Структура КарНЦ РАН

Лаборатория генетики

заведующая: к.б.н., доц. Лебедева Ольга Николаевна

Лаб. генетики

Лаборатория генетики была организована в 1956 г. Исследования проводимые в лаборатории под руководством к.б.н. Петрова Ивана Алексеевича были связаны с изучением индуцированных эндогенными метаболитами сигнальных систем растительной клетки, способных радикально вмешиваться в функцию генома. С 1972 г. лаборатория под руководством д.б.н. Олимпиенко Георгия Семеновича занималась вопросами индуцированного мутагенеза и индуцированной гетерозиготности как основой продуктивности растительных популяций многолетних злаков. В результате были разработаны генетические основы селекции многолетних злаковых трав на основе естественного популяционного, генетического и цитогенетического полиморфизма и индуцированных мутаций. Создан сорт овсяницы луговой «Онежская» и получены перспективные в практическом отношении мутантные линии многолетних злаков. С 2000 г. и по настоящее время лабораторию возглавляет к.б.н., доцент Лебедева Ольга Николаевна. С 2013 г. к лаборатории генетики присоединена группа молекулярной биологии.

Основные направления научных исследований

В настоящее время исследования лаборатории ведутся по трем направлениям, включающим:
  • изучение механизмов и стратегий выживаемости и приспособленности, действия естественного отбора в популяциях высших растений (Festuca pratensis Huds. и Arabidopsis thaliana L.) с естественным и индуцированным грузом мутаций;
  • изучение генетического разнообразия и популяционных характеристик высших растений с разным уровнем панмиксии (F. pratensis. и A. thaliana);
  • изучение взаимосвязи генетических и средовых факторов в формировании этиологии и патогенезе мультифакторных заболеваний человека.
  • Научно-исследовательская работа

    Темы НИР на выполнение государственного задания
  • «Выживаемость растительных популяций с естественным и индуцированным генетическим грузом. Генетические и эпигенетические основы». Руководитель: О.Н. Лебедева, 2010-2012 гг. № г.р. 01201052927.
  • «Популяционные и молекулярно-генетические механизмы формирования генотипической и фенотипической изменчивости живых организмов в условиях Севера». Руководитель: О.Н. Лебедева, 2013-2016 гг. № г.р. 01201358734.
  • Конкурсные проекты
  • Программа фундаментальных исследований Президиума РАН «Биоразнообразие и динамика генофондов», подпрограмма «Динамика генофондов», 2006-2008 гг. «Выживаемость популяций высших растений с различным уровнем панмиксии и генетического груза на северной границе их ареала: сравнительный анализ генетической структуры природных популяций арабидопсиса, произрастающих на северной границе их ареала». Руководители: чл.-корр. РАН А.Ф. Титов, к.б.н. О.Н. Лебедева.
  • ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы». «Биологические особенности циркуляции природно-очаговых заболеваний человека и животных в Восточной Фенноскандии: проблемы и пути защиты населения». Руководитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Немова, 2007-2008 гг., ГК от 01.08.2007 г. № 02.512.11.2171.
  • Программа фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине». Проект «Роль генетических факторов в механизмах развития сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) и оценка риска развития ССЗ у жителей Республики Карелия». Руководитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Немова, 2009-2011 гг., № г.р. 01200956046.
  • Грант Президента РФ для гос. поддержки научных исследований, проводимых ведущими научными школами РФ. Проект «Типы стратегий биохимических адаптаций у животных Арктики и Субарктики при влиянии биотических и абиотических факторов». 2010-2011 гг. Руководитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Немова. № г.р. 01201056446, НШ-3731.2010.4.
  • ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2010-2012 гг.» Проект «Разнообразие, устойчивость и динамика естественных и трансформированных экосистем таежной зоны европейского Севера (на разных уровнях организации)». 2010-2012 гг. Руководитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Немова, ГК № 02.740.11.0700, № г.р. 01201056445.
  • ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2010-2013 гг.» Проект «Механизмы адаптации и устойчивости организмов и популяций растений и животных в условиях Севера (физиолого-биохимические и молекулярно-генетические аспекты)». Руководитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Немова, 2012-2013 гг. Соглашение на предоставление гранта 20.07.2012 № 8050. № г.р. 01201274586.
  • Грант РФФИ «Генетические механизмы адаптации растений Arabidopsis thaliana к экстремальным условиям северной границы ареала обитания вида». Руководитель: к.б.н. Куприянова Е.В. (МГУ), 2011-2013 гг., № 11-04-01306-а.
  • Программа Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине». Проект «Роль полиморфных генов циркадных ритмов и цитокинов в механизмах развития болезней, характеризующихся повышенным кровяным давлением и оценка риска их развития у жителей Республики Карелия» Руководитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Немова, 2012-2014 гг. № г.р. 01201262105.
  • Грант РФФИ «Изучение генетических механизмов адаптации и устойчивости популяций Arabidopsis thaliana (L.) в условиях Севера». Руководитель: к.б.н. О.М. Федоренко, 2013-2015 гг. р_север_а № 13-04-98838.
  • Грант Президента РФ для гос. поддержки научных исследований, проводимых ведущими научными школами РФ. Проект «Экологические аспекты биохимических адаптаций у гидробионтов северных широт». Руководитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Немова, 2014-2015 гг., № г.р. 01201454673, НШ-1410.2014.4.
  • Стипендия Президента Российской Федерации для молодых ученых и аспирантов, осуществляющих перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики на 2015-2017 гг. «Роль полиморфных вариантов генов цитокинов и их рецепторов в изменении биохимических показателей при развитии неинфекционных заболеваний печени». Руководитель: к.б.н. И.В.Курбатова, 2015-2017 гг., № г.р. 115111010006.
  • Грант РГНФ «Молекулярно-биологические маркеры развития психоэмоционального состояния детей и подростков Республики Карелия». Руководитель: к.б.н. С.Н. Коломейчук 2015-2016 гг., № 15-16-10001а (р). № г.р. 115040840046.
  • Основные результаты деятельности

