Лаборатории

ЛАБОРАТОРИЯ УПРАВЛЕНИЯ БИОСИНТЕЗОМ ГЕТЕРОТРОФОВ
Основана в1973 г.

Тел.: (3912) 494 455
E-mail: lubg@ibp.ru

Руководитель:
Печуркин Николай Савельевич, д.б.н., профессор
Телефон: 494 455; комн: 3-11

Сотрудники лаборатории
Направления НИР
Основные результаты в 2000 г.
Основные результаты в 2003 г.
Гранты (архив)
Участие в конференциях
Сотрудничество с вузами
Основные публикации

Сотрудники лаборатории:

Бояндин Анатолий Николаевич, нс;
Телефон: 494 455; комн: 1-13

Брильков Анатолий Васильевич, внс, д.б.н.
Телефон: 494 455; комн: 3-11

Ганусов Виталий Владимирович, мнс
Телефон: 494 455; комн: 3-11

Ганусова Елена Евгеньевна, нс
Телефон: 494 358, 494 455; комн: 1-13, 2-19

Гладченко Анатолий Михайлович, инженер
Телефон: 494 455, 920 04; комн: 1-13

Каргатова Татьяна Васильевна, лаборант
Телефон: 494 455, 920 04; комн: 1-13

Лобова Татьяна Ивановна, мнс
Телефон: 494 455, 920 04; комн: 1-13

Письман Тамара Ивановна, снс, к.б.н.
Телефон: 494 455; комн: 3-11

Попова Людмила Юрьевна, снс, к.б.н.
Телефон: 494 455, 920 04; комн: 1-13

Русецкая Раиса Ильинична, ст. лаборант
Телефон: 494 455, 920 04; комн: 1-13

Сомова Лидия Александровна, снс, д.б.н.
Телефон: 494 455; комн: 1-13

Широбокова Ирина Михайловна, мнс
Телефон: 494 455; комн: 3-11

Направления НИР

- изучение закономерностей развития биотических круговоротов в модельных экосистемах разной степени замкнутости;- исследование взаимодействий микро и - макроорганизмов в экспериментальных и теоретических моделях экосистем разного уровня сложности;
- разработка научных основ регуляции интродукции генетически модифицированных микроорганизмов (ГММО) в окружающую среду экспериментальное, теоретическое и математическое моделирование);
- разработка научных основ процессов биоремедиации и их приложений для реабилитаци окружающей среды.

Задачи:

- развитие биосферики, как интегральной науки, в основу изучения которой положено экспериментальное и математическое моделирование цикла углерода и связанных с ним небольшого числа циклов лимитирующих биогенных элементов (P,N,S), функционирующих при подкачке потоком свободной энергии;
- разработка методологии, в которой необходимо оценить перспективы развития единой программы "Биоремедиация" как целостного подхода для восстановления окружающей среды и сохранения биосферы, имеющего фундаментальное значение наряду с программами "Биоразнообразие" и "Глобальное изменение климата"
- разработка научных основ и поиск количественных критериев оценки эффективности/риска интродукции генетически модифицированных (трансгенных) микроорганизмов в природные экосистемы.

Основные результаты в 2000 г.:

Проведен теоретический анализ горизонтальной передачи рекомбинантных плазмид в бактериальном звене микрофлоры природных водных экосистем и показана зависимость процесса от длины трофической цепи и степени эвтрофикации водоема.

Проведен теоретический анализ путей повышения интенсивности биоремедиационных процессов на трех основных уровнях иерархии биосистем (организменном, популяционном, экосистемном). Установлена возможность интенсификации биодеградации токсичных соединений антропогенного происхождения методом автоселекции микробных популяций при длительном культивировании в условиях турбидостата. Разработана методология оценки устойчивости экосистем и предсказания их реакции на внешние возмущения с учетом компенсаторных механизмов по принципу Ле-Шателье.

Проведен сравнительный анализ адаптации трансгенного штамма Escherichia coli Z905/(Ap^rLux⁺к разным условиях существования. Показано, что высокий уровень экспрессии клонированных lux-генов сохраняется в клетках длительное время только в условиях среды, богатой органическими веществами. При интродукции в водные микроэкосистемы наблюдали фенотипическое изменение клеток трансгенного штамма, снижение их метаболической активности, снижение уровня экспрессии люминесценции, что обусловлено снижением концентрации плазмидной ДН и изменением регуляции клонированных генов.

