Основные задачи проекта:

Создание новой, конкурентоспособной, современной, динамичной и хорошо оснащённой лаборатории геномных исследовании. Получение эталонных, полностью просеквенированных и аннотированных геномов основных лесообразующих пород Российской Федерации. Разработка высокоинформативные молекулярно-генетические маркёры

Геномные и эпигеномные механизмы адаптации лесных древесных видов

Лаборатории популяционной генетики:

  • Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН
  • Нayчный pyководитeль Научно-образовательного центра
  • геномных исследований и лаборатории лесной геномики
  • Сибирского федерального университета
  • Профессор генетики отделения лесной генетики и селекции
  • Гёттингенского университета, Германия
  • Адьюнкт профессор отделения по изучению и управлению экосистем Техасского агро-механический университета, США

Проект: «Геномные исследования основных бореальных лесообразующих хвойных видов и их наиболее опасных патогенов в Российской Федерации»
грант Правительства РФ №14.Y26.31.0004
Крутовский К.В., Орешкова Н.В., Путинцева Ю.В.Павлов И.Н.Кузьмин Д.А., Шилкина Е.А.Ибе А.А., Дейч К.О., Третьякова И.Н., Ваганов Е.А.

  1. Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва
  2. Сибирский Федеральный Университет, Красноярск
  3. Гёттингенский университет, Германия
  4. Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Красноярск

Основные задачи проекта:

Создание новой, конкурентоспособной, современной, динамичной и хорошо оснащённой лаборатории геномных исследований, интегрированной как в научную, так и в образовательную инфраструктуру СФУ, способной проводить современные научные исследования и готовить специалистов в области геномики и биоинформатики.

Получение эталонных, полностью просеквенированных и аннотированных геномов основных лесообразующих пород Российской Федерации лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.), сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica Du Tour.) и их наиболее опасных патогенов, в первую очередь грибов, входящих в комплексы Armillaria mellea s. l. и Heterobasidion annosum s. l., которые вызывают катастрофическое усыхание российских бореальных лесов.

Разработка высокоинформативные молекулярно-генетические маркёры, которые могут быть эффективно использованы для определения происхождения древесины, изучения и мониторинга генетической изменчивости хвойных лесов, их адаптации к изменению климата и для создания селекционных и природоохранных программ.

Эти же задачи были заявлены как наиболее приоритетные для лесного хозяйства в Комплексной программе развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года, утверждённой Правительством Российской Федерации 24 апреля 2012 г.

Создана новая лаборатория – единственная такого рода в стране!

Бореальные леса — самые большие биогеоценозы, которые требуют защиты и сохранения.
Хвойные:

  • самые долгоживущие, самые крупные, и т.д.
  • крайне разнообразные
  • самые эволюционно древние
  • самые экономически важные
  • эстетичные
  • самое доступное и реальное средство для борьбы с парниковым эффектом (через связывание углерода)
  • биогорючее (единственный реальный возобновляемые альтернативный источник энергии)

Космический масштаб задачГигантский размер геномов хвойных – в 4-9 раз больше генома человека!

Хвоя — это источник уникальных продуктов для:

  • строительной, бумажной и мебельной промышленности
  • получения альтернативной энергии и биотоплива (спирт на основе целлюлозы)
  • медицины (например, противоопухолевые препараты на основе таксола)
  • авиационной и ракетной техники (высококачественное реактивное топливо на основе альфа-пиренов)
  • борьбы с вредителями (экологически безопасные пестициды и репелленты на основе терпенов и др. вторичных метаболитов)

Самые генетически изменчивые — лесные деревья 20%

Самый большой размер генома

Сосна сахарная (Pinus lambertiana):  = 28,90 Gbp, Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris): 1С = 22.47 Gbp, Сосна ладанная (Pinus taeda):  = 21,61 Gbp, Ель обыкновенная (Picea abies): 1C = 19,57 Gbp, Геном человека (Homo sapiens): 1С = 3,20 Gbp

Почему и зачем нужны геномные исследований в лесном хозяйстве?
Какая выгода лесной генетике и защите леса от расшифровки генома основных видов хвойных?

  • идентификация и аннотация всех функциональных генов и регуляторных элементов (включая короткие РНК, транскрипционные факторы и т.д.) и определение метаболических сетей генов, контролирующих адаптацию и устойчивость к болезням
  • разработка высоко информативные генетические маркеры (прежде всего микросателлитных локусов и однонуклеотидных полиморфизмов — SNP – т.н. «снипов»), которые могут быть использованы в генетических исследований популяций и для создания генетической базы данных (наподобие молекулярно-генетических штрих-кодов для отдельных популяций) для борьбы с нелегальной заготовкой и торговлей древесины
  • разработка полногеномных генетических маркеров для обнаружения связи между генетической изменчивостью (SNP, аллели , гаплотипы и генотипы ) с изменчивостью адаптивных и селекционно-ценных признаков и фенотипов, и с факторами окружающей среды для лучшего понимания генетического контроля адаптивных, селекционных и экономически важных признаков
  • разработка полногеномных генетических маркеров для геномной селекции быстрорастущих и более устойчивых пород с ценными признаками
  • системная биология: интеграция протеомики, транскриптомики и метаболомики
  • референсный геном для картирования при повторном секвенировании (ресеквенировании)

Проекты полного de novo секвенирования геномов хвойных