Лаборатория молекулярной и клеточной биологии

Лаборатория была создана в 2006 г. для выполнения комплексных исследований в области клеточной и молекулярной биологии растительно-микробных взаимодействий. Лаборатория является правопреемницей группы электронной микроскопии, созданной в Институте в 1978 г. Основной интерес лаборатории лежит в области изучения механизмов развития симбиотических клубеньков бобовых растений. Особое внимание уделяется изучению дифференцировки инфицированной клетки симбиотического клубенька, которая является центральным компонентом азотфиксации. Инфицированная клетка представляет собой уникальную для бобовых растений систему, появившуюся в ходе эволюции для обеспечения адаптации растений к нехватке азота в почве и обеспечивающую их симбиотрофное питание. Важным свойством инфицированной клетки является ее способность к заполнению многочисленными органелло-подобными симбиосомами, в которых и происходит процесс фиксации азота. В лаборатории активно используются современные микроскопические и молекулярные методы исследований, включая конфокальную лазерную сканирующую микроскопию, иммуноэлектронную микроскопию, флуоресцентную микроскопию, лазерную микродиссекцию, ПЦР с детекцией в реальном времени. В 2018 г. руководитель лаборатории В. Е. Цыганов был удостоен Премии имени Н. И. Вавилова в области биологических наук Правительства Санкт-Петербурга и Санкт-Петербургского научного центра РАН за выдающиеся научные результаты в области науки и техники. Исследования, проводимые в лаборатории, постоянно поддерживаются грантами РНФ, РФФИ. Лаборатория активно сотрудничает с Санкт-Петербургским государственным университетом, студенты которого выполняют бакалаврские и магистерские выпускные квалификационные работы на базе лаборатории.

• Анализ молекулярно-генетических и клеточных механизмов дифференцировки симбиотического клубенька

  Выявляются механизмы реорганизации архитектоники эукариотической клетки при взаимодействии с прокариотическими клетками на примере заселения инфицированной клетки азотфиксирующего клубенька органелло-подобными симбиосомами. Проводится детальный анализ изменений в организации основных клеточных органелл в ходе дифференцировки растительной клетки.

  Узнать больше »

• Анализ старения симбиотического клубенька

  Исследуются молекулярно-генетические и клеточные механизмы старения азотфиксирующих клубеньков и выявляются потенциальные гены-кандидаты для селекции бобовых культур с пролонгированной азотфиксацией.

  Узнать больше »

• Анализ фитогормональной регуляции развития симбиотического клубенька

  Исследуются молекулярно-генетические и клеточные механизмы старения азотфиксирующих клубеньков и выявляются потенциальные гены-кандидаты для селекции бобовых культур с пролонгированной азотфиксацией.

  Узнать больше »

• Анализ молекулярно-генетических и клеточных механизмов адаптации бобовых растений и их симбиотических систем к стрессовым факторам

  Исследуются молекулярно-генетические механизмы устойчивости бобовых растений к кадмию и создаются предпосылки для разработки растительно-микробных систем для фиторемедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами.

  Узнать больше »

Сотрудники

• 

  Цыганов Виктор Евгеньевич

  Заведующий лабораторией, к.б.н.

Цыганова Анна Викторовна, ведущий научный сотрудник, к.б.н. 

Демченко Кирилл Николаевич, ведущий научный сотрудник, (0,5 ставки), к.б.н.

Селивёрстова Елена Валентиновна, старший научный сотрудник, (0,5 ставки), к.б.н.

Китаева Анна Борисовна, научный сотрудник, к.б.н.

Серова Татьяна Александровна, научный сотрудник, к.б.н.

