Эволюция микробно-растительных симбиозов: филогенетические, популяционно-генетические и селекционные аспекты
жүктеу/скачать 4.14 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Научный консультант
- Ведущая организация
- Общая характеристика работы Актуальность темы.
|
Санкт-Петербургский государственный университет На правах рукописи Проворов Николай Александрович Эволюция микробно-растительных симбиозов: филогенетические, популяционно-генетические и селекционные аспекты Специальность 03.00.15 – генетика Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук в форме научного доклада Санкт-Петербург 2009 Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии Россельхозакадемии Научный консультант академик Россельхозакадемии, доктор биологических наук, профессор Игорь Анатольевич Тихонович Официальные оппоненты член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, профессор Илья Артемьевич Захаров-Гезехус академик Россельхозакадемии, доктор биологических наук, профессор Марк Михайлович Левитин доктор биологических наук, профессор Константин Васильевич Квитко Ведущая организация Биологический факультет Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова Защита состоится “____” ______________ 2009 г. в “____” часов на заседании Диссертационного совета Д 212.232.12 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034 Университетская наб., д. 7/9, кафедра генетики и селекции, аудитория №1. Автореферат разослан “____” ______________ 2009 г. Ученый секретарь Диссертационного совета Д 212.232.12 кандидат биологических наук ____________________ Л.А. Мамон Общая характеристика работы Актуальность темы. Генетика симбиотических систем привлекает в настоящее время огромное внимание биологов как принципиально новое направление исследований, связанное с выходом всех направлений генетического анализа (классический, молекулярный, популяционный) на уровень межвидовых взаимодействий. Симбиозы – чрезвычайно удобные модели для развития экологической генетики, изучающей взаимное влияние генетических процессов и определяемых ими отношений организмов с внешней средой (Инге-Вечтомов, 1999). Применительно к симбиозам решение этой задачи подразумевает анализ генетических эффектов и экологических последствий, которые вызывают молекулярные процессы в тесно интегрированной надорганизменной генной системе. Изучая эти процессы, генетика симбиоза вносит в биологию уникальный вклад, обеспечивая системное использование молекулярных и экологических подходов и открывая возможность для разработки ряда дискуссионных проблем эволюционного учения (соотношение адаптивной и прогрессивной эволюции, становление отношений мутуализма и биологического альтруизма, действие отбора в надорганизменных системах). Изучение эволюции симбиоза восходит к трудам А. де Бари (de Bary, 1879), который определил его как “сожительство разноименных организмов”, включающее эволюционно связанные мутуалистические и антагонистические отношения. Наилучшими моделями для анализа эволюционной генетики симбиоза оказались бактерии, взаимодействующие с эукариотами, в первую очередь с растениями и животными. Среди них наиболее изучены клубеньковые бактерии (ризобии) – азотфиксирующие симбионты бобовых, которые доступны для детального молекулярного и популяционно-генетического анализа (Симаров и др., 1990; Young, 1992; Spaink et al., 1998; Jones et al., 2007). Активное изучение генетики взаимодействия со стороны растений-хозяев позволяет приступить к анализу эволюции симбиоза как надорганизменной генетической системы, которая по уровню своей целостности приближается к геному свободноживущего (унитарного) организма (Тихонович, Проворов, 2003). Использование филогенетических, популяционно-генетических и молекулярных подходов позволяет изучать симбиоз как продукт коэволюции партнеров, которая представляет собой совокупность макро- и микро-эволюционных процессов, осуществляемых в генетически интегрированных биосистемах (Проворов, 2001а). Однако, комплексное использование этих подходов ранее не проводилось, что существенно ограничивает возможности для выяснения взаимосвязей между эволюционными процессами, осуществляемыми на разных уровнях организации симбиоза: молекулярном, морфо-физиологическом и популяционном. Наименее изученными остаются генетические механизмы эволюции мутуалистических симбиозов, которые, повышая экологическую приспособленность всех взаимодействующих партнеров, играют ключевую роль в формировании природных экосистем и экологически устойчивых агроценозов. Недостаточная разработанность эволюционных основ симбиоза является причиной того, что знания о генетике надорганизменных систем мало используются для их улучшения и практического использования. В то же время, потенциальный вклад эволюционной генетики симбиоза в практику очень велик. Областью ее применения является, в первую очередь, сельское хозяйство, где микробно-растительные системы, улучшенные с помощью генетических методов, представляют собой реальную альтернативу широкомасштабному применению минеральных удобрений и пестицидов, которые являются основными источниками загрязнения биосферы. Поэтому весьма актуальна задача повышения эффективности микробно-растительных симбиозов, определяемой как влияние симбиотического взаимодействия на экологическую приспособленность (продуктивность) партнеров (Douglas, 1994). Исходя из представлений о селекции как об эволюции, направляемой человеком (Вавилов, 1934), а также о возможности экстраполяции знаний о механизмах искусственной эволюции, происходящей при доместикации и селекции хозяйственно-ценных организмов, на естественные эволюционные процессы (Дарвин, 1991), мы вправе сформулировать задачу сравнительного изучения механизмов, лежащих в основе естественной и искусственной эволюции симбиозов. Такой подход позволяет использовать в селекционной, генно-инженерной и биотехнологической практике знания о природных коэволюционных процессах, которые направлены на максимально полное проявление адаптивного потенциала растений. Эти знания должны быть востребованы и при оценке эколого-генетических последствий широкомасштабного использования симбиотических организмов, в том числе и созданных генетическими методами, для конструирования высокопродуктивных, экологически безопасных агроценозов. жүктеу/скачать 4.14 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|