Новинки Тихоновича Игоря Анатольевича

Преобразование микроорганизмов в клеточные органеллы - одно из магистральных направлений биологической эволюции. Долгое время его механизмы были недоступны для экспериментального изучения. Однако генетический анализ разнообразных симбиотических систем открыл возможность для характеристики основных этапов органеллогенеза, а также для выяснения молекулярных и экологических факторов, направляющих этот процесс. В предлагаемой монографии сделана попытка реконструкции эволюционных путей, которые связывают свободноживущие и симбиотические микроорганизмы, сохраняющие полноразмерные геномы, с клеточными органеллами, имеющими рудиментарные геномы или полностью их лишенными. Реконструкция органеллогенеза открывает возможность для решения ряда общебиологических проблем, включая возникновение клетки и ее генома, эволюционное соотношение РНК- и ДНК-геномов, а также формирование объединенных систем наследственности, характерное для различных типов межорганизменных взаимодействий.
Эти системы будут представлены нами как предмет новой дисциплины - сим- биогенетики, развитие которой показало, что факторы эволюции симбиоза выходят далеко за рамки Дарвиновской парадигмы эволюции, основанной на естественном отборе. В системах симбиоза действуют такие механизмы как пангенезис - наследование хозяином симбиотических организмов в качестве "благоприобретенных" генетических детерминант, а также межвидовой альтруизм, связанный с формированием симбионтами признаков, полезных для хозяев, но бесполезных или даже неблагоприятных для своих обладателей.
На основании результатов реконструкции органеллогенеза будут предложены подходы симбиотической инженерии - новой области биотехнологии, направленной на конструирование надорганизменных комплексов сельскохозяйственного, природоохранного и медицинского назначения.

Симбиогенез – основная стратегия органической эволюции, определяющая становление новых форм жизни и новых типов организации генетического материала. Переход организмов от факультативного взаимодействия к облигатному симбиозу спряжен с утратой ими способности к автономному существованию и с формированием надвидовых систем наследственности – функционально интегрированных симбиогеномов и структурно интегрированных хологеномов.
В монографии впервые проведена реконструкция эволюционного пути, по которому свободно живущие микроорганизмы преобразуются в строго облигатных, генетически редуцированных внутриклеточных симбионтов эукариот и далее в клеточные органеллы, в том числе и лишенные собственных геномов. Впервые показано, что симбиогенез происходит под действием особых эволюционных факторов, включая групповые формы отбора, определяющие альтруизм микросимбионтов по отношению к своим хозяевам, а также наследование ими вновь приобретенных симбиотических адаптаций. Экспериментальное и математическое моделирование этих факторов должно быть положено в основу создания новых симбиотических систем сельскохозяйственного, медицинского и природоохранного назначения.
Монография рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся изучением симбиоза, а также общими проблемами генетики и эволюционной биологии.

Настоящее пособие посвящено изложению наиболее важных проблем современной фитопатологии, прежде всего - молекулярных аспектов взаимоотношений растений и их паразитов. Молекулярные исследования механизмов фитоиммунитета позволили найти общие каналы эволюции иммунитета у растений, беспозвоночных и позвоночных животных и аргументировать наличие общей теории иммунитета. Молекулярные исследования показали также, что в основе рецепторных механизмов и сигнальной трансдукции растений, приводящих к паразитизму или симбиозу, нет принципиальных различий. Наконец, молекулярные исследования взаимодействий паразитов и растений привели к созданию нового поколения химических средств защиты растений - экологически безопасных, неспецифических и персистентных. Все эти вопросы находятся в центре внимания книги. Кроме того, отдельные главы посвящены современным методам диагностики болезней растений, которые также широко используются при диагностике болезней животных и человека; общности реакции сверхчувствительности растений и апоптоза животных; экологическим аспектам болезней растений (новейшие данные свидетельствуют, что без паразитов не может стабильно существовать ни один биоценоз) и другим вопросам.

Книга предназначена для преподавателей, аспирантов и студентов классических университетов и сельскохозяйственных вузов, а также для научных сотрудников, работающих в области фитопатологии, защиты растений и сельскохозяйственной биотехнологии.

В монографии представлены результаты эколого-генетического и молекулярного изучения симбиозов, образуемых растениями с микроорганизмами, которые обеспечивают питание растений, их устойчивость к патогенам и вредителям. На примере азотфиксирующих симбиозов, микоризы, эндофитных и эпифитных ассоциаций, образуемых растениями с бактериями и грибами, показано, что развитие симбиозов включает сигнальные взаимодействия партнеров, формирование новых тканевых и клеточных структур, а также метаболическую интеграцию, определяющую расширение адаптивных возможностей взаимодействующих организмов. На основе знаний о генетической и молекулярной природе микробно-растительных взаимодействий сформулированы основные положения симбиогенетики - новой дисциплины, которая выполняет интегрирующую роль в развитии современной биологии и необходима для создания новых систем экологически безопасного сельского хозяйства, основанных на замещении минеральных удобрений и пестицидов микробиологическими препаратами. Монография рассчитана на широкий круг специалистов, работающих в различных областях фундаментальной и прикладной биологии, а также на студентов и аспирантов, обучающихся по специальностям "генетика", "молекулярная биология", "микробиология", физиология и биохимия растений", "экология".

Генетика развития растений является одним из наиболее бурно развивающихся направлений современной генетики, которое имеет огромное фундаментальное и прикладное значение. В настоящее время в ряде отечественных вузов биологического и сельскохозяйственного профиля осуществляется подготовка специалистов для работы в различных областях биологии и генетики развития растений, однако учебная литература на русском языке по данным вопросам практически полностью отсутствует. Этим и объясняется выпуск учебника по генетике развития растений. Авторы прекрасно понимают, что изложенный материал устаревает и каждый день появляются все новые и новые факты. Однако он может стать основой для пополнения знаний в этой области генетики.
В учебнике изложены современные представления о закономерностях морфогенеза и дифференцировки, о молекулярно-генетических механизмах развития растений. Учебник состоит из введения, пятнадцати глав и заключения, в котором изложены основные принципы развития растений.

Учебник предназначен в первую очередь для студентов и аспирантов биологических факультетов, педагогических и сельскохозяйственных вузов, а также для научных сотрудников, работающих в области генетики растений.

Впервые в отечественной литературе представлены генетико-селекционные основы азотфиксирующего симбиоза бобовых растений с клубеньковыми бактериями. Симбиоз рассмотрен как ключевая стратегия развития растений, эволюционно связанная с их основными функциями - цитодифференцировкой и органогенезом, азотным и углеродным обменом, защитой от патогенов. На примере бобово-ризобиального симбиоза сформулированы основные понятия вновь возникшей области биологии - симбиогенетики микробно-растительных взаимодействий. Сочетание молекулярных и популяционных подходов позволило авторам предложить принципиально новую стратегию оптимизации развития растений, основанную на их координированной селекции с микросимбионтами.

Книга предназначена для специалистов, работающих в различных областях биологии и сельского хозяйства, а также для студентов и преподавателей.