Лаборатория микробиологии болотных экосистем

Dedysh Дедыш Светлана Николаевна
Заведующая лабораторией
доктор биологических наук
ИНМИ, комн. 401
Телефон +7 (499) 135-03-89
E-Mail dedysh@mail.ru

Основное

ОПИСАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛАБОРАТОРИИ

Ключевые слова
молекулярная экология микроорганизмов, микробное разнообразие, таксономия и систематика бактерий, микроорганизмы болотных экосистем, метанотрофные бактерии, молекулярная идентификация микроорганизмов, фильтрующиеся формы бактерий, планктомицеты, ацидобактерии, биосферная роль микроорганизмов

Направления исследований

  • Молекулярный анализ микробного разнообразия в экосистемах.
  • Изучение биологии и экологии метанотрофных бактерий.
  • Идентификация фильтрующихся форм прокариот пресных вод.
  • Изучение микробных агентов деструкции органического вещества в северных болотных экосистемах.
  • Исследование малоизученных фил бактерий – Planctomycetes и Acidobacteria.
  • Метатранскриптомика микробных сообществ болотных экосистем.
  • Исследования структуры и состава микробных сообществ торфяников, пострадавших от пожаров.

Основные методы исследований
Уникальные/редкие методы исследования (на базе собственного оборудования), имеющиеся в лаборатории: Лаборатория имеет собственную инструментальную базу, необходимую для проведения молекулярной идентификации и детекции микроорганизмов с привлечением метода in situ гибридизации с рРНК-специфичными флуоресцентно-мечеными олигонуклеотидными зондами (метод FISH, fluorescent in situ hybridization).

Коллектив лаборатории обладает большим опытом разработки и применения новых флуоресцентных зондов различного уровня специфичности.

Лаборатория реализует ряд современных молекулярных методов идентификации и детекции микроорганизмов:- идентификация микроорганизмов с помощью филогенетического анализа генов 16S рРНК и функциональных генов; — анализ состава микробных сообществ с помощью пиросеквенирования ампликонов генов рРНК; — идентификация популяций метанотрофных бактерий в природных образцах с помощью пиросеквенирования ампликонов pmoA генов; — молекулярная идентификация фильтрующихся микроорганизмов; — анализ метаболически активных компонентов микробных сообществ с помощью метатранскриптомного анализа.

В лаборатории разработаны эффективные подходы к выделению, культивированию и исследованию: — ацидобактерий (филогенетическая группа Acidobacteria), — планктомицетов (филогенетическая группа Planctomycetes); — ацидофильных и психротолерантных метано- и метилотрофных бактерий.

 

Краткая история лаборатории
Лаборатория создана в 2008 году на базе Новой группы, сформированной в ИНМИ РАН в 2002 г. для выполнения проекта Программы Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология».

Область научных исследований – изучение филогенетического разнообразия и функциональной структуры микробных сообществ северных болот, а также описание новых микроорганизмов из этих экосистем. Методическая идеология исследования – органичное сочетание молекулярных и культуральных подходов.

Достижения

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Лаборатория занимается изучением филогенетического разнообразия и функциональной структуры микробных сообществ северных болот — одной из доминирующих наземных экосистем Северного полушария и центра формирования ультрапресных вод. Сотрудниками лаборатории выполнен ряд приоритетных работ по молекулярному анализу состава микробных сообществ этих биосферно важных экосистем с помощью высокопроизводительного секвенирования функциональных и филогенетических генов, флуоресцентной in situ гибридизации и метатранскриптомики.

Лаборатория является международным лидером в культивировании и описании бактерий северных болотных экосистем, подавляющее большинство которых имеют статус «некультивируемых», в том числе ацидобактерий и планктомицетов. Сотрудниками лаборатории описано 24 новых рода и 40 видов, а также 10 новых семейств, 7 порядков и 2 класса бактерий. Активно ведутся работы по анализу геномов и метаболического потенциала этих новых микроорганизмов.

