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.
- Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва
- Сибирский Федеральный Университет, Красноярск
- Гёттингенский университет, Германия
- 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 задач: Гигантский 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): 1С = 28,90 Gbp, Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris): 1С = 22.47 Gbp, Сосна ладанная (Pinus taeda): 1С = 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