Лаборатория генетики растительно-микробных взаимодействий

Лаборатория генетики растительно-микробных взаимодействий

Коллектив лаборатории Генетики растительно-микробных взаимодействий под руководством к.б.н. Жукова Владимира Александровича выполняет исследования по расшифровке молекулярно-генетических механизмов взаимовыгодных симбиозов, образуемых бобовыми растениями с клубеньковыми бактериями, грибами арбускулярной микоризы и полезными ризосферными/эндофитными бактериями. В исследованиях используются методы биоинформатики для анализа «больших данных», получаемых при помощи «омиксных» подходов - NGS-секвенирования транскриптомов и геномов, метаболомики и протеомики.

Приборный парк, включающий мощный вычислительный сервер и хранилище данных, позволяет решать научные задачи на современном уровне, претендуя на мировой приоритет, и осуществлять все молекулярно-биологические процедуры: синтез библиотек для NGS-секвенирования (Illumina и Oxford Nanopore), ПЦР (в том числе в реальном времени), пробоподготовку для метаболомного и транскриптомного анализа и т.п.

Коллектив лаборатории выполняет исследования в рамках Государственного задания, НЦМУ «Агротехнологии будущего», двух грантов РНФ, гранта РФФИ и гранта Санкт-Петербургского государственного университета (совместно с каф. генетики и биотехнологии СПбГУ).

Лабораторией ранее руководили д.б.н., проф., акад. РАН И.А. Тихонович (в период 1984 – 2001 гг.) и д.б.н. А.Ю. Борисов (в период 2001 – 2014 гг.). С сентября 2014 года лабораторию возглавляет к.б.н. Жуков Владимир Александрович.

Лаборатория сотрудничает с Санкт-Петербургским государственным университетом (кафедры генетики и биотехнологии, биохимии, физиологии и биохимии растений), Ботаническим институтом им. В.Л. Комарова, Университетом «Сириус», Институтом биохимии растений (Halle, Germany).

Приглашаем к сотрудничеству студентов и аспирантов для подготовки квалификационных работ (дипломы бакалавра / магистра, ВКР аспиранта, кандидатские диссертации). С возможными темами работ можно ознакомиться здесь. Информация о поступлении в аспирантуру ФГБНУ ВНИИСХМ – здесь.

 

Основные направления

  • Исследование молекулярно-генетических основ мутуалистических симбиозов гороха посевного

    Узнать больше »

  • Транскриптомика симбиотических систем

    Узнать больше »

  • Геномика надорганизменных систем

    Узнать больше »

  • Выявление генетических основ эффективности симбиозов, формируемых бобовыми растениями, и разработка способов ее повышения в полевых условиях

    Узнать больше »

Сотрудники

  • Жуков Владимир Александрович

    Жуков Владимир Александрович

    Заведующий лабораторией, к.б.н.

Штарк Оксана Юрьевна, к.б.н., ведущий научный сотрудник

Ахтемова Гульнар Асановна, к.б.н., старший научный сотрудник

Кулаева Ольга Алексеевна, к.б.н., старший научный сотрудник

Романюк Дарья Андреевна, к.б.н., научный сотрудник

Сулима Антон Сергеевич, к.б.н., научный сотрудник

Пинаев Александр Георгиевич, научный сотрудник

Жернаков Александр Игоревич, младший научный сотрудник

Дворянинова Людмила Евгеньевна, инженер

Кичигина Наталья Евгеньевна, инженер-микробиолог 1 кат.

Зорин Евгений Андреевич, инженер-исследователь

Клюкова Марина Сергеевна, инженер-исследователь

Гордон Михаил Львович, техник 1 кат.

Авдеева Галина Сергеевна, техник

Гранты

ВЫПОЛНЯЕМЫЕ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ

 

Правительство Российской Федерации

  • НЦМУ «Агротехнологии будущего» (в составе консорциума)

Тема исследования лаборатории: Сравнительная геномика хозяйственно-значимых видов бобовых растений, направленная на выявление ключевых детерминантов, определяющих эффективность растительно-микробных взаимодействий.

