Виктор Евгеньевич Цыганов. ЦКП «Геномные технологии и клеточная биология» создан в 2007 году приказ 2 а-О от 01.02.2007 Руководитель ЦКП: доктор биол. - презентация

1 Виктор Евгеньевич Цыганов

2 ЦКП «Геномные технологии и клеточная биология» создан в 2007 году приказ 2 а-О от Руководитель ЦКП: доктор биол. наук, академик Россельхозакадемии Игорь Анатольевич ТИХОНОВИЧ , Санкт-Петербург, Пушкин, ш. Подбельского, 3 (812) Общая численность сотрудников ЦКП 25 человек. Стоимость оборудования около 150 млн. рублей

3 Разработка методов молекулярно- генетического анализа почвенных сообществ микроорганизмов и создание новых статистических и биоинформационных подходов к интерпретации данных. Разработка методов оценки почвенного плодородия на основе анализа почвенного микробиома. Разработка проекта масштабного скрининга микробиома почв России, залежных и пахотных земель, земель, используемых под культуры и почвы с различным агрохимическим фоном. Разработка новых подходов к оптимизации использования земель сельскохозяйственного назначения по данным метагеномного анализа. ОТДЕЛЕНИЕ ГЕНОМНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Исследование молекулярных сигналов, участвующих в процессе становления симбиоза между растениями и бактериями. Изучение роли сигнальных молекул в специфичности симбиоза, выявление связи между их структурой, процессами рецепции/передачи сигнала и проявлением биологической активности. Изучение функций белков, вовлеченных в рецепцию и передачу бактериальных сигналов. Исследование механизмов дифференцировки растительной и микробной клеток при взаимодействии растений с микроорганизмами. ОТДЕЛЕНИЕ КЛЕТОЧНОЙ БИОЛОГИИ

4 ОТДЕЛЕНИЕ ГЕНОМНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Геномный секвенатор GS Junior (Roch, Швейцария) Автоматизированная и интегрированная платформа для проведения молекулярно- биологических реакций в нанолитровых объемах Parallab 350 (Parallabs Inc., США) Система электрофореза на микрочипах для исследования нуклеиновых кислот MultiNA (Shimadzu, Япония) Прибор для ПЦР в реальном времени Rotor-Gene Q (Qiagen Германия) Автоматическая станция подготовки образцов к генетическому анализу «Agilent Bravo», Agilent Technologies, США

5 ОТДЕЛЕНИЕ КЛЕТОЧНОЙ БИОЛОГИИ Конфокальный микроскоп LSM 510 META NLO (Carl Zeiss, Германия) Система лазерной микродиссекции PALM MicroBeam 4.2 (Carl Zeiss, Германия) Автоматический прецизионный микротом с вибрирующим лезвием HM 650V (Microm, Германия) Автоматический прецизионный ротационный микротом HM 360 (Microm, Германия)

6 Анализ микробиоты в объектах окружающей среды с использованием молекулярных методов. Анализ таксономической принадлежности объектов живой природы. Анализ экспрессии генов. Клонирование и секвенирование фрагментов ДНК и крупных участков генома. Геномный фингерпринтинг. Приготовление срезов фиксированного биологического материала в различных заключающих средах. Приготовление срезов биологических образцов без предварительной фиксации/замораживания с помощью автоматического микротома с вибрирующим лезвием. Флуоресцентная и лазерная сканирующая конфокальная микроскопия. Получение серий оптических срезов с последующей реконструкцией трехмерных изображений. Полнофункциональный анализ микроскопического изображения. Микродиссекция отдельных клеток или группы клеток растений, грибов, а также бактерий из фиксированных и нефиксированных образцов.

7 Министерство образования и науки, ГК «Проведение комплексных исследований в области изучения генетического разнообразия биосферы, микробиологического статуса почв, молекулярно-генетических и клеточных механизмов развития растительно-микробных взаимодействий в центре коллективного пользования научным оборудованием «Геномные технологии и клеточная биология» отделения земледелия Российской академии сельскохозяйственных наук Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии Российской академии сельскохозяйственных наук». Министерство образования и науки, ГК «Проведение качественно новых комплексных исследований в области сельскохозяйственной микробиологии на современном научно- методическом уровне в центре коллективного пользования научным оборудованием «Геномные технологии и клеточная биология» отделения земледелия Российской академии сельскохозяйственных наук Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии Российской академии сельскохозяйственных наук»

8 Федеральная служба безопасности РФ Войсковая часть Российская академия наук: Ботанический институт им.В.Л.Комарова, Институт Аридных зон Южного научного центра РАН Бизнес - структуры : ООО « Бисолби » ООО « Экосфера » ФГУП « Экос »