Иванова Кира Андреевна, младший научный сотрудник

Кусакин Пётр Глебович, инженер-исследователь (0,5 ставки), аспирант

Горшков Артемий Павлович, инженер-исследователь (0,5 ставки), аспирант

Киричек Евгений Андреевич, (0,25 ставки), студент СПбГУ

 

Гранты

РНФ 16-16-10035 «Реорганизация органелл в ходе дифференцировки растительной клетки азотфиксирующего клубенька для хостинга симбиосом – временных клеточных органелл микробного происхождения». 2016-2020 гг., руководитель В.Е. Цыганов

РНФ 17-76-30016 «Научные основы создания эффективной технологии стабилизации роста и развития растений в многокомпонентной растительно-микробной системе» (совместно с 9 лабораторией). 2017-2020 гг., руководитель И.А. Тихонович

РНФ, 14-24-00135 «Дифференцировка симбиотических компартментов азотфиксирующих клубеньков бобовых: согласованные изменения транскрипционной активности геномов симбионтов и гормонального статуса симбиотических тканей» (совместно с 9 лабораторией). 2014-2016 гг., руководитель И.А. Тихонович

РФФИ, 20-316-70004 «Сравнительный анализ организации тубулинового цитоскелета в клубеньках модельных, сельскохозяйственных и лекарственных бобовых растений». 2020-2021 гг., руководитель Китаева А.Б.

РФФИ, 16-34-00677 «Сравнительный анализ организации актинового цитоскелета в симбиотических клубеньках Medicago truncatula Gaertn. и Pisum sativum L.». 2016-2017 гг., руководитель Китаева А.Б.

РФФИ, 14-04-00383 «Старение симбиотических клубеньков гороха (Pisum sativum L.): молекулярно-генетические и клеточные механизмы». 2014-2016 гг., руководитель В.Е. Цыганов

РФФИ 13-04-40344-Н «Новые подходы в изучении организации цитоскелета в ходе развития бобово-ризобиального симбиоза: иммунолокализация белков с применением триплетных люминофоров». 2011-2013 гг., руководитель В.Е. Цыганов

РФФИ, 11-04-01675 «Молекулярно-генетический и морфологический анализ признака устойчивости к кадмию симбиотической системы Rhizobium leguminosarum bv. viceae – Pisum sativum L». 2011-2013 гг., руководитель В.Е. Цыганов

Министерство образования и науки, соглашение № 8056 «Генетические и клеточные механизмы формирования азотфиксирующих клубеньков бобовых растений». (совместно с 9 лабораторией). 2012-2013 гг., руководитель И.А. Тихонович

Министерство образования и науки, соглашение № 8109 «Молекулярно-генетические и клеточные механизмы функционирования симбиотических клубеньков бобовых на поздних стадиях развития» (совместно с 9 лабораторией). 2012-2013 гг., руководитель И.А. Тихонович

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» (совместно с 2 лабораторией). 2012-2013 гг., руководитель И.А. Тихонович

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» (совместно с 2 лабораторией). 2011-2012 гг., руководитель И.А. Тихонович

 

Совет по грантам Президента РФ, соглашение НШ-4603.2014.4 «Молекулярно-генетические основы формирования и функционирования взаимовыгодных растительно-микробных систем» (совместно с 9 лабораторией). 2014-2015 гг., руководитель И.А. Тихонович

Совет по грантам Президента РФ, соглашение НШ-337.2012.4 «Молекулярно-генетические основы формирования и функционирования взаимовыгодных растительно-микробных систем» (совместно с 9 лабораторией). 2012-2013 гг., руководитель И.А. Тихонович

Совет по грантам Президента РФ, соглашение №НШ-3440.2010.4 «Молекулярно-генетические основы формирования и функционирования взаимовыгодных растительно-микробных систем» (совместно с 9 лабораторией). 2010-2011 гг., руководитель И.А. Тихонович

 