 

Российский Научный Фонд

  • РНФ (22-16-00109) Молекулярно-генетические основы симбиотической отзывчивости гороха посевного (Pisum sativum L.). 2022-2024. Руководитель: Жуков В.А.
  • РНФ (20-16-00107) Метаболомные и транскриптомные изменения в семенах и листьях гороха посевного (Pisum sativum L.) при формировании комплексных растительно-микробных систем. 2020-2022. Руководитель: Штарк О.Ю.

 

Российский Фонд Фундаментальных Исследований

  • РФФИ (20-04-01136) Новые механизмы системной регуляции развития арбускулярной микоризы у гороха посевного. 2020-2022. Руководитель: Штарк О.Ю.

 

Санкт-Петербургский Государственный Университет

  • Мероприятие 1. Изучение механизмов нитрат-опосредованной регуляции развития симбиотических клубеньков у гороха посевного (Pisum sativum L.) и люцерны слабоусеченной (Medicago truncatula Gaertn.) с использованием геномных технологий. 2020-2022. Руководитель: Жуков В.А.

 

ЗАВЕРШЁННЫЕ

Российский Научный Фонд

  • РНФ (17-76-30016) Научные основы создания эффективной технологии стабилизации роста и развития растений в многокомпонентной растительно-микробной системе (2017-2020). Руководитель Тихонович И.А.
  • РНФ (16-16-00118-П) Изменчивость транскриптома у форм бобовых растений с различной эффективностью азотного и фосфорного питания. 2019-2020. Руководитель: Жуков В.А.
  • РНФ (16-16-00118) Изменчивость транскриптома у форм бобовых растений с различной эффективностью азотного и фосфорного питания. 2016-2018. Руководитель: Жуков В.А.
  • РНФ (14-24-00135) Дифференцировка симбиотических компартментов азотфиксирующих клубеньков бобовых: согласованные изменения транскрипционной активности геномов симбионтов и гормонального статуса симбиотических тканей (2014-2016). Руководитель: Тихонович И.А.

 

Российский Фонд Фундаментальных Исследований

  • РФФИ (19-316-90058 – Аспиранты) Регуляция развития арбускулярно-микоризного симбиоза за счет альтернативного сплайсинга и микроРНК у гороха посевного (Pisum sativum L.). 2019-2022. Руководитель: Жуков В.А.
  • РФФИ (19-316-51014 – Научное наставничество) «Симбиогеномика»: генетическая и метаболическая интеграция в надорганизменной симбиотической системе «горох посевной - клубеньковые бактерии». 2019-2021. Руководитель: Жуков В.А.
  • РФФИ (19-016-00194) Бактериальное эндофитное сообщество надземной части гороха посевного (Pisum sativum L.): закономерности формирования и рост-стимулирующая активность. 2019-2021. Руководитель: Жуков В.А.
  • РФФИ (16-04-01859) Генетические механизмы, лежащие в основе процесса колонизации гороха посевного (Pisum sativum L.) арбускулярно-микоризными грибами и клубеньковыми бактериями. 2016-2018. Руководитель: Штарк О.Ю.
  • РФФИ (15-29-02737) Биоразнообразие бобовых растений по рецепторам веществ, влияющих на эффективность симбиоза с ризобиями. 2015-2016. Руководитель: Лутова Л.А.

РФФИ (14-04-01442) Ген Sym31 гороха (Pisum sativum L.) – ключевой регулятор дифференцировки клубеньковых бактерий в симбиотическую форму. 2014-2016. Руководитель: Жуков В.А.