    Проведены исследования генетической и фенотипической изменчивости морфофизиологических признаков, характеризующих приспособленность (выживаемость на разных этапах онтогенеза и репродуктивная способность) растений природных и экспериментальных популяций модельных видов растений (на примере Festuca pratensis Huds.). У М8-мутантных потомств F. pratensis, сформированных на основе действия различных мутагенных агентов и способов их применения и выращенных при различных условиях почвенного питания материнских растений (высоком и умеренном) выявлены особенности формирования генетического груза – супрессированной температурозависимой хлорофиллдефектности. Как было показано для предшествующих генераций, давление отбора в отношении растений с супрессированной температурозависимой хлорофиллдефектностью сильнее выражено при умеренном фоне почвенного питания материнских растений, а каждая последующая генерация формировалась из семян растений, выращенных при этих условий. Это, как представляется, способствовало снижению в М8-потмоствах частоты растений F. pratensis с супрессированной температурозависимой хлорофиллдефектностью. Существенные отличия между группами мутантных потомств F. pratensis выявлены только в активности механизмов восстановления пигментации при ресупрессии. Полное восстановление пигментации М8-проростков активнее происходит у мутантных потомств F. pratensis, сформированных на основе действия химических мутагенных агентов (ЭИ, ЭМС, NаN3) на высоком фоне через быструю реверсию, а частичное у мутантных, сформированных при комбинированным их действием с γ–радиацией (γ-ЭИ-, γ-ЭМС-, γ-NаN3) на умеренном через медленную реверсию
    .
    Проведена оценка уровня генетического разнообразия карельских популяций A. thaliana. Выявлено значительное генетическое разнообразие, что нехарактерно для самоопыляющихся видов растений. Популяции северной границы ареала вида в бассейне Онежского озера (Р99%= 0,43; Нexp= 0,17) в среднем более полиморфны по сравнению с популяциями островов Ладожского озера, расположенными примерно на 300 км южнее (Р99%= 0,39; Нexp= 0,15). Высокий популяционный полиморфизм A. thaliana в северной части его ареала предположительно связан с экологическими особенностями произрастания и представляет основу адаптационных процессов. В карельских популяциях A. thaliana выявлены микросателлитные локусы, имеющие уникальные аллели с большим количеством динуклеотидных повторов – nga59, nga111, nga172 и nga225. Показано, что именно аллели с большим количеством динуклеотидных повторов были часто ассоциированы в пары, находящиеся в неравновесии по сцеплению.