Публикации

1. Tsyganov V.E., Tsyganova A.V., Gorshkov A.P., Seliverstova E.V., Kim V.E., Chizhevskaya E.P., Belimov A.A., Serova T.A., Ivanova K.A., Kulaeva O.A., Kusakin P.G., Kitaeva A.B., Tikhonovich I.A. Efficacy of a plant-microbe system: Pisum sativum (L.) cadmium-tolerant mutant and Rhizobium leguminosarum strains, expressing pea metallothionein genes PsMT1 and PsMT2, for cadmium phytoremediation // Frontiers in Microbiology. 2020. Vol. 11. Article 15.
2. Serova T.A., Tsyganova A.V., Tikhonovich I.A., Tsyganov V.E. Gibberellins inhibit nodule senescence and stimulate nodule meristem bifurcation in pea (Pisum sativum L.) // Frontiers in Plant Science. 2019. Vol. 10. Article 285.
3. Tsyganova, A.V., Seliverstova, E.V., Brewin, N.J., Tsyganov V.E. Comparative analysis of remodelling of the plant–microbe interface in Pisum sativum and Medicago truncatula symbiotic nodules // Protoplasma. 2019. Vol. 256, N 4. P. 983-996.
4. Tsyganova A.V., Seliverstova E.V., Brewin N.J., Tsyganov V.E. Bacterial release is accompanied by ectopic accumulation of cell wall material around the vacuole in nodules of Pisum sativum sym33-3 allele encoding transcription factor PsCYCLOPS/PsIPD3 // Protoplasma. Vol. 256, N 5. P. 1449-1453.
5. Zhernakov A.I., Shtark O.Y., Kulaeva O.A., Fedorina J.V., Afonin A.M., Kitaeva A.B., Tsyganov V.E., Afonso-Grunz F., Hoffmeier K.,, Rotter B., Winter P., Tikhonovich I.A., Zhukov V.A. Mapping-by-sequencing using NGS-based 3′-MACE-Seq reveals a new mutant allele of the essential nodulation gene Sym33 (IPD3) in pea (Pisum sativum L.) // PeerJ. 2019. 7, e6662.
6. Safronova V., Belimov A., Sazanova A., Chirak E., Kuznetsova I., Andronov E., Pinaev A., Tsyganova A., Seliverstova E., Kitaeva A., Tsyganov V., Tikhonovich I. Two broad host range rhizobial strains isolated from relict legumes have various complementary effects on symbiotic parameters of co-inoculated plants // Frontiers in Microbiology. 2019. Vol. 10. Article 514.
7. Цыганова А.В., Цыганов В.Е. Организация эндоплазматического ретикулума в клетках эффективных и неэффективных клубеньков гороха (Pisum sativum L.) // Экологическая генетика. 2019. Т. 17. № 4. С. 5-14.
8. Tsyganova A.V., Brewin N., Tsyganov V.E. Analysis of epitope distribution of arabinogalactan protein-extensins in pea (Pisum sativum) nodules of wild-type and mutants impaired in infection thread growth // Ecological Genetics. 2019. Vol. 17, N 3. P. 5-12.
9. Цыганова А.В., Селивёрстова Е.В., Цыганов В.Е. Влияние мутации в гене гороха (Pisumsativum L.) cdt (cadmiumtolerance) на гистологическую и ультраструктурную организацию клубеньков // Экологическая генетика. 2019. Т. 17. № 1. С. 71-80.
10. Цыганова А.В., Иванова К.А., Цыганов В.Е. Гистологическая и ультраструктурная организация клубеньков мутанта гороха (Pisum sativum) SGEFix¯-5 по гену Sym33, кодирующему транскрипционный фактор PsCYCLOPS/PsIPD3 // Экологическая генетика. 2019. Т. 17. № 1. С. 65-70.
11. Цыганова А.В., Цыганов В.Е. Растительная клеточная стенка в симбиотических взаимодействиях. Пектины // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54, № 3. С. 446-457.
12.  Китаева А.Б., Цыганов В.Е. Влияние мутации в гене Sym26 на организацию тубулинового цитоскелета в клубеньках гороха посевного (Pisum sativum L.) // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54, № 5. С. 1014-1023.