Основные результаты в 2003 г.:

С помощью математического моделирования проведена оценка влияния процессов отмирания и хищничества (внутри и межвидового) на интенсивность биотического круговорота, определяемого по чистой первичной продукции фотосинтеза, для экосистем с различной длиной трофической цепи, различными типами регуляции (bottom-up, top-down) и различными типами замыкания круговорота. Показано, что вклад процессов отмирания в увеличение интенсивности биотического круговорота в системах с замыканием по лимитирующему веществу возрастает при увеличении длины трофической цепи и типа замкнутости круговорота. При этом более существенное увеличение величины чистой первичной продукции происходит в экосистемах, имеющих bottom-up регуляцию.
Появление межвидового хищничества в экосистемах с bottom-up регуляцией биомассы продуцентов (с четным числом трофических звеньев) приводит к снижению величины чистой первичной продукции, тогда как в экосистемах с top-down регуляцией (нечетным числом звеньев) интенсивность круговорота по лимитирующему веществу увеличивается. При этом величина чистой первичной продукции возрастает при увеличении длины трофической цепи и типа замыкания круговорота. При анализе вклада внутривидового хищничества (каннибализма, в данном случае учитывалось поедание молоди взрослыми особями) обнаружена зона оптимальной эффективности внутривидового хищничества, при которой чистая первичная продукция достигает максимального значения. В наших расчетах в зоне 25 - 35 %-ного выедания молоди в верхнем звене хищников трофической цепи происходило увеличение интенсивности круговорота в 1,3 - 1,5 раза, снижение или возрастание интенсивности каннибализма уменьшало положительный эффект, при повышении доли выедания более 60% первичная продукция фотосинтеза резко падала ниже исходного уровня (РФФИ 01-05-64615, РФФИ 03-05-06006, лаб. управления биосинтезом гетеротрофов, д.б.н. Н.С. Печуркин).

РФФИ 01-05-64615 и 02-05-06250мас
<Экология природных и искусственных микробных сообществ водных экосистем>
Изучено проявление микроорганизмами генетических маркеров (галотолерантности, устойчивости к антибиотикам разного типа действия, тяжелым металлам, способности к деградации полиароматических соединений, нефтепродуктов, пестицидов) в зависимости от среды обитания (озера, водные микрокосмы, модельные среды). Исследован плазмидный профиль микроорганизмов в озерах с повышенной антропогенной нагрузкой (Кротовая Ляга, Шира). (лаб. управления биосинтезом гетеротрофов, д.б.н. Печуркин Н.С.).

РФФИ- ККФН <Енисей 2003> № 03-04-96137
<Изучение воздействия изменения климата (повышения СО2 в атмосфере) на динамику ризосферных процессов и круговорот углерода в модельных наземных и природных экосистемах>
Изучен вклад ризосферных микроорганизмов в функционирование простых наземных экосистем из двух и трех звеньев "растения - искусственная почва" и "растения - ризосферные микроорганизмы - искусственная почва" в динамику круговорота углерода на основе их сравнительных характеристик при нормальном и повышенном содержании СО2 в атмосфере в условиях полного минерального питания. В результате исследования математической модели взаимодействия растений и ризосферных микроорганизмов подтверждено предположение, что ризосферные микроорганизмы при повышенном содержании диоксида углерода в атмосфере способствуют увеличению количества выделенного экссудата растением, т.е. способствуют увеличению круговорота углерода в растении. (лаб. управления биосинтезом гетеротрофов, д.б.н. Сомова Л.А.).

Гранты:

"ЦП "Интеграция  N73 (1997-2003) "экспертиза, мониторинг, прогноз качества воды и лечебных свойств уникального сибирского озеpа Шиpа"(Рук. Дегерменджи А.Г.).

Грант СО РАН для молодых ученых N 473, 26 (1998-2002) "Cравнительный анализ адаптации трансгенных микроорганизмов в разных условиях существования" (Рук. Максимова Е.Е.).

Интеграционный проект СО РАН N 25 ( 2000-2002) "Разработка научных основ процессов биоремедиации с целью реабилитации окружающей среды (Сибирский регион)" ( Рук. Печуркин Н.С.).

КФН-РФФИ (1999-2001) "Разработка фундаментальных основ процессов биоремедиации природных водных и почвенных экосистем (синтез теоретического и экспериментального подхода)" ( Рук. Печуркин Н.С.).

РФФИ N 05-07-90111 (2000-2002) "Электронная Коллекция ИБСО природных и генетически модифицированных организмов, несущих маркерную биолюминесцентную систему" (Рук. Медведева С.Е.).

Сотрудничество с вузами:

- Печуркин Н.С. (д.б.н.) - профессор кафедры биофизики Красноярского Государственного Университета (КГУ), курс лекций "Глобальная экология", "<Биофизика популяций";
- Брильков А.В. (д.б.н.) - профессор кафедры биофизики КГУ, курс лекций "Биофизика";
- Попова Л.Ю. (к.б.н.) - доцент кафедры биотехнологии Сибирского Государственного Технологического Университета (СибГТУ), курс лекций "Основы современной биотехнологии"; - Сомова Л.А. (к.б.н.) - доцент кафедры экологической информатики Красноярского Государственного Политехнического Университета (КГПУ), курс лекций "Экологическая биофизика". В лаборатории выполняются курсовые и дипломные работы студентами вышеуказанных ВУЗов. Сотрудники лаборатории имеют контакты с преподавателями НГУ.

