Лаборатория генетики микроорганизмов

Зав. лабораторией Елена Ильинична Кацы, д.б.н., профессорЗав. лабораторией Елена Ильинична Кацы, д.б.н., профессорЛаборатория генетики микроорганизмов, созданная в ИБФРМ АН СССР (ныне ИБФРМ РАН) в 1985 г., ведет свое начало от лаборатории культивирования микроорганизмов, организованной в 1981 г. Генетические работы были инициированы молодым талантливым ученым Вадимом Юрьевичем Матвеевым (08.10.1960–28.12.1988). В течение первых 24-х лет лабораторией заведовал д.б.н., проф. Валерий Иванович Панасенко (14.03.1937–27.07.2005).
С 2005 г. лабораторией генетики микроорганизмов руководит д.б.н., проф. Елена Ильинична Кацы.
Сейчас в лаборатории работают: д.б.н. Андрей Вячеславович Шелудько, к.б.н. Лилия Петровна Петрова, к.б.н. Юлия Анатольевна Филипьечева, Елизавета Михайловна Телешева, Дмитрий Игоревич Мокеев и Лариса Ивановна Мотузко.

Основное направление работы коллектива лаборатории — изучение у бактерий, стимулирующих рост и развитие растений, генетической регуляции процессов, влияющих на формирование и функционирование ризоценозов: подвижности; образования двигательных органелл и гликополимеров клеточной поверхности; функций плазмид и динамики геномов.
В лаборатории выполняется НИР по госбюджетной теме «Генетический анализ социального поведения ассоциативных альфапротеобактерий Azospirillum brasilense» (2013–2017 гг.); научный руководитель – д.б.н., проф. Е.И. Кацы.

сотрудники лаборатории (слева направо): д.б.н. А.В. Шелудько, студент Д.Н. Синякин, Е.М. Телешева, Л.И. Мотузко, Д.И. Мокеев, к.б.н. Ю.А. Филипьечева, к.б.н. Л.П. Петровасотрудники лаборатории (слева направо): д.б.н. А.В. Шелудько, студент Д.Н. Синякин, Е.М. Телешева, Л.И. Мотузко, Д.И. Мокеев, к.б.н. Ю.А. Филипьечева, к.б.н. Л.П. Петрова


Наиболее значимые результаты НИР:
Для выяснения механизмов адаптации бактерий к обитанию в гетерогенных экологических нишах, в том числе, в ассоциациях с растениями, необходимо исследовать молекулярные причины и физиологические последствия динамической организации бактериальных геномов. В лаборатории генетики микроорганизмов получены новые данные о первичной структуре, функциях и молекулярных основах пластичности крупных плазмид ассоциативных бактерий Azospirillum brasilense, в частности, обусловленной активностью впервые описанных инсерционных элементов.
На примере A. brasilense установлено влияние динамики генома на строение бактериальных липополисахаридов, устойчивость бактерий к ионам тяжелых металлов и нитритам, социальную активность бактерий и ранние этапы колонизации корней растений.
Выявлена способность азоспирилл к такому виду социальной подвижности как распространение в полужидкой среде с образованием микроколоний. Определены внешние факторы (присутствие определенных растительных лектинов, экссудатов растений и др.), сказывающиеся на социальном поведении бактерий.
Показано, что спонтанные и индуцированные изменения в структуре плазмид могут сопровождаться фенотипическими вариациями в социальной подвижности азоспирилл (роение → ускоренное роение; роение → распространение с образованием микроколоний; распространение с образованием микроколоний → ускоренное роение) и приводить к изменениям в первых этапах колонизации корней растений.
Исследованы особенности ранних стадий взаимодействия бактерий A. brasilense с изменениями в структуре клеточной поверхности, жгутиковании и социальной подвижности с растениями пшеницы, в том числе, в условиях загрязнения среды ионами тяжелых металлов.
Разработана обширная коллекция олигонуклеотидных праймеров к нескольким репликонам бактерий A. brasilense Sp245 и Sp7, использование которых в полимеразных цепных реакциях позволяет осуществлять быстрый мониторинг геномных перестроек у разных штаммов азоспирилл, амплифицировать и анализировать новые гены азоспирилл.
Полученные результаты могут найти дальнейшее практическое применение при конструировании или селекции ассоциативных бактерий, перспективных для сельского хозяйства, садоводства, лесоводства и фиторемедиации; при создании оригинальных биосенсоров, предназначенных для мониторинга состояния окружающей среды.

Монографии:
1. Кацы Е.И. Молекулярно-генетические процессы, влияющие на ассоциативное взаимодействие почвенных бактерий с растениями / Под ред. В.В. Игнатова. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2003. 169 с.
2. Кацы Е.И. Молекулярная генетика ассоциативного взаимодействия бактерий и растений: состояние и перспективы исследований / Под ред. В.В. Игнатова. М.: Наука, 2007. 86 с.
3. Katsy E.I. (ed.) Plasticity in Plant-Growth-Promoting and Phytopathogenic Bacteria. New York: Springer, 2014. 208 p.

