Российско-немецкий грант по изучению капустных культур: нюансы работы от молодого ученого

Ученые ВИР им. Н.И. Вавилова вместе с коллегами из Института овощных и декоративных культур им. Лейбница (Германия) изучают биологически активные вещества, которые помогают растениям капустных культур защищаться от насекомых-вредителей. Работы проходят в рамках гранта РФФИ и Немецкого научно-исследовательского сообщества (DFG), полученного в начале 2021г. (грант рассчитан на 3 года).

Осенью 2021 года Анастасия Курина, научный сотрудник отдела генетических ресурсов овощных и бахчевых культур ВИР провела полтора месяца в Германии, работая над очередным этапом проекта. Мы попросили Анастасию рассказать, как проходила эта работа.

«На начальном этапе мы отобрали 30 (из 100) образцов капустных культур из коллекции ВИР им. Н.И. Вавилова, контрастных по устойчивости к вредителям – капустной моли и совке, которые были выращены в 3-х разных географических зонах (в Санкт-Петербурге, Адыгее и Мурманской области) и были дважды искусственно заражены. Мы провели иммунологическую оценку и сделали их биохимический анализ в отделе биохимии ВИР.

В Германии я проводила анализ отобранных образцов азиатской капусты на количественное и качественное содержание глюкозинолатов и продуктов их распада. Это вторичные метаболиты, которые растение синтезирует для взаимодействия с окружающей средой. Они придают капусте горький вкус и запах, который отпугивает насекомых.

Институт овощных и декоративных культур им. Лейбница (Гросберен, Германия) специализируется на фундаментальных и прикладных исследованиях, направленных на устойчивое производство овощных и декоративных растений и рациональное использование природных ресурсов. Они отработали и модифицировали методики по определению глюкозинолатов и продуктов их распада, в том числе и те, которым я обучалась.

Коллеги помогли мне освоить методики определения глюкозинолатов и продуктов их распада в первую неделю, потом я уже работала самостоятельно в удобном для себя режиме. Учитывая необходимую повторность анализа для всех условий выращивания, общий объем исследованного материала составил 770 образцов.

Для примера, пробоподготовка образцов для определения продуктов распада глюкозинолатов включала в себя гомогенизацию растительного материала до состояния порошка, экстракцию с помощью дихлорметана (работать с ним нужно обязательно в специальных средствах защиты), центрифугирование и фильтрацию полученного осадка с использованием стеклянных пипеток, ваты и сульфата натрия (на фотографии). Получившийся экстракт сушился азотом до объема 20 мкл и переносился в специальные пробирки (виалы) для работы на хроматографе.

Сейчас мы сопоставляем полученные данные иммунологической оценки образцов с данными биохимического анализа, которые получили в Германии. Мы ищем разницу в химическом составе между образцами контрастными по устойчивости к вредителям.

Скоро предстоит еще одна поездка в Германию. Где мы будем выполнять протеомный анализ для поиска и идентификации специфических белков, экспрессирующих гидролиз глюкозинолатов».

Ученые ожидают, что результаты этого проекта позволят получить знания о роли вторичных метаболитов в защите растений, возможности сочетания в одном генотипе различных механизмов биохимической устойчивости, распространении основных вредителей капустных культур в разных регионах России и способах повышения устойчивости к насекомым у капустных культур.

Название проекта «Функциональный анализ продуктов распада глюкозинолатов в связи с устойчивостью к вредителям Brassica rapa», № 21-516-12001, руководитель – Анна Артемьева, заведующая отделом генетических ресурсов овощных и бахчевых культур ВИР им. Н.И. Вавилова.

(Источник: отдел управления проектами Федерального исследовательского центра «Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова». Автор фото: Анастасия Курина, ВИР им. Н.И. Вавилова).