ИСТИНА

Протисты – важнейшие компоненты биоразнообразия, играющие значительную роль в различных экосистемах. Однако экспертные оценки показывают, что выявлено не более 0,5% видов протистов. Метагеномный подход в изучении их разнообразия и экологии осложнён тем, что большую часть MOTU (молекулярных операционных таксономических единиц), как правило, не удаётся связать с известными морфовидами из-за их высокого генетического разнообразия, часто недостаточной разрешающей способности морфологических признаков для разграничения биовидов и обилия криптических видов. Данную проблему можно решить с помощью ДНК-штрихкодирования, т.е. использования коротких последовательностей маркерных генов для идентификации таксонов, что особенно актуально для слабо изученных групп протистов. Среди них выделяются миксомицеты (Myxomycetes = Myxogastria), грибообразные амёбоидные протисты, являющиеся традиционным объектом микологии и насчитывающие около 1000 морфовидов, из которых менее чем 10% представлены в публичных базах нуклеотидных последовательностей. Миксомицеты оказывают значительное воздействие на численность других микроорганизмов и составляют до 25% общего разнообразия амебойдных протистов в почвенных образцах. Они могут образовывать плодовые тела (спорокарпы), которые хорошо заметны в природе, обладают разнообразными морфологическими признаками, могут храниться длительное время в гербариях и служить источником референсных последовательностей ДНК. Это делает их идеальным объектом для ДНК-штрихкодирования среди протистов. Наши результаты, полученные при изучении ампликонного метагенома почв Нижне-Свирского заповедника (проект РФФИ 15-29-02622 офи-м) с использованием гена 18S рРНК, показали низкий процент определения MOTU до видового уровня (8.3%), что в первую очередь связано с неполнотой публичных баз данных референсных последовательностей, размещенных в интернет. Цель данного проекта – создать впервые выверенную референсную базу ДНК-штрихкодов морфологических видов миксомицетов, а также провести её тестирование на примере ампликонного метагенома почв Северо-Запада России, Северного Кавказа и Европейских Альп. Основой проекта будут крупнейшие гербарные коллекции спорокарпов, полученные в ходе многолетних исследований миксомицетов России и зарубежных стран исполнителями проекта и хранящиеся в БИН РАН, МГУ, ЦСБС СО РАН и в университете г. Грайфсвальд (Германия). Основными методологическими подходами будут секвенирование по Сэнгеру гена 18S рРНК гербарных образцов миксомицетов и анализ проб ДНК, выделенных непосредственно из природных субстратов, при помощи технологий секвенирования нового поколения (NGS) и биоинформатических методов. Все полученные в ходе выполнения проекта результаты будут характеризоваться высокой степенью новизны. Впервые будут получены последовательности гена 18S рРНК около 60% известных морфовидов темно-споровых миксомицетов.

Protists represent one of the major components of global biodiversity and they are the key players in different ecosystems. However, some experts estimate that not more than 0.5% of protist biodiversity is described up to now. Actually, in metagenomic datasets most of the MOTUs (molecular operational taxonomic units) usually cannot be annotated to any known morphospecies. This lack of knowledge is due to their high genetic diversity, insufficient resolution of morphological characters and superfluity of cryptic species. There is an approach that can probably solve this problem. DNA barcoding is a concept of using short sequences of universal marker genes for taxonomic identification, an approach that is especially important for poorly studied protist taxa. Among them there are myxomycetes (Myxomycetes = Myxogastria), fungal-like amoeboid protists that include about 1000 morphospecies. Not more than 10% of them are covered in publicly available sequence databases. Myxomycetes play an important role in soil ecosystems controlling the abundance of other microorganisms and comprising up to 25% of total diversity of amoeboid protists in soil samples. They can form fruiting bodies (sporocarps) that are easily detectable in nature, rich in morphological traits, can be preserved for a long time in herbarium collections and can serve as a source of reference DNA sequences, the latter making the myxomycetes a perfect group for DNA barcoding compared to other protists. The results of our analysis of 18S amplicon metagenomic study of myxomycetes in soils of Nizhne-Svirsky Nature Reserve (RFBR project 15-29-02622 ofi-m) demonstrated a very low percentage of species level MOTU determination (8.3%), mostly due to incompleteness of public sequence databases. The aim of this project is to create the first database of quality-checked reference sequences (DNA barcodes) for myxomycetes and test it with 18S soil metabarcoding datasets from the Northwest of Russia, the Northern Caucasus and European Alps. The project will be based on the largest collections of myxomycetes sporocarps that were obtained by project participants during long-term studies of myxomycetes of Russia and other countries. These collections are stored in the Botanical Institute RAS, Moscow State University, Central Siberian Botanical Garden SD RAS and University of Greifswald (Germany). The main methodological approaches will be Sanger sequencing of 18S rRNA gene from myxomycetes herbarium specimens and the analysis of environmental DNA samples using next generation sequencing (NGS) and bioinformatics. All the data that will be obtained will be highly novel. 18S sequences of roughly 60% morphospecies of myxomycetes will be obtained for the first time. The world’s largest database of DNA barcodes for myxomycetes will be created and tested with metagenomic datasets obtained previously. The participation of undergraduate and postgraduate students will facilitate the development of a new generation of scientists in Russia.

Впервые будут получены последовательности гена 18S рРНК около 60% известных морфовидов темно-споровых миксомицетов. Будет создана крупнейшая в мире референсная база ДНК-штрихкодов миксомицетов, которая будет применена для анализа новых и уже имеющихся метагеномных данных. Участие в проекте студентов и аспирантов будет способствовать развитию новой генерации учёных в России.