Публикации

  1. Sulima A.S., Zhukov V.A. (2022). War and Peas: Molecular Bases of Resistance to Powdery Mildew in Pea (Pisum sativum L.) and Other Legumes. Plants, 11(3), 339. https://doi.org/10.3390/plants11030339.
  2. Zhukov V.A.; Zhernakov A.I.; Sulima A.S.; Kulaeva O.A.; Kliukova M.S.; Afonin A.M.; Shtark O.Y.; Tikhonovich I.A. (2021). Association Study of Symbiotic Genes in Pea (Pisum sativum L.) Cultivars Grown in Symbiotic Conditions. Agronomy, 11(11), 2368. https://doi.org/10.3390/agronomy11112368
  3. Afonin A.M., Gribchenko E.S., Zorin E.A., Sulima A.S., Zhukov V.A. (2021). DNA methylation patterns differ between free-living rhizobium leguminosarum RCAM1026 and bacteroids formed in symbiosis with pea (Pisum sativum L.). Microorganisms, 9(12), 2458. https://doi.org/10.3390/microorganisms9122458.
  4. Zhukov V., Zorin E., Zhernakov A., Afonin A., Akhtemova G., Bovin A., Dolgikh A., Gorshkov A., Gribchenko E., Ivanova K., Kirienko A., Kitaeva A., Kliukova M., Kulaeva O., Kusakin P., Leppyanen I., Pavlova O., Romanyuk D., Rudaya E., Serova T., Shtark O., Sulima A., Tsyganova A., Vasileva E., Dolgikh E., Tsyganov V., Tikhonovich I. (2021). Transcriptomic analysis of sym28 and sym29 supernodulating mutants of pea (Pisum sativum L.) under complex inoculation with beneficial microorganisms. Biological Communications, 66(3): 181–197.   https://doi.org/10.21638/spbu03.2021.301
  5. Solovev Y.V., Igolkina A.A., Kuliaev P.O., Sulima A.S., Zhukov V.A., Porozov Y.B., Pidko E.A., Andronov E.E. (2021). Towards Understanding Afghanistan Pea Symbiotic Phenotype Through the Molecular Modeling of the Interaction Between LykX-Sym10 Receptor Heterodimer and Nod Factors Frontiers in Plant Science, 12, 642591. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.642591.
  6. Shtark O., Puzanskiy R., Avdeeva G., Yemelyanov V., Shavarda A., Romanyuk D., Kliukova M., Kirpichnikova A., Tikhonovich I., Zhukov V., Shishova, M. (2021). Metabolic Alterations in Pisum sativum Roots during Plant Growth and Arbuscular Mycorrhiza Development. Plants, 10(6), 1033. https://doi.org/10.3390/plants10061033.
  7. Afonin A.M., Gribchenko E.S., Zorin E.A., Sulima A.S., Romanyuk D.A., Zhernakov A.I., Shtark O.Y., Akhtemova G.A., Zhukov V.A. (2021). Unique transcriptome features of pea (Pisum sativum L.) lines with differing responses to beneficial soil microorganisms. Ecological genetics, 19(2), 131-141. https://doi.org/10.17816/ecogen54703.
  8. Zorin E.A., Afonin A.M., Kulaeva O.A., Gribchenko E.S., Shtark O.Y., Zhukov V.A. (2020). Transcriptome Analysis of Alternative Splicing Events Induced by Arbuscular Mycorrhizal Fungi (Rhizophagus irregularis) in Pea (Pisum sativum L.) Roots. Plants, 9(12), 1700. https://doi.org/10.3390/plants9121700.
  9. Afonin A.M., Leppyanen I.V., Kulaeva O.A., Shtark O.Y., Tikhonovich I.A., Dolgikh E.A., Zhukov V.A. (2020). A high coverage reference transcriptome assembly of pea (Pisum sativum L.) mycorrhizal roots. Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii, 24(4), 331–339. https://doi.org/10.18699/VJ20.625.
  10. Mamontova T., Afonin A.M., Ihling C., Soboleva A., Lukasheva E., Sulima A.S., Shtark O.Y., Akhtemova G.A., Povydysh M.N., Sinz A., Frolov A., Zhukov V.A., Tikhonovich I.A. (2019) Profiling of Seed Proteome in Pea (Pisum sativum L.) Lines Characterized with High and Low Responsivity to Combined Inoculation with Nodule Bacteria and Arbuscular Mycorrhizal Fungi. Molecules, 24(8):1603. https://doi.org/10.3390/molecules24081603.