Главы в монографиях:
1. Кацы Е.И. Молекулярно-генетический анализ ассоциативного взаимодействия бактерий и растений // Молекулярные основы взаимоотношений ассоциативных микроорганизмов с растениями / Под ред. В.В. Игнатова. М.: Наука, 2005. С. 17–45
2. Katsy E.I. Plasmid plasticity in the plant-associated bacteria of the genus Azospirillum // Bacteria in Agrobiology: Plant Growth Responses / Ed. D.K. Maheshwari. Berlin: Springer, 2011. P. 139–157
3. Katsy E.I. Denitrification in plant-beneficial bacteria: genetic aspects and role in plant-bacterial interactions // Denitrification: Processes, Regulation and Ecological Significance / Eds. N. Savaglio, R. Puopolo. New York: Nova Science Publishers, 2012. P. 279–290
4. Katsy E.I. Plasmids as indispensable components of Azospirillum genomes // Plasmids: Genetics, Applications and Health / Eds. F.E.R. Gonzales, M.I. Lopez. New York: Nova Science Publishers, 2012. P. 57–77
5. Scortichini M., Katsy E.I. Common themes and specific features in the genomes of phytopathogenic and plant-beneficial bacteria // Plasticity in Plant-Growth-Promoting and Phytopathogenic Bacteria / Ed. E.I. Katsy. New York: Springer, 2014. P. 1–26
6. Katsy E.I. Plasmid rearrangements and changes in cell-surface architecture and social behavior of Azospirillum brasilense // Plasticity in Plant-Growth-Promoting and Phytopathogenic Bacteria / Ed. E.I. Katsy. New York: Springer, 2014. P. 81–97

Обзоры:
1. Кацы Е.И. Генетика азотфиксации и взаимодействия с растениями бактерий рода Azospirillum (Tarrand, Krieg & Döbereiner, 1979) // Генетика. 1992. Т. 28, № 7. С. 5–18
2. Кацы Е.И. Транспозон Tn5 и его производные, используемые в генетическом анализе бактерий // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 1993. № 3. С. 12–15.
3. Кацы Е.И. Генетико-биохимические и экологические аспекты подвижности и хемотаксиса у фитопатогенных, симбиотических и ассоциированных с растениями бактерий // Успехи современной биологии. 1996. Т. 116, № 5. С. 579–593
4. Кацы Е.И. Участие ауксинов в регуляции экспрессии генов бактерий и растений // Генетика. 1997. Т. 33, № 5. С. 565–576 (Katzy E.I. Participation of auxins in regulation of bacterial and plant gene expression // Russ. J. Genet. 1997. Vol. 33, № 5. P. 463–473)
5. Кацы Е.И. Свойства и функции плазмид ассоциированных с растениями бактерий рода Azospirillum // Успехи современной биологии. 2002. Т. 122, № 4. C. 353–364

Докторские диссертации:
1. Кацы Е.И. Молекулярно-генетические аспекты образования у Azospirillum brasilense О-специфических полисахаридов, двигательных органелл и экстраклеточных метаболитов, важных для взаимодействия этих бактерий с растениями: Дисс. д-ра биол. наук. М.: Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, 2002.
2. Шелудько А.В. Генетико-физиологические аспекты социального поведения ассоциативных бактерий Azospirillum brasilense: Дисс. д-ра биол. наук. Саратов: ИБФРМ РАН, 2010

Кандидатские диссертации:
1. Кацы Е.И. Изучение плазмид азотфиксирующих ассоциированных со злаками бактерий Azospirillum brasilense: Дисс. канд. биол. наук. Саратов: ВНИПЧИ «Микроб», 1991
2. Петрова Л.П. Генетические аспекты продукции компонентов клеточной поверхности у ассоциативных азотфиксирующих бактерий Azospirillum brasilense: Дисс. канд. биол. наук. Саратов: РосНИПЧИ «Микроб», 1998
3. Шелудько А.В. Получение и характеристика мутантов модельного штамма ассоциативных бактерий Azospirillum brasilense Sp245 по продукции и функционированию полярного и латеральных жгутиков: Дисс. канд. биол. наук. Саратов: РосНИПЧИ «Микроб», 2000
4. Борисов И.В. Генетический анализ вариаций в подвижности и поверхностных структурах ассоциативных бактерий Azospirillum brasilense: Дисс. канд. биол. наук. Саратов: ИБФРМ РАН, 2004
5. Кулибякина О.В. Изучение роли плазмид Azospirillum brasilense в образовании липополисахаридов, содержащих пента-D-рамнановый О-полисахарид: Дисс. канд. биол. наук. Саратов: ИБФРМ РАН, 2009
6. Варшаломидзе О.Э. Плазмидные перестройки и изменения в подвижности, метаболизме азота и устойчивости к солям тяжелых металлов у бактерий Azospirillum brasilense. Дисс. канд. биол. наук. Саратов: ИБФРМ РАН, 2012
7. Ковтунов Е.А. Изменения в структуре ДНК у мутантов ассоциативных альфапротеобактерий Azospirillum brasilense по жгутикованию и социальному поведению: Дисс. канд. биол. наук. Саратов: ИБФРМ РАН, 2014

В лаборатории проходят обучение аспиранты ИБФРМ РАН, выполняют курсовые и дипломные работы студенты Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского.

Исследования лаборатории были поддержаны грантами Президента РФ (НШ-1529.2003.4, МК-235.2003.04, МК-948.2005.4, НШ-6177.2006.4, НШ-3171.2008.4), Международного научного фонда и Правительства РФ (RNQ000, RNQ300), CRDF и Министерства образования и науки РФ (REC-006), Роснауки (2005-РИ-112/001), Российского фонда фундаментальных исследований (93-04-6884-а, 99-04-48034-а, 06-04-48204-а, 12-04-00262-а, 13-04-01276-а), Фонда содействия отечественной науке и ряда других научных фондов.

Избранные экспериментальные статьи в журналах:
Авторизация
Обнаружили неточность?
Если Вы нашли ошибку в тексте – выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter