МЕГАГРАНТЫ

Лаборатория лесной геномики

О лаборатории

Наименование проекта Геномные исследования основных бореальных лесообразующих хвойных видов и их наиболее опасных патогенов в Российской Федерации

Ссылка на официальный сайт

Наименование ВУЗа: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"

Области научных исследований: Биотехнологии

Основная цель проекта - создание новой, конкурентоспособной, современной, динамичной и хорошо оснащённой Лаборатории лесной геномики, интегрированной как в научную, так и в образовательную инфраструктуру Сибирского федерального университета, способной проводить современные научные исследования, в том числе, заявленного в рамках проекта полногеномного секвенирования, сравнительного анализа и аннотирования геномов основных лесообразующих пород Российской Федерации – лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.), сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica, Du Tour.) и их наиболее опасных патогенов, в первую очередь, грибов, входящих в комплексы Armillaria mellea s.l. и Heterobasidion annosum s.l., которые вызывают катастрофическое усыхание российских бореальных лесов, усугубляемое установленным снижением количества осадков и одновременным ростом температуры приземного слоя воздуха в физиологически важные для древесных растений периоды, участившимися в последние два десятилетия и, вероятно, связанные с глобальным изменением климата.

Кроме того, данный проект позволит получить важную информацию и разработать высокоинформативные молекулярно-генетические маркёры, которые могут быть эффективно использованы для определения происхождения древесины, изучения и мониторинга генетической изменчивости хвойных лесов, их адаптации к изменению климата и для создания селекционных и природоохранных программ. Эти же задачи были заявлены как наиболее приоритетные для лесного хозяйства в Комплексной программе развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года, утверждённой Правительством Российской Федерации 24 апреля 2012 г.

Основные задачи:

Создание Лаборатории лесной геномики, интегрированной как в научную, так и в образовательную инфраструктуру Сибирского федерального университета, способной проводить современные научные исследования в области лесной генетики, геномики, биотехнологии и биоинформатики.
Полногеномное секвенирование лиственницы, сосны и кедра в сотрудничестве с геномными и биоинформатическими центрами США и России, а также учреждениями Российской академии наук (РАН) для обнаружения генов, связанных с качеством древесины, скоростью роста, адаптацией к вредителям, болезням и неблагоприятным воздействиям среды (путём сравнительного анализа полученных нуклеотидных последовательностей с нуклеотидной последовательностью уже изученных генов в других организмах) и для разработки молекулярно-генетических маркёров с целью решения задач:

а) мониторинга генетической изменчивости в популяциях хвойных с помощью высоко-изменчивых маркёров;

б) идентификации происхождения древесины (с помощью популяционно-специфичных маркёров);

в) геномной селекции на высокое качество древесины, скорость роста, прирост биомассы, устойчивость к вредителям, болезням и другие важные селекционные признаки.

Полногеномное секвенирование высоко- и слабопатогенных грибов (в первую очередь Heterobasidion annosum s. l., Armillaria mellea s. l., Phellinus sulphurascens Pilat.) в сотрудничестве с Институтом леса СО РАН для решения задач:

а) обнаружения генов, вызывающих различия в патогенности с помощью сравнительного геномного анализа высоко- и низкопатогенных штаммов;

б) разработки молекулярно-генетических маркёров, позволяющих различать высоко- и слабопатогенные таксоны грибов и осуществлять, таким образом, генетический мониторинг патогенности в популяциях;

в) исследование популяционно-генетической структуры данных фитопатогенных грибов и их взаимодействия между собой и с хозяином;

г) выделение гиповирулентных штаммов патогенных грибов для повышения конкурентоспособности в экологической нише (конкурирующий биологический контроль).

 

Ведущий учёный

krutovsky ФИО: Крутовский Константин Валерьевич

 

Ученые степень и звание:
профессор, кандидат биологических наук


Занимаемая должность:
ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской Академии Наук, нayчный pyководитeль Научно-образовательного центра геномных исследований Сибирского федерального университета, профессор Техасского агро-механического университета (США) и Гёттингенского университета (Германия), координатор рабочей группы 2.02.00 «Генетические ресурсы и селекция хвойных» Международного Союза Лесных Исследовательских Организаций.


Области научных интересов:
Лесная геномика, популяционная геномика, эволюционная, природоохранная и экологическая генетика, лесная селекция, генетическая экспертиза происхождения древесины.


Научное признание:
Награды молодого учёного Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН в 1983, 1986, 1988 и 1990 гг.; медаль ВДНХ СССР за достижения в лесной генетике и селекции в 1987 г.; персональный научный грант Фонда им. А. фон Гумбольдта (Бонн, Германия) в 1992 г.; благодарственная грамота от международной научной организации Биоверсити Инт. (Рим, Италия) в 2007 г. за большой вклад в образование и подготовку специалистов в области лесного биоразнообразия; награда министерства сельского хозяйства США в 2011 г. в категории «За помощь в развитии устойчивого с.-х. производства и биотехнологии и укреплении продовольственной безопасности».