    Исследовано влияние полиморфизма генов TNF (-308G>A), IL6 (-572G>C) и IL10 (-627C>А) на развитие эссенциальной артериальной гипертензии (ЭАГ) I-II стадии; ревматоидного артрита (РА) и неалкогольной болезнью печени. Показано, отсутствие связи изученных полиморфных маркеров генов TNF, IL6, IL10 c развитием эссенциальной артериальной гипертензии; ревматоидного артрита. Выявлено влияние генотипа по -627С>A маркеру гена IL10 на содержание IL10 в плазме здоровых доноров. Повышенный уровень экспрессии этого белка связан с наличием в генотипе С аллеля. Обнаружено влияние генотипов по -308G>A полиморфному маркеру гена TNF на уровни транскриптов каспазы 3 (Н=6,93; р=0,030) и каспазы 9 (Н=10,19; р=0,006) в контрольной группе. Обнаружено влияние замены -174G>C гена IL6 на уровень транскриптов гена каспазы 9 в контрольной группе (Н=8,20; р=0,017). Повышение уровня фактора некроза опухоли в плазме крови при эссенцильной артериальной гипертензии и неалкогольном стеатогепатите способствует изменению состава липидов в сторону увеличения содержания проатерогенных фракций. Выявлено влияние однонуклеотдиной замены в -308 позиции промотора гена TNF на уровень общего холестерина и холестерина липопротеинов высокой плотности, что свидетельствует о наличии генетической предрасположенности больных этими заболеваниями к нарушению синтеза и обмена липидов.

    Внедрение результатов исследований

  • База данных «Генотипы микросателлитных локусов популяций Arabidopsis thaliana». Свидетельство о регистрации № 2013621501 от 05 декабря 2013 г. Авторы: Федоренко О.М., Зарецкая М.В., Топчиева Л.В., Коломейчук С.Н.
  • База данных «Генотипы микросателлитных локусов популяций зайца беляка». Свидетельство о регистрации № 2014620095 от 15 января 2014 г. Авторы: Топчиева Л.В., Коломейчук С.Н., Малышева И.Е., Рендаков Н.Л., Белкин В.В.
  • База данных «Морфология тест-растений овсяницы луговой с супрессированной хлорофиллдефектностью». Свидетельство № 2015621134 от 24 июля 2015 г. Авторы: Николаевская Т.С., Лебедева О.Н., Каичева Т.Н.
  • База данных «Хронотипы, показатели сна и академической успеваемости детей и подростков Петрозаводска». Свидетельство о регистрации № 2015621488 от 24 сентября 2015 г. Авторы: Коломейчук С.Н., Хижкин Е.А.
  • База данных «Морфология пыльцы т соцветия хлорофиллдефектных растений овсяницы луговой». Свидетельство о регистрации № 2016620523 от 25 апреля 2016 г. Авторы: Николаевская Т.С., Лебедева О.Н., Каичева Т.Н..
  • Мероприятия

  • 20 - 25 ноября 2017
    Международная конференция "Young biologists science Week-2017"
  • Сотрудники

    старший научный сотрудник, к.б.н.
    научный сотрудник, к.б.н.
    старший научный сотрудник, к.б.н.
    научный сотрудник, к.б.н.
    старший научный сотрудник, к.б.н.
    старший научный сотрудник, к.б.н., ст.н.с.
    младший научный сотрудник
    ведущий научный сотрудник, к.б.н.
    старший научный сотрудник, к.б.н.

    Контактная информация

    Официальное название: Федеральное государственное учреждение науки Институт биологии Карельского научного центра Российской академии наук
    Адрес: 185910, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, д.11, ИБ КарНЦ РАН
    Контактный телефон(ы): 8(8142)57-31-07