Международный приоритет достигнут в области исследования ацидофильных метанотрофных бактерий, факультативных метанотрофов, а также микробных агентов окисления С1 соединений северных наземных экосистем. Работа по исследованию метанотрофных бактерий, ответственных за окисление атмосферного метана, выполненная в рамках сотрудничества с The Arctic University of Norway и опубликованная в журнале PNAS, получила Премию Коццарелли (The Cozzarelli Prize) за лучшую публикацию 2019 года в области биомедицинских наук.

Лабораторией выполнено первое системное исследование фильтрующихся (проникающих через «бактериальные» фильтры с порами диаметром 0.22 мкм) микробных клеток в природных резервуарах пресных вод севера Европейской части России — малых озерах и болотных экосистемах водосбора Верхней Волги, а также Рыбинском водохранилище. Цикл работ «Фильтрующиеся формы микроорганизмов в пресноводных экосистемах севера России», опубликованных в журнале Микробиология, получил  премию МАИК «Наука/Интерпериодика» 2014 года.

Одно из важных направлений работы составляют исследования структуры и состава микробных сообществ торфяников, пострадавших от пожаров, для установления возможных нарушений биосферных функций этих экосистем.

Исследования лаборатории поддержаны грантами РНФ и РФФИ, в том числе международными и молодежными, а также программами Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология» и «Природные катастрофы и адаптационные процессы в условиях изменяющегося климата и развития атомной энергетики».

Лаборатория активно сотрудничает с другими отечественными и зарубежными коллективами. Партнерами лаборатории являются: ИБФМ РАН, Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина, Max-Planck-Institute for Terrestrial Microbiology, The Arctic University of Norway, University of Washington, University of Calgary, Netherlands Institute of Ecology, NIOZ Royal Netherlands Institute for Sea Research.

За последние 15 лет в лаборатории защищены 1 докторская и 7 кандидатских диссертаций, а также выполнены и успешно защищены 10 дипломных работ.

 

Сотрудники

СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ

ФИО Ученая степень, звание Должность Место работы Городской телефон Внутренний телефон E-mail
1Дедыш
Светлана Николаевна
д.б.н.зав. лабораторией, г.н.с.ИНМИ, комн. 401(499) 135-03-89-dedysh@mail.ru
2Белова
Светлана Эдуардовна
к.б.н.с.н.с.ИНМИ, комн. 401(499) 135-03-89-svet-bel@mail.ru
3Данилова
Ольга Витальевна
к.б.н.н.с.ИНМИ, комн. 401(499) 135-03-89-vinnigo@gmail.com
4Иванова
Анастасия Александровна
к.б.н.н.с.ИНМИ, комн. 401(499) 135-03-89-ivanovastasja@gmail.com
5Куличевская
Ирина Сергеевна
к.б.н.с.н.с.ИНМИ, комн. 401(499) 135-03-89-kulich2@mail.ru
6Мирошников
Кирилл Константинович
-м.н.с.ИНМИ, комн. 301(499) 135-03-89-infon18@gmail.com
7Наумов
Даниил Геннадиевич
к.б.н.с.н.с.ИНМИ, комн. 401(499) 135-03-89-daniil_naumoff@yahoo.com
8Ошкин
Игорь Юрьевич
к.б.н.н.с.ИНМИ, комн. 301(499) 135-03-89-ig.owkin@gmail.com

 

Оборудование

УНИКАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ


Название оборудования/ коллекции Место нахождения
1 Эпифлуоресцентный микроскоп Axioplan 2 с камерой и программным обеспечением Axiovision (Carl Zeiss, Германия), а также вся инструментальная цепочка, необходимая для проведения флуоресцентной in situ гибридизации ИНМИ, комн. 401
2 Шейкер-инкубатор Multitron Pro MP25-HS-SC (Infors, Швейцария) с охлаждением (для культивирования микроорганизмов при пониженных температурах) ИНМИ, комн. 301
3 Коллекция культур микроорганизмов (метанотрофов, планктомицетов, ацидобактерий) из холодных ультрапресных местообитаний ИНМИ, комн. 401

 