Krutovsky, K.V., I.N. Tretyakova, N.V. Oreshkova, M.E. Pak, O.V. Kvitko, and E.A. Vaganov, 2014 Somaclonal variation of haploid in vitro tissue culture obtained from Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.) megagametophytes for whole genome de novo sequencing. In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant 50 http://link.springer.com/article/10.1007/s11627-014-9619-z
Koralewski, T.E., Brooks, J.E. and K.V. Krutovsky, 2014 Molecular evolution of drought tolerance and wood strength related candidate genes in loblolly pine (Pinus taeda L.). Silvae Genetica 63(1-2): 59-66.
Chhatre, V., T. Byram, D.B. Neale, J.L. Wegrzyn, and K.V. Krutovsky, 2013 Genetic structure and association mapping of adaptive and selective traits in the East Texas loblolly pine (Pinus taeda L.) breeding populations. Tree Genetics and Genomes 9(5): 1161-1178.
Krutovsky, K.V., J. Burczyk, I. Chybicki, R. Finkeldey, T. Pyhäjärvi, J.J. Robledo-Arnuncio, 2012 Gene flow, spatial structure, local adaptation and assisted migration in trees, pp. 71-116, Ch. 4 in Genomics of Tree Crops, edited by R.J. Schnell and P.M. Priyadarshan. Springer Science, Inc.
Koralewski, T.E., and K. V. Krutovsky, 2011 Evolution of exon-intronstructure and alternative splicing. PLoS One 6(3): e18055.doi:10.1371/journal.pone.0018055.
Echt, C.S., S. Saha, K.V. Krutovsky, K. Wimalanathan, J.E. Erpelding, C.Liang and C.D. Nelson, 2011 An annotated genetic map of loblolly pine based on microsatellite and cDNA markers. BMC Genetics 2011,12:17doi:10.1186/1471-2156-12-17 (http://www.biomedcentral.com/1471-2156/12/17/abstract)
Ritland, K., K. Krutovsky, Y. Tsumura, B. Pelgas, N. Isabel and J. Bousquet, 2011 Genetic mapping in conifers, pp. 196-238, Ch. 5 in Genetics, Genomics and Breeding of Conifers, edited by C. Plomion, J. Bousquet and C. Kole. CRC Press, Science Publishers, Inc., Enfield, New Hampshire.
González-Martínez, S.C., S. Dillon, P.H. Garnier-Géré, K.V. Krutovsky, R. Alía, C. Burgarella, A.J. Eckert, M.R. Garcia, D. Grivet, M. Heuertz, J.P. Jaramillo-Correa, M. Lascoux, D.B. Neale, O. Savolainen, Y. Tsumura and G.G. Vendramin, 2011 Patterns of nucleotide diversity and association mapping, pp. 239-275, Ch. 6 in Genetics, Genomics and Breeding of Conifers, edited by C. Plomion, J. Bousquet and C. Kole. CRC Press, Science Publishers, Inc., Enfield, New Hampshire.
Tarakanov, V.V., K.V. Krutovsky, J. Turok, 2010 Problems of Forest Genetic Resources Conservation in Siberia considering global climate change and increasing antropogenic effects. Contemporary Problems of Ecology 3(6): 707-714.
Krutovsky, K.V., J.B. St.Clair, R. Saich, V.D. Hipkins and D.B. Neale, 2009 Estimation of population structure in coastal Douglas-fir [Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco var. menziesii] using allozyme and microsatellite markers. Tree Genetics and Genomes 5(4): 641-658.
Eckert, A.J., A.D. Bower, J.L. Wegrzyn, B. Pande, K.D. Jermstad, K.V. Krutovsky, J.B. St. Clair and D.B. Neale, 2009 Association genetics of coastal Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii var. menziesii, Pinaceae). I. Cold-hardiness related traits. Genetics 182: 1289-1302.
Eckert, A.J., J.L. Wegrzyn, B. Pande, K.D. Jermstad, J.M. Lee, J.D. Liechty, B.R. Tearse, K.V. Krutovsky and D.B. Neale, 2009 Multilocus patterns of nucleotide diversity and divergence reveal positive selection at candidate genes related to cold-hardiness in coastal Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii var. menziesii). Genetics 183: 289-298.
Carlson, J. E., A. Traore, H. A. Agrama and K. V. Krutovsky, 2007 Douglas-fir, pp. 199-210, Ch. 7 in Genome Mapping and Molecular Breeding in Plants, Forest Trees Vol. 7, edited by C. Kole. Springer, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo.
Krutovsky, K. V., C. G. Elsik, M. Matvienko, A. Kozik and D. B. Neale, 2006 Conserved Ortholog Sets in forest trees. Tree Genetics and Genomes 3(1): 61-70.
Krutovsky, K. V. 2006 From Population Genetics to Population Genomics of Forest Trees: Integrated Population Genomics Approach. Russian Journal of Genetics 42(10): 1088-1100. (Springer, Download)
Jermstad, K. D., L. A. Sheppard, B. B. Kinloch, A. Delfino-Mix, E. S. Ersoz, K. V. Krutovsky and D. B. Neale, 2006 Isolation of a conserved full-length CC-NBS-LRR resistance gene candidate from sugar pine. Tree Genetics and Genomes 2(2): 76-85.
González-Martínez, S. C., K. V. Krutovsky and D. B. Neale, 2006 Forest tree population genomics and adaptive evolution. New Phytologist 170(2): 227-238.
Krutovsky, K. V., and D. B. Neale, 2005 Nucleotide diversity and linkage disequilibrium in cold-hardiness and wood quality-related candidate genes in Douglas-fir. Genetics 171(4): 2029-2041.
Wheeler, N. C., K. D. Jermstad, K. V. Krutovsky, S. N. Aitken, G. T. Howe, J. Krakowski and D. B. Neale, 2005 Mapping of quantitative trait loci controlling adaptive traits in coastal Douglas-Fir. IV. Cold-hardiness QTL verification and candidate gene mapping. Molecular Breeding 15: 145-156.
Krutovsky, K. V., and D. B. Neale, 2005 Forest genomics and new molecular genetic approaches to measuring and conserving adaptive genetic diversity in forest trees, pp. 369-390 in Conservation and Management of Forest Genetic Resources in Europe, edited by Th. Geburek and J. Turok. Arbora Publishers, Zvolen.
Krutovsky, K. V., M. Troggio, G. R. Brown, K. D. Jermstad and D. B. Neale, 2004 Comparative mapping in the Pinaceae. Genetics 168(1): 447-461.
Neale, D. B., and K. V. Krutovsky, 2004 Comparative Genetic Mapping in Trees: The Group of Conifers, pp. 267-277 in Biotechnology in Agriculture and Forestry: Molecular Marker Systems, edited by H. Lörz and G. Wenzel. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.
Schnabel, A., and K. V. Krutovskii, 2004 Conservation genetics and evolutionary history of Gleditsia caspica: inferences from allozyme diversity in populations from Azerbaijan. Conservation Genetics 5(2): 195-204.
Slavov, G. T., G. T. Howe, I. Yakovlev, K. J. Edwards, K. V. Krutovskii, G. A. Tuskan, J. E. Carlson, S. H. Strauss and W. T. Adams, 2004 Highly variable SSR markers in Douglas-fir: Mendelian inheritance and map locations. Theor. Appl. Genet. 108: 873-880.
Ledig, F. T., P. D. Hodgskiss, K. V. Krutovskii, D. B. Neale and T. Eguiluz-Piedra, 2004 Relationships among the spruces (Picea, Pinaceae) of Southwestern North America. Systematic Botany 29(2): 275-295.
Krutovskii, K. V. and D. B. Neale, 2001 Forest Genomics for Conserving Adaptive Genetic Diversity. Forest Genetic Resources Working Papers, Working Paper FGR/3. Forest Resources Development Service, Forest Resources Division. FAO, Rome (Download).
Krutovskii, K. V., and D. B. Neale, 2001 Forest genomics for conserving adaptive genetic diversity. Forest Genetic Resources 29: 7-9.

