Ученица СУНЦ НГУ помогла описать ДНК возбудителя инфекции у сибирской пшеницы
Учащаяся СУНЦ НГУ Елена Бабурова приняла участие в первом для Сибири ДНК-исследовании стеблевой ржавчины, поражающей посевы пшеницы. Работа школьницы заняла первое место на прошедшей МНСК, а результаты исследований помогут ученым Института цитологии и генетики СО РАН в создании тест-наборов на патоген.
Ученица 11-го класса СУНЦ НГУ Елена Бабурова стала участницей исследования в рамках нового для Института цитологии и генетики направления, связанного с разработкой устойчивых к болезням сортов пшеницы. Известно, что именно болезни, которые вызываются грибными патогенами, сейчас являются основной причиной потери урожая пшеницы. Так, некоторые грибные патогены при благоприятных условиях в течение одного сезона могут заразить значительную территорию (т. к. эпифитотия). Один из таких грибов – стеблевая ржавчина (Puccinia graminis). С 2009 г. в Сибири уже случалась серия эпифитотий с ее участием. Однако самая масштабная эпифитотия произошла в 1999 году в Африке, когда от патогена страдали даже устойчивые к нему сорта пшеницы (тогда погибло 80 % урожая). Этот мутировавший патогенный гриб, т. н. раса Ug99, начал распространение и в другие регионы. Поэтому перед сибирскими учеными встала задача: создать новые сорта пшеницы, устойчивые к мутирующим патогенам.
– Задача лаборатории молекулярной фитопатологии, в которой работала Лена, – следить за изменчивостью ДНК, за расовым составом стеблевой ржавчины в регионе, – объясняет научный руководитель, кандидат биологических наук Екатерина Сергеевна Сколотнева. – Работа с карантинным грибом ведется по международным стандартам. Например, мы всегда надеваем защитные костюмы, чтобы не вынести споры ржавчины наружу. В лаборатории мы в основном занимались экспериментами, а теорию объясняли параллельно. Лена все схватывала налету, читала литературу, которую мы ей давали. Качества исследователя в Лене есть, это очень приятно отметить.
Елена Бабурова изучала выделенный доминантный штамм стеблевой ржавчины P.graminis f. sp. tritici, предлагая ему разные генотипы растений, чтобы определить, какие из них будут устойчивы к патогену. Также школьница изучала особенности ДНК этого гриба.
– Я увлекаюсь молекулярной биологией, но при этом мне хотелось поработать с живым объектом. И то, и другое присутствует в данном исследовании. Очень заразительна была и заинтересованность Екатерины Сергеевны этой работой, – рассказывает Елена Бабурова. – Самой сложной для меня стала начальная подготовка. Я никогда раньше не сталкивалась со стеблевой ржавчиной, да и вообще не интересовалась паразитическими грибами. Для работы же требовалось знание довольно сложного жизненного цикла и некоторых специфичных терминов.
Работа, в которой участвовала ученица СУНЦ НГУ, стала первым в Сибири исследованием особенностей ДНК стеблевой ржавчины. Вклад Елены Бабуровой помог ученым определить, какие генотипы растений будут устойчивы к доминантной расе патогена. Эта информация имеет большое значение для селекционеров. Кроме того, благодаря полученной характеристике расы по полиморфизму ДНК ученые могут однозначно утверждать: сейчас в Западной Сибири нет расы Ug99, которая представляет глобальную угрозу для посевов пшеницы. Однако в нашем регионе есть собственные штаммы патогена, и сейчас важно определить гены устойчивости к ним. Один из таких защитных генов – Sr31, привнесенный в геном пшеницы из генома ржи.
По итогам своей работы в лаборатории Елена Бабурова представила доклад на школьной секции МНСК и заняла с ним первое место в подсекции «Общая биология».
Сейчас на основе ДНК-скрининга, который провела ученица ФМШ, ученые намерены сделать тест-набор на сибирские расы стеблевой ржавчины, чтобы в дальнейшем было проще следить за их миграцией.
– Мне хотелось бы продолжить участие в этом исследовании, ведь сейчас оно находится на очень интересной стадии – стадии прочтения рас, – добавила Елена Бабурова. После окончания СУНЦ НГУ она планирует получать образование, связанное с биологией.
МНСК – крупнейшая в Сибири ежегодная конференция для талантливых и целеустремленных студентов, аспирантов, молодых ученых и школьников. В 2020 году конференция проходит в 58-й раз. Одна из ее основных целей – привлечь молодежь к решению актуальных исследовательских задач, способствовать интеграции высшего образования и фундаментальной науки. Подсекции МНСК-2020 работали в режиме онлайн-видеоконференции на платформе Google Meet. Записи многих конференций доступны для просмотра. Тезисы докладов участников опубликованы на официальном сайте конференции.