Публикации

ЗНАЧИМЫЕ ПУБЛИКАЦИИ
  1. Dedysh S.N., Henke P., Ivanova A.A., Kulichevskaya I.S., Philippov D.A., Meier-Kolthoff J.P., Göker M., Huang S., Overmann J. 100-year-old enigma solved: identification, genomic characterization and biogeography of the yet uncultured Planctomyces bekefii. Environmental Microbiology, 2020, 22(1): 198-211.
  2. Dedysh S.N., Kulichevskaya I.S., Beletsky A.V., Ivanova A.A., Rijpstra W.I.C., Damste J.S.S., Mardanov A.V., Ravin N.V. Lacipirellula parvula gen. nov., sp. nov., representing a lineage of planctomycetes widespread in low-oxygen habitats, description of the family Lacipirellulaceae fam. nov. and proposal of the orders Pirellulales ord. nov., Gemmatales ord. nov. and Isosphaerales ord. nov. Systematic and Applied Microbiology, 2020, 43(1):126050.
  3. Ivanova A.A., Zhelezova A.D., Chernov T.I., Dedysh S.N. Linking ecology and systematics of acidobacteria: Distinct habitat preferences of the Acidobacteriia and Blastocatellia in tundra soils. PLoS ONE, 2020, 15(3): e0230157.
  4. Tveit A.T., Hestnes A.G., Robinson S., Schintlmeiser A., Dedysh S.N., Jehmlich N., von Bergen M., Herbold C., Wagner M., Richter A., Svenning M.M. Widespread soil bacterium that oxidizes atmospheric methane. PNAS, 2019, doi: 10.1073/pnas.1817812116.
  5. Dedysh S.N., Ivanova A.A. Planctomycetes in boreal and subarctic wetlands: diversity patterns and potential ecological functions. FEMS Microbiology Ecology, 2019, 94, fly227
  6. Oshkin I.Y., Miroshnikov K.K., Danilova O.V., Hakobyan A., Liesack W., Dedysh S.N. Thriving in wetlands: Ecophysiology of the spiral-shaped methanotroph Methylospira mobilis as revealed by the complete genome sequence. Microorganisms, 2019, 7(12), pii: E683.
  7. Belova S.E., Ravin N.V., Pankratov T.A., Rakitin A.L., Ivanova A.A., Beletsky A.V., Mardanov A.V., Sinninghe Damsté J.S., Dedysh S.N. Hydrolytic capabilities as a key to environmental success: chitinolytic and cellulolytic Acidobacteria from acidic Sub-arctic soils and boreal peatlands. Frontiers in Microbiology, 2018, 9:2775. doi: 10.3389/fmicb.2018.02775
  8. Dedysh S.N., Yilmaz P. Refining the taxonomic structure of the phylum Acidobacteria. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2018, v. 68, p. 3796-3806.
  9. Ravin N.V., Rakitin A.L., Ivanova A.A., Beletsky A.V., Kulichevskaya I.S., Mardanov A.V., Dedysh S.N. 2018. Genome analysis of Fimbriiglobus ruber SP5T, a planctomycete with confirmed chitinolytic capability. Applied and Environmental Microbiology, 2018, 84: e02645-17.
  10. Ivanova A.A., Naumoff D.G., Miroshnikov K.K., Liesack W., Dedysh S.N. Comparative genomics of four Isosphaeraceae planctomycetes: a common pool of plasmids and glycoside hydrolase genes shared by Paludisphaera borealis PX4T, Isosphaera pallida IS1BT, Singulisphaera acidiphila DSM 18658T, and strain SH-PL62. Frontiers in Microbiology; 2017, 8:412
  11. Ivanova A.A., Kim Y., Wegner C.E., Liesack W., Dedysh S.N. Identification of microbial populations driving biopolymer degradation in acidic peatlands by metatranscriptomic analysis. Molecular Ecology, 2016, v. 25, p. 4818-4835
  12. Danilova O.V., Suzina N.E., Van De Kamp J., Svenning M.M., Bodrossy L., Dedysh S.N. A new morphotype among methane oxidizers: a spiral-shaped obligately microaerophilic methanotroph from northern low-oxygen environments. ISME Journal, 2016, v. 10(11), p. 2734-2743.
  13. Oshkin I.Y., Wegner C.-E., Lüke C., Glagolev M.V., Filippov I.F., Pimenov N.V., Liesack W., Dedysh S.N. Gammaproteobacterial methanotrophs dominate cold methane seeps in floodplains of West Siberian rivers. Applied and Environmental Microbiology, 2014, v. 80(19), p. 5944-5954
  14. Serkebaeva Y.M., Kim Y., Liesack W., Dedysh S.N. Pyrosequencing-based assessment of the Bacteria diversity in surface and subsurface peat layers of a northern wetland, with focus on poorly studied phyla and candidate divisions. PLOS ONE, 2013, v, 8(5): e63994
  15. Sinninghe Damsté J.S., Rijpstra I.C., Hopmans E.C., Weijers J.W.H., Foesel B.U., Overmann J., Dedysh S.N. 13,16-Dimethyl octacosanedioic acid (iso-diabolic acid), a common membrane-spanning lipid of Acidobacteria subdivisions 1 and 3. Applied and Environmental Microbiology, 2011, v, 77(12), p, 4147-4154
  16. Pankratov T,A., Ivanova A.O., Dedysh S.N., Liesack W. Bacterial populations and environmental factors controlling cellulose degradation in an acidic Sphagnum peat. Environmental Microbiology, 2011, v, 13 (7), p, 1800-1814
  17. Dedysh S.N. Cultivating uncultured bacteria from Northern wetlands: knowledge gained and remaining gaps. Frontiers in Microbiology, 2011, v. 2: 184
  18. Dedysh S.N., Pankratov T.A., Belova S.E., Kulichevskaya I.S., Liesack W. Phylogenetic analysis and in situ identification of Bacteria community composition in an acidic Sphagnum peat bog. Applied and Environmental Microbiology, 2006, v, 72 (3), p, 2110-2117
  19. Dedysh S.N., Panikov N.S., Liesack W., Großkopf R., Zhou J., Tiedje J.M. Isolation of acidophilic methane-oxidizing bacteria from northern peat wetlands. Science, 1998, v, 282, p, 281-284