Результаты исследований

Крутовский К.В., Орешкова Н.В., Путинцева Ю.А., Шилкина Е.А., Павлов И.Н., Ибе А.А., Дейч, К.О., Третьякова И.Н., Ваганов Е.А. Геномные исследования бореальных лесов // Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященная 70-летию Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН «Лесные биогеоценозы бореальной зоны: география, структура, функции, динамика». Красноярск, 2014. С. 19-22.
Крутовский К.В. Исследования гигантских эволюционно древних геномов хвойных: популяционная, ландшафтная и экологическая геномика и геномная селекция // Труды VI Съезда ВОГиС. Ростов на Дону, 2014. С. 126-127.
Крутовский К.В., Орешкова Н.В., Путинцева Ю.А., Ибе А.А., Дейч К.О., Шилкина Е.А. Предварительные результаты полногеномного секвенирования сибирской лиственницы (Larix sibirica Ledeb.) и сибирской кедровой сосны (Pinus sibirica Du Tour.) // Сибирский лесной журнал. 2014. № 4. С. 77-81.
Крутовский К.В. Перспективы использования геномных исследований в лесном хозяйстве // Сибирский лесной журнал. 2014. № 4. С. 11-15.
Krutovsky K.V., Tretyakova I.N., Oreshkova N.V., Pak M.E., Kvitko O.V., Vaganov E.A. Somaclonal variation of haploid in vitro tissue culture obtained from Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.) megagametophytes for whole genome de novo sequencing // In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant, 2014. - Vol.50, No. 5 - P. 655-664.
Павлов И.Н. Биотические и абиотические факторы усыхания хвойных лесов Сибири и Дальнего Востока // Сибирский экологический журнал, 2015, № 4. С. 537-554.
Орешкова Н.В., Ветрова В.П., Синельникова Н.В. Генетическая и фенотипическая изменчивость лиственницы Каяндера (Larix cajanderi Mayr.) на севере Российского Дальнего Востока // Сибирский экологический журнал, 2015, № 1. С. 13-27.


Back to top