КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-24-00156

НазваниеПоиск генетических маркеров адаптации мух-береговушек (Diptera, Ephydridae) к экстремальным местообитаниям

Руководитель Яковлева Екатерина Юрьевна, Кандидат экономических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-105 - Эволюционная биология

Ключевые слова Diptera, Ephydridae, экстремальные местообитания, повышенная соленость, повышенная щелочность, адаптация, сборка генома, аннотирование генома, поиск следов отбора

Код ГРНТИ34.03.17, 34.03.23

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Двукрылые насекомые (Diptera) отличаются огромным таксономическим разнообразием (описано более 160 тыс. видов (Zhang, 2013)), разнообразием занимаемых экологических ниш и адаптацией к различным экстремальным условиям среды. Механизмы данных адаптаций изучены слабо, особенно на молекулярном уровне. На сегодняшний день в базе GenBank NCBI содержится всего 219 прочитанных геномов двукрылых (для сравнения на 40 тыс. видов позвоночных приходится 1715 отсеквенированных геномов). Представители многочисленного семейства Ephydridae (насчитывающего около 2000 видов (Zatwarnicki, Kahanpää, 2014)) приспособлены к самым неблагоприятным условиям среды от соленых и щелочных водоемов и горячих источников до нефтяных луж (Foote, 1995). В качестве объектов настоящего исследования выбраны геномы мух рода Ephydra: E. gracilis (обитает в озерах с высокой соленостью в Северной Америке), E. hians (syn. Cirrula hians, она же «щелочная муха», обитает в щелочных озерах в США, Мексике и Канаде) и E. riparia (обитает в Евразии, а на территории России встречается в Крыму на соленых озерах Кояшское и Тобечикское (Przhiboro, Shadrin, 2012) и в окрестностях Белого моря). Цель исследования – поиск генов, ассоциированных с адаптацией к экстремальным местообитаниям у представителей сем. Ephydridae, а также поиск ортологичных генов в геномах дрозофил и их сопоставление для выявления следов отбора, способствовавшего адаптации. На настоящий момент отсеквенированы геномы только двух эфидрид, обитающих в Америке: E. gracilis и E. hians (геномы собраны на скаффолды). Ключевая задача нашего проекта - de novo секвенирование генома E. riparia и его сборка. Кроме того будет прочитан и собран транскриптом данного вида. Используя транскриптом, мы функционально проаннотируем геном и осуществим поиск генов-кандидатов, кодирующих белки, способствующие адаптации мух данного вида к неблагоприятным местообитаниям (мы предполагаем, что это могут быть гены, связанные с покровами личинок эфидрид, гены, кодирующие LEA-белки, белки теплового шока, аквапорины, белки-транспортеры металлов (metal-transport proteins), белки, входящие в сигнальные каскады p38 и JNK MAPK и т.д.). Найденные гены, способствующие приспособлению к экстремальным местообитаниям, будут сопоставлены с гомологичными генами Drosophila melanogaster. Сопоставление найденных генов с генами дрозофилы может быть интересным и результативным по двум причинам: во-первых, в исследованиях нашей кафедры (Дмитриева и др., 2016; Яковлева и др., 2016; Панченко и др., 2017; Dmitrieva et al., 2019) и исследованиях других лабораторий (Rose, Charlesworth, 1981; Te Velde et al., 1988; Archer et al., 2003; Phelan et al., 2003; Burke, Rose, 2009; Condon et at., 2014) показано, что дрозофилы в лабораторных условиях могут легко адаптироваться к неблагоприятным условиям, в т.ч. к средам с повышенной соленостью, во-вторых, семейства Epydridae и Drosophylidae состоят в близком родстве (McAlpine, 1989; Grimald, 1990), поэтому пути адаптациогенеза могут быть во многом сходными. На заключительном этапе исследования мы сравним геном E. riparia с геномами эфидрид E. gracilis и E. hians: поиск консервативных и сильно различающихся участков в геномах трех родственных видов, приспособленных к стрессовым условиям, позволит пролить свет на характер эволюционных процессов, идущих внутри рода. А именно, можно будет заключить, независимо ли приобретены адаптации к средам с высокой соленостью или общий предок уже имел нужные приспособления. Таким образом, научная новизна исследования состоит в поиске путей и механизмов приобретения адаптаций к экстремальным местообитаниям у малоизученных двукрылых рода Ephydra (сем. Ephydridae) методами молекулярной биологии, биоинформатики и сравнительной геномики. По результатам исследования мы впервые получим отсеквенированные и собранные геном и транскриптом вида E. riparia, а также его функциональную аннотацию, что представляет большую ценность для научного сообщества, так как в базах данных в настоящее время содержится очень мало проаннотированных геномов насекомых (в основном только для хорошо изученных модельных организмов). Кроме того, мы сформируем пул генов-кандидатов, позволивших эфидридам приспособиться к стрессовым условиям и сравним с таковыми генами, выявленными у модельных и хорошо изученных организмов. Фундаментальное значение проекта заключается в том, что результаты исследования позволят пролить свет на слабо изученный, особенно на молекулярном уровне, вопрос эволюционной биологии о разнообразии путей и механизмов приобретения адаптаций к стрессовым условиям среды. Практическое значение проекта не менее весомо: эскалация климатических изменений, инвазионных процессов и усиливающегося техногенного загрязнения среды ведут к резким изменениям условий обитания представителей биоты во многих регионах мира, что должно способствовать ускорению эволюционных перестроек. В ходе исследования на примере группы родственных видов насекомых-экстремофилов, сопоставляя их с другими организмами, известными своей способностью адаптироваться к стрессовым условиям среды, мы сможем оценить возможные пути и потенциал приобретения адаптаций к таким условиям.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---