13. Tsyganova A.V., Tsyganov V.E. Plant Genetic Control over Infection Thread Development during Legume-Rhizobium Symbiosis. In: Everlon Cid Rigobelo (Ed.) Symbiosis. IntechOpen, 2018. pp. 23-52. DOI: 10.5772/intechopen.70689
14. Serova T.A., Tsyganova A.V., Tsyganov V.E. Early nodule senescence is activated in symbiotic mutants of pea (Pisum sativum L.) forming ineffective nodules blocked at different nodule developmental stages // Protoplasma. 2018. Vol. 255. №. 5. P. 1443-1459.
15. Tsyganova A.V., Kitaeva A.B., Tsyganov V.E. Cell differentiation in nitrogen–fixing nodules hosting symbiosomes (review) // Functional Plant Biology. 2018. 45: 47–57.
16. Belimov A.A., Malkov N.V., Puhalsky J.V., Tsyganov V.E., Bodyagina K.B., Safronova V.I., Dietz K.-J., Tikhonovich, I. A. The crucial role of roots in increased cadmium-tolerance and Cd-accumulation in the pea mutant SGECd^t // Biologia Plantarum. 2018. Vol. 62. № 3, P. 543-550.
17. Китаева А.Б., Кусакин П.Г., Демченко К.Н., Цыганов В.Е. Особенности исследования тубулинового цитоскелета в клубеньках бобовых растений // Сельскохозяйственная биология. 2018, том 53, № 3, с. 634-644.
18. Цыганова А.В., Цыганов В.Е. Негативная гормональная регуляция развития симбиотических клубеньков. II. Салициловая, жасмоновая и абсцизовая кислоты (обзор) // Сельскохозяйственная биология. 2018. Т. 53, № 1. С. 3-14.
19. Serova T.A., Tikhonovich I.A., Tsyganov V.E. Analysis of nodule senescence in pea (Pisum sativum L.) using laser microdissection, real–time PCR, and ACC immunolocalization // Journal of Plant Physiology. 2017. 212: 29–44.
20. Иванова К.А., Цыганов В.Е. Антиоксидантная система защиты в симбиотических клубеньках бобовых растений (обзор) // Сельскохозяйственная биология. 2017. 52(5): 878–894.
21. Ильина Е.Л., Кирюшкин А.С., Цыганов В.Е., Pawlowski К., Демченко К.Н. Молекулярно-генетические и гормональные механизмы ветвления корневых систем // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52, №5. С. 856-868.
22. Kitaeva A.B., Demchenko K.N., Tikhonovich I.A., Timmers A.C.J., Tsyganov V.E. Comparative analysis of the tubulin cytoskeleton organization in nodules of Medicago truncatula and Pisum sativum: bacterial release and bacteroid positioning correlate with characteristic microtubule rearrangements // New Phytologist. 2016. V. 210. N. 1. P. 168-183.
23. Ivanova K.A., Tsyganova A.V., Brewin N.J., Tikhonovich I.A., Tsyganov V.E. Induction of host defences by Rhizobium during ineffective nodulation of pea (Pisum sativum L.) carrying symbiotically defective mutations sym40 (PsEFD), sym33 (PsIPD3/PsCYCLOPS) and sym42 // Protoplasma. 2015. Vol. 252. No 6. P.1505-1517.
24. Цыганова А.В., Цыганов В.Е. Негативная гормональная регуляция развития симбиотических клубеньков. Сообщение I. Этилен (обзор). Сельскохозяйственная биология. 2015. Т. 50. № 3. С. 267-277.
25. Серова Т.А., Цыганов В.Е. Старение симбиотического клубенька у бобовых растений: молекулярно-генетические и клеточные аспекты // Сельскохозяйственная биология. 2014. № 5. С. 3-15.
26. Иванова К.А., Цыганов В.Е. Защитные реакции в бобово-ризобиальном симбиозе: индукция и супрессия // Сельскохозяйственная биология. 2014. № 3. С. 3-12.
27. Кулаева О.А., Цыганов В.Е. Анализ изменения экспрессии генов, кодирующих ключевые ферменты детоксикации кадмия в симбиотических клубеньках гороха // Экологическая генетика. 2014. T. XII. № 2. С. 13-22.