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ГРАНТЫ И ХОЗДОГОВОРА (2014-2015гг.)

№ пп Наименование работы № лота, контракта, соглашения, субсидии Финансирующая организация Наименование программы Период проведения работ Соисполнитель Руководитель работ
1. Метатранскриптомика микробных сообществ пресноводных экосистем севера России Президиум РАН Молекулярная и клеточная биология 2014-2018 Дедыш С.Н.
2. Оценка микробиологических факторов сохранения биосферных функций северных болотных экосистем в условиях изменяющегося климата и экстремальных климатических явлений Президиум РАН Природные катастрофы и адаптационные процессы в условиях изменяющегося климата и развития атомной энергетики 2013-2014 Дедыш С.Н.
3. Метанотрофные бактерии северных наземных экосистем 12-04-00768 Российский фонд фундаментальных исследований 2012-2014 Дедыш С.Н.
4. Новые ацидофильные планктомицеты и их роль в природных экосистемах 12-04-00480 Российский фонд фундаментальных исследований 2012-2014 Куличевская И.С.
5. Планктомицеты тундровых экосистем Арктической зоны России 15-04-03064 Российский фонд фундаментальных исследований 2015-2017 Куличевская И.С.
6. Микробный метановый фильтр в Арктике: функциональная пластичность и ответ на изменения климата 14-04-93082 РФФИ-Норвегия 2014-2016 Дедыш С.Н.

