|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Микробные сообщества Аральского моря и их способность к разложению ксенобиотиковНИР
Microbial communities of Aral Sea and their ability to degrade xenobyotics
- Руководитель НИР: Бонч-Осмоловская Е.А.
- Ответственный исполнитель: Перевалова А.А.
- Участники НИР: Кокорева А.А., Меркель А.Ю., Сметанин Р.В., Строева А.Р., Тактарова Ю.В., Ширинкина Л.И.
- Подразделение: Биологический факультет
- Срок исполнения: 29 мая 2025 г. - 31 декабря 2027 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 25-14-00073
- Номер ЦИТИС: 125101711677-3
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Физико-химические основы биологии и биотехнологии
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству
- ПН России: Науки о жизни
- Критическая технология России: Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения
-
Ключевые слова:
бактерии, разложение ксенобиотиков, галофилы, метагеномы, археи
archaea, bacteria, halophiles, xenobiotics degradation, metagenomes -
Описание:
Проект посвящен исследованию микробных сообществ воды и осадков Аральского моря путем метагеномного секвенирования, выделению обитающих там галофильных прокариот и выяснению их свойств. Такое исследование будет проводиться впервые. Путем анализа геномов, собранных из метагеномов будут определены свойства архей и бактерий, обитающих в Аральском море и на основании полученных данных разработаны условия получения накопительных и чистых культур. Выделенные микроорганизмы будут полностью охарактеризованы, включая анализ их полных геномов. Также на накопительных и чистых культурах будет проверена способность прокариот, обитающих в Аральском море, к разложению ксенобиотиков, включая галогенорганические соединения (пестициды). На наличие у большинства микроорганизмов, обитающих в Аральском море, таких способностей указывают предварительные результаты метагеномных исследований, проведенные коллективом исполнителей в 2021-2023 годах. Полученные культуры микроорганизмов, разрушающих трудноразлагаемые токсичные соединения, послужат основой для разработки технологии очистки загрязненных почв и осадков водоемов.
-
Abstract:
The project is aimed on the study of microbial communities of water and sediments of the Aral Sea by metagenomic sequencing, identification of halophilic prokaryotes living there and the characterisation of their properties. Such a study will be conducted for the first time. By analyzing metagenome-assembled genomes, properties of archaea and bacteria living in the Aral Sea will be determined and the conditions for their enrichment and isolation will be developed. The isolated microorganisms will be fully characterised, including their complete genomes analysis. The ability of prokaryotes living in the Aral Sea to degrade xenobiotics, including halogenorganic compounds (pesticides), will be tested for enrichemnt cultures and isolates. Preliminary metagenomic studies conducted by the team in 2021-2023 indicate that most microorganisms living in the Aral Sea have such abilities. The obtained cultures of microorganisms degrading resistant toxic compounds will serve as a basis for the development of soil and water deposits remediation technology.
-
Планируемые результаты:
1 год. Детальный анализ метагеномов и MAGов Аральского моря 2021 года. Выделение ДНК и секвенирование вариабельных участков генов 16S рРНК в образцах воды и осадков 2024 года. Метагеномное секвенирование микробных сообществ новых образцов, сборка MAGов, их полный анализ. Сравнение данных по составу микробных сообществ, полученных в разные годы. Получение полной картины микробного разнообразия и функциональной характеристики микроорганизмов, обитающих в воде и осадках Аральского моря. Получение накопительных культур микроорганизмов, использующих различные ростовые субстраты и/или акцепторы электронов в различных физико-химических условиях (соленость, температура, аэрация), их характеристика.