28. Osipova M.A., Mortier V., Demchenko K.N., Tsyganov V.E., Tikhonovich I.A., Lutova L.A., Dolgikh E A., Goormachtig S. WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX5 gene expression and interaction of CLE peptides with components of the systemic control add two pieces to the puzzle of autoregulation of nodulation // Plant Physiology. 2012. V. 158. P. 1329-1341.
29. Provorov N.A.,  Tsyganova A.V.,  Brewin N.J., Tsyganov V.E., Vorobyov N.I. Evolution of symbiotic bacteria within the extra- and intracellular plant compartments: experimental evidence and mathematical simulation (Mini-review) // Symbiosis. 2012. Vol. 58. P. 39-50.
30. Цыганова А.В., Цыганов В.Е., 2012. Роль поверхностных компонентов ризобий в симбиотических взаимодействиях с бобовыми растениями // Успехи современной биологии. Т. 132. № 2. С. 211-222.
31. Цыганов В. Е., Цыганова А.В., Ворошилова В. А., Борисов А. Ю., Тихонович И.А. Анализ взаимодействия симбиотических генов гороха (Pisum sativum L.) Sym33 и Sym42, мутации в которых приводят к аномалиям в развитии инфекционных нитей // Экологическая генетика. 2012. Т. X. Вып.4. С. 50-55.
32. Жернаков А.И., Цыганов В.Е., Борисов А.Ю., Тихонович И.А. Ген гороха CRT, контролирующий морфогенетические реакции корня, вовлечен в регуляцию активности АЦК-оксидазы // Экологическая генетика. 2012. Т. X. Вып.1. С. 62-73.
33. Цыганов В.Е., Кулаева О.А., Нокс М., Борисов А.Ю., Тихонович И.А., Эллис Т.Г.Н. Использование SSAP анализа для первичной локализации мутации cdt (cadmium tolerance) в VI группе сцепления гороха // Экологическая генетика. 2012. Т. X. Вып.1. С. 46-50.
34. Кулаева О.А., Цыганов В.Е. Точная локализация мутации по локусу cdt, приводящей к повышенной устойчивости гороха (Pisum sativum L.) к кадмию // Экологическая генетика. 2012. Т. X. Вып.1. С. 38-45.
35. Цыганов В.Е., Розов С.М., Нокс М., Борисов А.Ю., Эллис Т.Г.Н., Тихонович И.А. Точная локализация локуса sym31 в III группе сцепления гороха // Экологическая генетика. 2012. Т. X. Вып.1. С. 27-33.
36. Цыганов В.Е., Ворошилова В.А., Розов С. М., Борисов А.Ю., Тихонович И.А. Новая серия симбиотических мутантов гороха, индуцированных на линии SGE // Экологическая генетика. 2012. Т. X. Вып.1. С. 19-26.
37. Dolgikh E.A., Leppyanen I.V., Osipova M.A., Savelyeva N.V., Borisov A.Y., Tsyganov V.E., Geurts R., Tikhonovich I.A. Genetic dissection of Rhizobium induced infection and nodule organogenesis in pea based on Enod12a and Enod5 expression analysis // Plant Biology. 2011. V. 13 P. 285-296.
38. Цыганова А.В., Китаева А.Б., Бревин Н.Дж., Цыганов В.Е. Клеточные механизмы развития симбиотических клубеньков у бобовых растений // Сельскохозяйственная биология. 2011. № 3. С. 34-40.
39. Борисов А.Ю., Штарк О.Ю., Жуков В.А., Неманкин Т.А., Наумкина Т.С., Пинаев А.Г., Ахтемова Г.А., Ворошилова В.А., Овчинникова Е.С., Рычагова Т.С., Цыганов В.Е., Жернаков А.И., Кузнецова Е.В., Гришина О.А., Сулима А.С., Федорина Я.В., Чеботарь В.К., Бисселинг Т., Лемансо Ф., Джианиназзи-Пирсон В., Ратэ П., Санхуан Х., Стоугаард Й., Берг Г., Макфи К., Эллис Н., Тихонович И.А. взаимодействие бобовых с полезными почвенными микроорганизмами: от генов растений к сортам // Сельскохозяйственная биология. 2011. № 3. С. 41-47.
40. Dolgikh E. A., Leppyanen I. V., Zhukov V. A., Tsyganov V. E., Tikhonovich I. A.  Expression of Pisum sativum recombinant receptor proteins Sym10 and Sym37 involved in perception of lipochitooligosaccharide Nod Factors // Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2011. V. 1, N. 5. P. 335–342.