  11. Shtark O.Y., Puzanskiy R.K., Avdeeva G.S., Yurkov A.P., Smolikova G.N., Yemelyanov V.V., Kliukova M.S., Shavarda A.L., Kirpichnikova A.A., Zhernakov A.I., Afonin A.M., Tikhonovich I.A., Zhukov V.A., Shishova M.F. (2019) Metabolic alterations in pea leaves during arbuscular mycorrhiza development. PeerJ. 7:e7495. https://doi.org/10.7717/peerj.7495.
  12. 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. (2019) 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. 7:6662. https://doi.org/10.7717/peerj.6662.
  13. Sulima A.S., Zhukov V.A., Kulaeva O.A., Vasileva E.N., Borisov A.Y., Tikhonovich I.A. (2019). New sources of Sym2A allele in the pea (Pisum sativum L.) carry the unique variant of candidate LysM-RLK gene LykX. PeerJ, 7, e8070. https://doi.org/10.7717/peerj.8070.
  14. Magne K., Couzigou J.M., Schiessl K., Liu S., George J., Zhukov V.A., Sahl L., Boyer F., Iantcheva A., Mysore K.S., Wen J., Citerne S., Oldroyd G., Ratet P. (2018) MTNODULE ROOT1 and MTNODULE ROOT2 are essential for indeterminate nodule identity. Plant Physiology, 178(1), 295-316. https://doi.org/10.1104/pp.18.00610.
  15. Osmolovskaya N., Shumilina J., Kim A., Didio A., Grishina T., Bilova T., Keltsieva O.A., Zhukov V., Tikhonovich I., Tarakhovskaya E., Frolov A., Wessjohann L.A. (2018) Methodology of Drought Stress Research: Experimental Setup and Physiological Characterization. International journal of molecular sciences, 19(12), 4089. doi: 10.3390/ijms19124089. https://doi.org/10.3390/ijms19124089.
  16. Sulima A.S., Zhukov V.A., Afonin A.A., Zhernakov A.I., Tikhonovich I.A., Lutova L.A. (2017) Selection Signatures in the First Exon of Paralogous Receptor Kinase Genes from the Sym2 Region of the Pisum sativum L. Genome. Frontiers in Plant Science, 8, 1957. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01957.
  17. Kulaeva O.A., Zhernakov A.I., Afonin A.M., Boikov S.S., Sulima A.S., Tikhonovich I.A., Zhukov V.A. (2017) Pea Marker Database (PMD) - A new online database combining known pea (Pisum sativum L.) gene-based markers. PLoS One, 12(10), 0186713. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0186713.
  18. Zhukov V.A., Akhtemova G.A., Zhernakov A.I., Sulima A.S., Shtark O.Y., Tikhonovich I.A. (2017). Evaluation of the symbiotic effectiveness of pea (Pisum sativum L.) genotypes in pot experiment. Agric. Biol, 52, 607-614. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.3.607eng.
  19. Shtark O.Y., Sulima A.S., Zhernakov A.I., Kliukova M.S., Fedorina J.V., Pinaev A.G., Kryukov A.A., Akhtemova G.A., Tikhonovich I.A., Zhukov V.A. (2016). Arbuscular mycorrhiza development in pea (Pisum sativum L.) mutants impaired in five early nodulation genes including putative orthologs of NSP1 and NSP2. Symbiosis, 68(1-3), 129–144. https://doi.org/10.1007/s13199-016-0382-2.
  20. Zhukov V.A., Zhernakov A.I., Kulaeva O.A., Ershov N.I., Borisov A.Y., Tikhonovich I.A. (2015). De Novo Assembly of the Pea (Pisum sativum L.) Nodule Transcriptome. International Journal of Genomics, 2015, 695947. https://doi.org/10.1155/2015/695947.

Нижний блок

Подписаться на рассылку ВНИИСХМ

Что будем искать?