-
Научный задел:
У коллектива имеется значительный задел для проведения намеченных исследований. Помимо уже опубликованных данных по составу микробных сообществ воды и осадков Аральского моря, имеются метагеномы двух образцов воды и один метагеном образца осадков, из которых собрано 43 индивидуальных генома (MAGа). Имеется машинная аннотация MAGов, указывающая на наличие новых интересных свойств как у не культивированных ранее, так и у уже известных прокариот. Имеющиеся данные представляют собой хорошую основу для дальнейшей работы с ними: проверки результатов машинной аннотации геномов, исследования метаболизма микроорганизмов, представленных MAGами. Также имеются образцы воды и осадков, отобранные в сентябре 2024 года, которые будут использованы для получения ДНК и постановки накопительных культур. Коллектив обладает опытом исследования экстремофильных и морских микробных сообществ, в том числе путем метагеномного секвенирования
- Добавил в систему: Перевалова Анна Александровна
Источник финансирования НИР
| грант РНФ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 29 мая 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Микробные сообщества Аральского моря и их способность к разложению ксенобиотиков |
| Результаты этапа: Основным результатом проекта явилась характеристика микробных сообществ Аральского моря и доминирующих в нем микроорганизмов на основании результатов сборки и анализа индивидуальных геномов архей и бактерий, собранных из метагеномов (так называемые MAGs – metagenome-assembled genomes). Мы установили, что состав микробных сообществ воды Аральского моря является достаточно постоянным – в нем всего лишь два доминирующих компонента, в сумме представляющих от 60 до 95% всего микробного сообщества: это представители нового рода галофильных архей семейства Haloferracaceae и бактерии рода Spiribacter. Геномы представителей двух доминирующих групп микроорганизмов содержали значительное количество генов, кодирующих ферменты, разлагающие разнообразные полисахариды. Это указывается на то, что основным энергетическим субстратом прокариот, обитающих в воде Аральского моря, являются клетки и внеклеточные полисахариды единственного фототрофа, обитающего в Аральском море – одноклеточной зеленой водоросли Dunaliella salina. В геномах Spiribacter мы нашли также гены хитиназ, что коррелирует с присутствием в Аральском море галофильных рачков Artemia sp. В отличие от воды, микробные сообщества осадков Аральского моря и прибрежной зоны, некогда бывшей его дном, оказались гораздо более гетерогенными, что коррелирует с разнообразием имеющихся там условий. Микробные сообщества осадков очень сильно отличались в зависимости от глубины под поверхностью осадков, от структуры осадков, которая могла быть песчаной или глинистой, а также от того, отбирались пробы под водой, или в прибрежной зоне. Лишь в одном случае мы столкнулись с абсолютным доминированием (в сумме 70% от всего сообщества) двух бактерий – Marinomonas sp., обладавшим широким спектром гидролаз, включая хитиназу, и литоавтотрофной бактерией Hydrogenovibrio halophilus, окисляющей сероводород, образующийся в результате сульфатредукции. В остальных пробах микробные сообщества были более разнообразными ли включая различные органотрофные бактерии и археи, в том числе археи рода Halodesulfurarchaeum. Единственный известный в настоящее время вид этого рода является анаэробным литотрофом, восстанавливающим элементную серу водородом. Среди прокариот, обитающих в осадках Аральского моря, встречалось также большое количество представителей глубоких некультивируемых линий архей и бактерий. Всего за отчетный период было получено 6 метагеномов воды и осадков Аральского моря и собрано 157 MAGs. В них было выявлено большое количество генов разложения углеводородов и галогенсодержащих соединений. В частности, в MAG некультивируемого представителя класса Acidomicrobiia (филум Actinomycetota) мы нашли полный набор генов разложения – гексахлорциклогексана – распространенного трудноразлагаемого пестицида, загрязнение которым детектировано в Аральском море и окружающих территориях. Также за отчетный период было поставлено большое количество накопительных культур, использующих различные энергетические субстраты в аэробных и анаэробных условиях, при различной солености среды и температуре инкубации. На среде с хитином и 23% NaCl, в присутствии антибиотиков, был получен рост галофильных архей. Был получен аэробный и анаэробный рост галофильных бактерий на среде с бензоатом и выделены чистые культуры, две из которых были идентифицированы как представители рода Halomonas. Поставлены аэробные накопительные культуры с разнообразными углеводородами в виде энергетических субстратов, а также аэробные накопительные культуры с пестицидами – ДДТ и гексахлорциклогексаном. По материалам проекта представлены устный и постерный доклады на 5-ом Российском микробиологическом конгрессе (Волгоград, 29.09-03.10 2025 г.). Подготовлено две статьи. | ||
| 2 | 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. | Микробные сообщества Аральского моря и их способность к разложению ксенобиотиков |
| Результаты этапа: - | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".
Прикрепленные файлы
| № | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
|---|