, 115. https://doi.org/10.3390/agronomy11010115.

Beketova, M.P.; Chalaya, N.A.; Zoteyeva, N.M.; Gurina, A.A.; Kuznetsova, M.A.; Armstrong, M.; Hein, I.; Drobyazina, P.E.; Khavkin, E.E.; Rogozina, Е.V. Combination Breeding and Marker-Assisted Selection to Develop Late Blight Resistant Potato Cultivars. Agronomy 2021, 11, 2192. https://doi.org/10.3390/ agronomy11112192

Martynov, V. V., Chizhik, V. K. The Study of Polymorphism of the ipiO Gene Family in Oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary in the Moscow Region Population Using SSCP Analysis. Russian Journal of Genetics, 2021. – V. 57. – P. 408-415. https://doi.org/10.1134/S1022795421040086.

Мартынов В. В., Козарь Е. Г., Енгалычева И. А. Особенности первичной структуры гена Ph-3, выявленные при создании нового маркера устойчивости томата к фитофторозу. Сельскохозяйственная биология, 2022. том 57, №5, с. 954-964. Doi: 10.15389/agrobiology.2022.5.954rus

Чижик В.К., Мартынов В.В. Применение SSCP-анализа генов вирулентности для изучения популяций Phytophthora infestans. Биотехнология, 2022, том 38, № 6, с. 112–120. DOI: 10.56304/S0234275822060059

Rogozina E.V., Gurina A.A., Chalaya N.A., Zoteyeva N.M., Kuznetsova M.A., Beketova M.P., Muratova O.A., Sokolova E.A., Drobyazina P.E., Khavkin E.E. Diversity of Late Blight Resistance Genes in the VIR Potato Collection // Plants. 2023. V. 12(2). p. 273. https://doi.org/10.3390/plants12020273.

Martynov V., Beketova M. New homologues of the Rpi-chc1 gene in wild and cultivated Solanum species // Crop Breeding and Applied Biotechnology. 2023. V. 23(3). e45152337. DOI:http://dx.doi.org/10.1590/1984-70332023v23n3a30.

Engalycheva I., Kozar E., Frolova S., Vetrova S., Tikhonova T., Dzhos E., Engalychev M., Chizhik V., Martynov V., Shingaliev A., Dudnikova K., Dudnikov M., Kostanchuk Y. Fusarium Species Causing Pepper Wilt in Russia: Molecular Identification and Pathogenicity // Microorganisms. 2024. V. 12 (2). p. 343. https://doi.org/10.3390/microorganisms12020343.

Vetrova S., Alyokhina K., Engalycheva I., Kozar E., Mukhina K., Sletova M., Krivenkov L., Tikhonova T., Kameneva A., Frolova S., Chizhik V., Martynov V. Identification and Pathogenicity of Fusarium Species Associated with Onion Basal Rot in the Moscow Region of Russian Federation // Journal of Fungi. 2024. V. 10(5). p. 331. https://doi.org/10.3390/jof10050331.

Chizhik V.K., Kuznetsova M.A., Rogozina E.V., Martynov V.V. Polymorphism of Avr Genes in Russian Populations of Phytophthora infestans // Journal of Phytopathology. 2024. 172(5), e13400. https://doi.org/10.1111/jph.13400.