Участие в конференциях:

• 31-33 Ассамблеи COSPAR (Uk,1996, Japan, 1998, Poland, 2000 гг.);
• Международная конференция "Новые направления биотехнологии" (Москва, 1996, 1998);
• Международная конференция "Современные проблемы эволюционной генетики" (Новосибирск,1997);
  
• Международный экологический конгресс (Italy, 1998).
• Международная конференция "Биоразнообразие экосистем Северной Евразии" (Новосибирск,  2000).

Список основных публикаций

        1. Бояндин А.Н., Лобова Т.И., Крылова Т.Ю., Каргатова Т.В., Попова Л.Ю., Печуркин Н.С. Фактор солености и адаптационные возможности рекомбинантных микроорганизмов Escherichia coli и Bacillus subtilis // Микробиология. 2000. Т. 69. N 2. С. 243-247.
        2. Бояндин А.Н., Печуркин Н.С., Попова Л.Ю. Плазмидсодержащие и бесплазмидные штаммы Bacillus subtilis при изменении источников углеродного питания // Биотехнология. 2000. N 4. С. 40-44.
        3.  Ганусов В.В., Брильков А.В., Печуркин Н.С. Структурный подход к моделированию популяционной динамики нестабильных рекомбинантных штаммов бактерий, содержащих многокопийные плазмиды // ДАН. 1999.Т.369. N 2. С.267-270.
        4. Крылова Т.Ю., Попова Л.Ю., Печуркин Н.С., Кашперова Т.А., Белявская В.А. Изучение гетерогенности в популяциях плазмидсодержащего и бесплазмидного штаммов Bacillus subtilis в разных условиях существования // Микробиология. 2000. Т. 69. N 2. С. 270-275.
        5. Письман Т.И. Сравнительное изучение водных биотических циклов с пространственно разделенными звеньями // Биотехнология. 2000. N 5. С. 72-76.
        6. Широбокова И.М., Печуркин Н.С. Моделирование коньюгативной передачи плазмид в водных экосистемах // Биотехнология. 2000. N 6. C. 51-55.
        7. Drokina T., Popova L. Effect of low intensity millimeter waves on luminescence of bacteria // Clinical Laboratory. 2000. V.46. N 7-8. P.407.
        8. Pechurkin N.S. Key factors in development of man-made and natural ecosystems // Adv.Space Res. 1999. V.24, N 3. P.377-381.
        9. Pechurkin N.S., Brilkov A.V., Ganusov V.V., Kargatova T.V., Maksimova E.E., Popova L.Yu. Modelling of genetically engineered microorganisms introduction in closed artifical microcosms //Adv. in Space research. 1999. V. 24. N 3. P. 335-341.
       10. Pisman T., Pechurkin N.S., Babkin A.V., Somova L.A., Sarangova A.B.Experimental and mathematical models for small aqueous closed ecosystems with spatially separated components //Adv. in Space research. 1999. V. 24. N 3. P. 361-366.
       11. Pisman T., Pechurkin N.S.,Mariasova T.S., Somova L.A., Sarangova A.B. A mathematical model of "plants-microorganisms" interaction on complete mineral medium and under nitrodgin limitation //Adv.in Space research. 1999. V. 24. N 3.  P. 383-387.
       12. Pisman T.I., Pechurkin N.S., Sarangova A.B., Somova L.A.
Experimental models of small closed systems with spatially separated unicellular organism-based components // Life support and biosphere science. 1999. V.6. P.133-139.
       13. Popova L.Yu., Maksimova E.E., Boyandin A.N., Lobova T.L., Kargatova T.V. and Krylova T.Yu. Bioluminescence as a Criterion of Effect of Physical and Chemical Factors on Metabolic Activity of Microorganisms// Clinical Laboratory, 2000. V.46. N 7-8. P.398.
       14. Popova L.Yu., Pechurkin N.S., Maksimova E.E., Kargatova T.V., Krylova T.Yu., Lobova T.I., Boyandin A.N. The use of experimental microcosms as models of natural ecosystems for monitoring of genetically modified microorganisms survival// Life support and biospheric science. 1999. V. 6, N3. P.193-197.
       15. Somova L.A., Pechurkin N.S., Sarangova A.B., Pisman T.I.,Polonsky V.I., Sadovskay G.M. Small artificial ecosystems: response to variation of environmental factors (CO₂ enrichment)// Life support and biosphere science. 1999. V.6. P.215-220.