9 М И К Р О Б И О М П О Ч В Р О С С И И

10 Россия представляет собой одну из самых интересных площадок для изучения почвенной микробиоты по причине исключительно высокого разнообразия типов почв

11 ГНУ ВНИИСХМ и Почвенным институтом им. Докучаева начата работа по формированию и анализу коллекции почв России, насчитывающей на сегодняшний день около 500 образцов почвы, хранящейся при -70°С

12 Количество секвенируемых последовательностей за один цикл: Длина прочитываемой последовательности: 400 пн Количество прочитываемых нуклеотидов: GS Junior (Roche) Для анализа почвенной микробиоты используется секвенатор нового поколения, с использованием которого анализируются библиотеки гена 16S рРНК

13 19 бурая солонцеватая, 3922 посл. 59 чернозем автоморфный, 4363 посл. 124 дерново- подзолистая, 1524 посл. 294 темно- каштановая, 4076 посл. Результаты анализа демонстрировали весьма сложную таксономическую структуру микробных сообществ почвы

14 Домены Филы ПорядкиКлассы Семейства Обилие полученных данных, исключительная сложность и высокое разнообразие таксономических структур почвенных микробиомов требуют высокопроизводительных вычислений, которые проводятся в сотрудничестве с коллективом математиков СПбГУ Структура почвенных микробиомов на различных таксономических уровнях

15 Начато создание базы данных по таксономическому анализу почвенного микробиома России, которая содержит обширный материал о происхождении проб, агрохимических характеристиках, таксономическом разнообразии

16 Разработан принципиально новый статистический подход к анализу природных микробиомов – эволюционное пространство гена 16S рРНК

17 Разработка новых статистических подходов к анализу таксономической структуры природных микробиомов по данным высокопроизводительного секвенирования Анализ природных микробиомов с использованием секвенаторов нового поколения требует создания принципиально новых подходов к анализу полученных данных. В 2012 году в ЦКП впервые было осуществлен анализ реальных микробных сообществ с использованием концепции «эволюционного пространства», позволяющей вычислять интегральные параметры микробных сообществ окружающей среды как единого целого. На примере естественного и искусственного засоления почв были проанализированы интегральные такие интегральные параметры, как «центральная таксономическая точка» сообщества и вектора смещения данной точки при природном и искусственном засолении.

18 Представление таксономической структуры глобальной микробиоты в эволюционном пространстве

19 Разработка полного цикла анализа микробных сообществ окружающей среды с использованием секвенаторов нового поколения, начиная от выделения ДНК из объектов окружающей среды до расшифровки данных о таксономическом разнообразии микробиоты Разработанные методы выделения ДНК дают надежные результаты и доступны большинству отечественных лабораторий

20 Организация элементов цитоскелета и симбиотических структур в клетках клубеньков гороха (e) – наложение DIC, зеленого и красного каналов. (f) – 3-D реконструкция симбиотических структур и тубулинового цитоскелета, основанная на 60 оптических срезах. N – ядро, IC – инфицированная клетка, стрелки с широким острием указывают на инфекционные нити, масштабная линейка = 10 µm.

21 Проблемы ЦКП 1 год – написать 21 статью Сельскохозяйственная биология 4 Экологическая генетика9 Кормопроизводство 1 Микология и фитопатология 1 Физиология растений 1 Прикладная биохимия и микробиология 1 Генетика1 Protoplasma1 Annals of Botany1 Physiologia Plantarum1 Хорошая статья для публикации в журнале с высоким импакт- фактором в биологических исследованиях готовится 2-3-года

22 Проблемы ЦКП Защита диссертаций и дипломов проект ЦКП 1 год – диссертант «должен успеть поработать» на приборной базе ЦКП в последний год подготовки своей диссертации и успеть написать ее и представить в диссертационный совет!

23 Проблемы ЦКП Количество организаций-пользователей Чем лучше ЦКП, выполняющий заказы 10 организациям-пользователям, чем ЦКП, выполняющий 10 заказов для одной организации-пользователя?

24 Проблемы ЦКП Мониторинг госконтрактов НЕТ единых правил, каждый монитор имеет свою картину того, что должен делать исполнителю госконтракта. Посещение семинара в Минобрнауки оказалось непродуктивным. Монитор на семинаре: «Не посылайте пустую справку, если у Вас на этапе не выполнялся этот индиктор» Монитор госконтракта: «Вам что, жалко послать справку».

25 Проблемы ЦКП Мониторинг госконтрактов

26 26 Спасибо за внимание!