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 22-24-00747

НазваниеРеконструкция «глубокой филогении» грибообразных протистов (Myxomycetes = Eumycetozoa) на основе данных, полученных методом «genome skimming»

Руководитель Новожилов Юрий Капитонович, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук , г Санкт-Петербург

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; 04-102 - Ботаника

Ключевые слова амебоидные протисты, биологические коллекции, высокопроизводительное секвенирование, геносистематика, грибы, митохондриальный геном, рДНК, филогения, филогеномика, эволюция

Код ГРНТИ34.29.15

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проблема соответствий филогенетических гипотез и таксономических классификаций организмов одна из наиболее сложных в филогенетике и систематике. Переход от морфологической концепции вида к филогенетической, а также использование полифазного подхода в систематике не только стимулировал ревизию многих классификаций, но и создал целый ряд трудностей для систематиков. Протисты – одни из важнейших компонентов биоразнообразия на Земле, играющие огромную роль в различных экосистемах. Однако их происхождение и эволюция остаются малоизученными, а филогенетические системы по мере внедрения новых методов меняются очень быстро, что отражается на таксономической классификации эукариот в целом. Одной из групп, эволюционная история которых до сих пор остается крайне запутанной, являются амебоидные протисты (Amoebozoa). Среди них выделяются миксомицеты (Myxomycetes = Myxogastria), грибообразные спорообразующие протисты, традиционно являющиеся объектом исследования микологов и насчитывающие около 1000 морфовидов, которые до недавнего времени относили к пяти порядкам (отрядам). В последнее время предпринимаются попытки на основе полифазной таксономии с применением мультигенного филогенетического анализа провести ревизию таксономической системы миксомицетов, которая до сих пор была основана на морфологических признаках спор и спорокарпов (плодовых тел). Последние часто хорошо заметны в природе, обладают разнообразными морфологическими признаками и могут сохраниться длительное время в гербарных коллекциях и служить источником ДНК для мультигенного филогенетического анализа. В качестве маркерных генов используются в основном 1–3 гена ядерной или митохондриальной локализации. В результате было показано, что миксомицеты разделяются на две эволюционные ветви: светлоспоровые (Lucisporidia = Lucisporomycetidae) и темноспоровые (Columellidia = Columellomycetidae). При этом ряд входящих в них таксонов являются поли- или парафилетичными, а многие филогении не соответствуют классификации на основе морфологических признаков. Наши предварительные результаты и исследования коллег показывают, что использование небольшого числа филогенетически информативных локусов имеет ограничения для анализа «глубокой филогении» (deep phylogeny) миксомицетов, поскольку глубокое ветвление на уровне порядков и семейств остается во многом неразрешенным. В связи с этим в предлагаемом проекте с целью усиления филогенетического сигнала планируется использование методов, основанных на технологиях секвенирования нового поколения (NGS, next generation sequencing). Ранее технологии NGS были успешно применены нами для изучения миксомицетов и грибов в почвах методами метагеномики. Проведенный анализ опубликованных филогенетических исследований различных групп организмов с использованием NGS, а также опыт заявителей проекта заставляет нас пока отказаться от методов транскриптомики и методов с использованием РНК-мишеней и зондов ввиду их относительно высокой стоимости, сложной пробоподготовки, а также целого ряда особенностей биологии и жизненного цикла миксомицетов. Мы предлагаем использовать «genome skimming» из группы методов «shotgun sequencing». Метод представляет собой секвенирование генома с низким покрытием, что позволяет получить преимущественно мультикопийные участки генома (кластеры рибосомных генов и митохондриальный геном, многокопийные ядерные гены, ДНК-транспозоны и ретроэлементы). Для этого метода возможно использование частично фрагментированной ДНК из сухих гербарных образцов, что значительно облегчит подбор таксонов для филогенетического анализа. К достоинствам метода также следует отнести достаточно простой и дешевый процесс пробоподготовки, включая выделение ДНК и ее фрагментацию, а также возможность проводить филогенетические реконструкции на различных таксономических уровнях. Таким образом, нами впервые в мире планируется провести интенсивные, эффективные и не очень дорогостоящие исследования «глубокой филогении» широкого спектра таксонов миксомицетов из подкласса темноспоровых видов (Columellomycetidae), одной из наиболее критичных групп миксомицетов, требующих глубокого филогенетического анализа и таксономической ревизии. В ходе исследования мы планируем провести “genome skimming” представителей подкласса темноспоровых миксомицетов из порядка Physarales: семейств Lamprodermataceae (Lamproderma, Colloderma, Elaeomyxa, Diacheopsis, Collaria), Didymiaceae (Diderma, Didymium, Lepidoderma, Mucilago) и Physaraceae (Craterium, Leocarpus, Fuligo, Physarum, Physarella, Physarina, Kelleromyxa, Badhamia). Кроме того, отработанные в ходе выполнения проекта методы заложат основы для одного из новых и перспективных направлений изучения филогеномики грибов и грибообразных протистов в России, в частности в лаборатории систематики и географии грибов БИН РАН, которые до сих пор проводились традиционными методами с использованием секвенирования по Сэнгеру. В исследование будут вовлечены обширные микологические коллекции, хранящиеся в гербарии БИН РАН (LE), одном из крупнейших мировых гербариев. Полученные данные в ходе выполнения проекта дадут возможность создания и оптимизации праймеров рибосомных и митохондриальных генов, что позволит придать новый импульс изучению грибов и грибообразных протистов. Результаты будут опубликованы в высокорейтинговых мировых научных журналах и представлены на международных конференциях. Проект будет способствовать профессиональному росту и развитию новой генерации микологов и протистологов России.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---