Регистрация / Вход
Прислать материал

Интеграция новейших достижений геномики и метагеномики в технологию производства микробных препаратов

Докладчик: Сафронова Вера Игоревна

Должность: заведующая лабораторией

Цель проекта:
1. Формулировка проблемы, на решение которой направлен реализуемый проект: Биобезопасность сельскохозяйственных биотехнологий. 2. Формулировка цели реализуемого проекта: Разработка с использованием высокопроизводительного секвенирования оперативных технологических решений для повышения контроля качества биопрепаратов с целью их безопасного и эффективного применения в агропромышленном комплексе РФ.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Краткое описание основных результатов:
Предлагаемые к выполнению ПНИ позволят стандартизировать биотехнологические производства биопрепаратов энтомоцидного и родентицидного действия для повышения эффективности контроля над микробным материалом и гарантии высокого качества и экологической безопасности выпускаемой продукции. Проводимые исследования по полногеномному секвенированию генетических ресурсов сельскохозяйственных микроорганизмов, сконцентрированных в ВКСМ, обеспечат принципиальные преимущества по сравнению с существующими методами контроля качества производственных штаммов в части:
- Разработки мультиплексного экспресс-анализа референтных последовательностей ДНК (референт-комплекса) для достоверной таксономической и функциональной аутентификации коммерческих штаммов Bacillus thuringiensis и Salmonella enteritidis var. Issatschenko;
- Разработки молекулярного диагностикума, позволяющего детектировать у коммерческих штаммов мутационную изменчивость и крупномасштабные геномные перестройки;
- Разработки эффективных методов контроля микробиологической чистоты биопрепаратов на всех стадиях производственного цикла.
2. Основные характеристики планируемых результатов:
- Метод мультиплексного экспресс-анализа референтных последовательностей ДНК должен быть разработан на основе сравнительного анализа полногеномных сиквенсов 20 отобранных коммерческих штаммов Bacillus thuringiensis и Salmonella enteritidis var. Issatschenko;
- Молекулярный диагностикум для детекции мутационной изменчивости и крупномасштабных геномных перестроек у коммерческих штаммов должен быть разработан с использованием методов геномного AFLP фингерпринтинга и пульс-электрофореза;
- Разрабатываемый в ходе ПНИ научно-технический задел должен быть ориентирован на совершенствование методов стандартизации биотехнологических производств в сфере АПК.
3. Оценка элементов новизны научных решений:
Для разработки комплекса эффективных экспресс-методов контроля микробиологической чистоты биопрепаратов будут использованы новейшие технологии геномного высокопроизводительного секвенирования, геномного AFLP фингерпринтинга и пульс-электрофореза.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Область применения:
Сельскохозяйственные биотехнологии.
2. Описание практического внедрения планируемых результатов:
- Проведение с помощью мультиплексного экспресс-анализа таксономической и функциональной аутентификации коммерческих штаммов, использующихся в производстве инсектицидных и родентицидных биопрепаратов;
- Детекция мутационной изменчивости и крупномасштабных геномных перестроек, влияющих на эффективность коммерческих штаммов;
- Проведение эффективного контроля микробиологической чистоты биопрепаратов на всех стадиях производственного цикла;
- Стандартизация биотехнологических производств для обеспечения эффективного использования микробных биопрепаратов, а также уменьшения риска применения патогенных микроорганизмов в открытых экосистемах;
- Разработка методов контроля качества широкого спектра коммерческих штаммов, использующихся при производстве микробных препаратов на основе экстраполяция полученных результатов.
3. Оценка влияния результатов на развитие научно-технических и технологических направлений:
- Достижения прорывных результатов в области интеграции новейших достижений геномики и метагеномики в технологию производства микробных препаратов;
- Усиления конкурентных позиций отечественных сельхозпроизводителей в сфере стандартизации биотехнологических процессов для обеспечения эффективного использования микробных биопрепаратов, а также уменьшения риска применения в открытых экосистемах патогенных микроорганизмов.

Текущие результаты проекта:
1. Проведен анализ 17 статей в ведущих зарубежных научных журналах (за период 2009 – 2013 гг.), описывающих различные методы выделения геномной ДНК микроорганизмов, а также методики проведения полногеномного секвенирования.
2. Отобраны 20 коммерческих штаммов Bacillus thuringiensis и Salmonella enteritidis vr. Issatschenko, являющихся основой биопрепаратов битоксибациллин, бацикол и бактороденцид. Составлено подробное описание отобранных штаммов в соответствии с формой, используемой в Ведомственной коллекции полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения Россельхозакадемии (ВКСМ), с указанием источника выделения штаммов, серологических и физиолого-биохимических свойств, а также биологической активности. Штаммы депонированы в ВКСМ и размещены на УСУ «Станция низкотемпературного автоматизированного хранения биологических образцов». Информация о штаммах доступна в базе данных ВКСМ на сайте ГНУ ВНИИСХМ Россельхозакадемии (http://www.arriam.spb.ru).
3. В опытах на личинках комнатной мухи и колорадского жука изучено содержание термостабильного экзотоксина и показатели энтомоцидной активности у 5 наиболее эффективных штаммов Bacillus thuringiensis серотипа Вt Н10 для проведения последующего сравнительного анализа эффективности штаммов и структуры генов вирулентности.
4. Оптимизирован протокол выделения бактериальной ДНК, которое является одним из наиболее важных этапов полногеномного секвенирования. Доочистку ДНК проводили с помощью AxyPrep Multisource Genomic DNA miniprep Kit (Axygen). Концентрацию и степень чистоты ДНК определяли на спектрофотометре SpectroStar Nano (BMG Labtech) при 3-х длинах волн: 230, 260, 280 нм.
5. Проведено секвенирование гена 16S рРНК у отобранных штаммов для подтверждения их видовой принадлежности перед проведением полногеномного секвенирования. Поиск гомологичных последовательностей в базе данных GenBank проводили с помощью программы BLAST.