ИСТИНА

Задачами проекта являются изучение эволюционной геномики и молекулярной филогенетики мохообразных, групп высших растений, наиболее рано отделившимися в ходе эволюции около 470 млн. лет тому назад, и явившихся пионерами освоения растениями суши.

The objectives of the project are to study the evolutionary genomics and molecular phylogenetics of bryophytes, groups of higher plants, which were most early separated during the evolution about 470 million years ago, and were pioneers of the conquest of land by plants.

Результатом планируемых исследований явится получение новых знанией о структурно-функциональной организации генетического аппарата растений и его эволюции. Будут получены новые оригинальные данные о структуре геномов хлоропластов и митохондрий мхов, представляющих разные таксономические группы, с целью выявления закономерностей эволюции геномов органелл растений и ее возможных особенностей в различных группах мохообразных. В секвенированных геномах будет осуществлен поиск разными методами микросателлитных последовательностей, проведено сравнение эффективности предлагаемых для этой цели алгоритмов и локализации этих последовательностей. В хондриоме Brachythecium rivulare будут определены кандидатные сайты редактирования РНК.

В состав заявленного коллектива входят специалисты, имеющие опыт работ по NGS секвенированию геномов и транскиптомов различных организмов, в частности мхов, их сборке и аннотации, по компьютерной реконструкции филогении по молекулярным данным, имеющие большой опыт практиктики лабораторных работ с ДНК растений, известные бриологи-гепатологи. Выполненные коллективом исследования содержат оригинальные данные, соответствуют мировому уровню и опубликованы в ведущих отечественных и зарубежных журналах и монографиях. Результаты работ коллектива получали высокую оценку на международных конференциях с участием ведущих специалистов в области молекулярной филогенетики и бриологии.

Осуществлена реконструкция филогении мхов порядка Scoluleriales, семейств Fabroniaceae, Ditrichaceae и ему родственных. Анализы включали последовательности генов nad5, rps4, trnL-F, участков ITS и IGS1 рДНК более 160 образцов растений. Оценена значимость отдельных морфологических признаков для филогенетических реконструкций и выявить случаи параллельной эволюции морфологических признаков в разных филетических линиях. Описано новое семейство Hymenolomataceae, выявлен новый вид Fabronia и пересмотрена структура семейства Ditrichaceae. В результате анализа структуры ITS1 для большой выборки мохообразных выявлено пять высоко консервативных мотивов, предположительно связанных с процессингом пре-рРНК. Построены вторичные структуры ITS1 76 видов мохообразных и найдены основные закономерности расположения в них консервативных мотивов. Выявлено наличие чрезвычайно стабильной шпильки H1 у представителей всех семейств Hypnales и Hookeriales, но не у других мхов. Изучена структура IGS1 у 12 видов мхов рода Schistidium. Выявлены три консервативные области и две области повторов. В консервативных областях найдены видоспецифичные нуклеотидные замены и инсерции. Положение повторов видоспецифично, но их число может варьировать внутри вида и между оперонами одного образца У IGS1 Schistidium и представителей десяти других родов мхов также найдены общие консервативные мотивы.Консервативные области IGS1 разных видов Schistidium имеют видоспецифичные замены и инсерции. У ряда неродственных мхов в IGS впервые обнаружено наличие двух генов 5S рРНК, один из которых находится в обратной ориентации. Программой NPGe для митохондриальных геномов 24 видов мхов построен "нуклеотидный пангеном”– совокупность блоков выравненных последовательностей ортологичных фрагментов геномов, покрывающих все геномы. Показано, что стабильная часть митохондриального генома (232 стабильных блока) составляет, в среднем, 45% его длины. 82% позиций стабильных блоков консервативны. Идентифицировано 30 блоков с повторами длиной не менее 50 п.н. Дупликации в митохондриальных геномах мхов редки, в среднем, на геном приходится около 500 п.н. в крупных дупликациях. Процессы потери и приобретения участков ДНК в митохондриальных геномах мхов достаточно активны. Секвенирован и аннотирован митохондриальный геном мха Brachythecium rivulare из 104460 пар оснований. Проведено сравнение митохондриальных геномов B. rivulare, и четырех других мхов. Основная причина различий в длине митохондриальных геномов состоит в наличии многочисленных инделей в интронах. Идентифицированы неточности в аннотациях митохондриальных геномов сравниваемых мхов. В митохондриальном геноме B. rivulare определено содержание микросателлитов и предсказаны кандидатные сайты редактирования РНК.