Виктор Евгеньевич Цыганов

Центр 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

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. наук, академик Россельхозакадемии Игорь Анатольевич ТИХОНОВИЧ

196608, Санкт-Петербург, Пушкин, ш. Подбельского, 3(812) 470-51-00contact@arriam.spb.ruwww.arriam.spb.ru/rus/ckp

Общая численность сотрудников ЦКП — 25 человек.

Стоимость оборудования около 150 млн. рублей

• 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

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

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)

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.

Оказываемые ЦКП услуги

Министерство образования и науки, ГК 16.551.11.7047 «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 16.552.11.7085 «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»

ЦКП геномных технологий и

клеточной биологии

Санкт-Петербургские ВУЗы:

Санкт-Петербургский государственный

медицинский университет им. И.П.

Павлова, Санкт-Петербургский

государственный университет

Федеральная служба безопасности РФ

Войсковая часть 68240

Министерство здравоохранения и

социального развития Российской Федерации:

Федеральный центр сердца, крови и эндокринологии

им.В.А.Алмазова,Научно-исследовательский

институт экспериментальной медицины,

Российский научный центр радиологии и хирургических

технологий

Зарубежные организации:Республиканское

государственное казенное предприятие «Западно-Казахстанский аграрно-

технический университет имени Жангир хана»

Министерства образования и науки Республики Казахстан

Российская академия сельскохозяйственных

наук :Почвенный институт им.В.В.Докучаева,

НИИ пчеловодства, Псковский НИИСХ,

ВНИИ защиты растений

Российская академия наук:

Ботанический институт им.В.Л.Комарова,

Институт Аридных зон Южного научного центра

РАН

Бизнес-структуры:ООО «Бисолби»

ООО «Экосфера»ФГУП «Экос»

Пользователи услуг ЦКП в 2012 году

М И К Р О Б И О М П О Ч В Р О С С И И

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

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

Количество секвенируемых последовательностей за один цикл: 100 000Длина прочитываемой последовательности: 400 пнКоличество прочитываемых нуклеотидов: 4∙107

GS Junior (Roche)

Для анализа почвенной микробиоты используется секвенатор нового поколения, с использованием которого анализируются

библиотеки гена 16S рРНК

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

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

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

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

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.

Представление таксономической структуры глобальной микробиоты в эволюционном пространстве

1-3 3-4

4-11 5-12 7-12

2-12

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

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.

Проблемы ЦКП

1 год – написать 21 статью

Сельскохозяйственная биология 4Экологическая генетика 9Кормопроизводство 1Микология и фитопатология 1

Физиология растений 1Прикладная биохимия и микробиология 1Генетика 1

Protoplasma 1Annals of Botany 1Physiologia Plantarum 1

Хорошая статья для публикации в журнале с высоким импакт-фактором в биологических исследованиях готовится 2-3-года

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!

Проблемы ЦКП

Количество организаций-пользователей

Чем лучше ЦКП, выполняющий заказы 10 организациям-пользователям, чем ЦКП, выполняющий 10 заказов для одной организации-пользователя?

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».

Проблемы ЦКП

Мониторинг госконтрактов

26

Спасибо за внимание!