 

Международные проекты

МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

Фонд/ программа
Акроним Наименование проекта на английском языке Наименование проекта на русском языке Период проведения работ Страны-участницы Сайт проекта
1 Российский фонд фундаментальных исследований Methane-induced development of Acidobacteria and Verrucomicrobia in microbial communities of northern wetlands Ацидобактерии и веррукомикробы как компоненты метанокисляющих микробных сообществ северных болотных экосистем (проект №11-0491333) 2011 Россия-Германия
2 Российский фонд фундаментальных исследований The microbial methane filter in the Arctic: resilience and response to climate change Микробный метановый фильтр в Арктике: функциональная пластичность и ответ на изменения климата (проект № 14-04-93082) 2014 — 2016 Россия-Норвегия

 

Диссертации

ЗАЩИЩЕННЫЕ ДИССЕРТАЦИИ
Диссертант Диссертация Тема работы Научный руководитель/ консультант
Год защиты
1 Дедыш С.Н. докторская Ацидофильные метанотрофные бактерии 2005
 2 Панкратов Т.А. кандидатская Бактериальные сообщества сфагновых болот и их участие в деструкции природных полимеров Дедыш С.Н. 2007
 3 Иванова А.О. кандидатская Планктомицеты сфагновых болот: филогенетическое разнообразие и экологические функции Дедыш С.Н. 2008
 4 Воробьев А.В. кандидатская Фенотипическое разнообразие и функциональный потенциал метано- и метилотрофных бактерий семейства Beijerinckiaceae Дедыш С.Н. 2009
 5 Федотова А.В. кандидатская Молекулярная идентификация фильтрующихся форм бактерий и архей ультрапресных вод Дедыш С.Н. 2013
 6 Данилова О.В. кандидатская Новые метанотрофы и филогенетически родственные им бактерии болотных экосистем Дедыш С.Н. 2014
7 Ошкин И.Ю. кандидатская Микробные агенты окисления метана в холодных сипах осадков северных рек Дедыш С.Н. 2017
8 Иванова А.А. кандидатская Молекулярная экология планктомицетов северных переувлажненных экосистем и анализ геномов типичных представителей Дедыш С.Н. 2018

 

Услуги

КОНТРАКТНЫЕ УСЛУГИ (которые лаборатория готова оказать на хоздоговорной основе)

1. Молекулярная идентификация микроорганизмов или анализ состава микробных сообществ
2. Разработка флуоресцентных олигонуклеотидных зондов для специфической детекции целевого вида (группы) бактерий
3. Выделение и культивирование микроорганизмов из холодных экосистем / местообитаний

Награды

НАГРАДЫ, ПРЕМИИ, ОТЛИЧИЯ, БЛАГОДАРНОСТИ (за научную и научно-организационную деятельность)
Сотрудники Вид премии/ награды Наименование премии/ награды Год присуждения
1 Дедыш С.Н. (как соавтор) Премия Коццарелли (The Cozzarelli Prize) от журнала PNAS за лучшую статью 2019 года За работу «Widespread soil bacterium that oxidizes atmospheric methane» (by Alexander T. Tveit, Anne Grethe Hestnes, Serina L. Robinson, Arno Schintlmeister, Svetlana N. Dedysh, Nico Jehmlich, Martin von Bergen, Craig Herbold, Michael Wagner, Andreas Richter, and Mette M. Svenning) 2020
2 Мирошников К.К. 3-я премия конкурса работ молодых ученых 2019 года, организованного Межрегиональным Микробиологическим Обществом За статью «Анализ генных детерминант фототрофии у метанотрофных представителей Alphaproteobacteria» (Мирошников К.К., Белова С.Э., Дедыш С.Н.) 2019
3 Ошин И.Ю. 3-я премия конкурса работ молодых ученых 2019 года, организованного Межрегиональным Микробиологическим Обществом За статью «Thriving in wetlands: ecophysiology of the spiral-shaped methanotroph Methylospira mobilis as revealed by the complete genome sequences» (by Oshkin I.Y., Miroshnikov K.K., Danilova O.V., Hakobyan A., Liesack W., Dedysh S.N.). 2019
4 Иванова А.А. Грант РНФ по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными За проект «Планктомицеты группы Gemmata: особенности биологии и скрытый патогенный потенциал»

 

2019
5 Дедыш С.Н.,
Федотова А.В.,
Белова С.Э.,
Куличевская И.С.,
Серкебаева Ю.М.
Премия МАИК «Наука/Интерпериодика» За лучшую публикацию в журналах, издаваемых МАИК «Наука/Интерпериодика» «Фильтрующиеся формы микроорганизмов в пресноводных экосистемах севера России». 2014