Направления научных исследований
Научные тематики кафедры биоразнообразия и морских биоресурсов
1. Нормальная микрофлора коммерчески значимых видов гидробионтов и поиск микроорганизмов-пробиотиков для аквакультуры
Руководитель работы: к.б.н., доцент Богатыренко Е.А.
Коллектив исполнителей: ст. преподаватель Ким А.В., магистрант Дункай Т.И., магистрант Юнусова И.О., сотрудники ННЦМБ ДВО РАН
Описание: Известно, что нормальная микрофлора животных выполняет целый ряд жизненно важных функций. Она имеет определенный качественный и количественный состав для каждого вида и является мощным барьером перед патогенными микроорганизмами. В настоящее время наиболее полно изучена микрофлора человека и некоторых домашних и сельскохозяйственных животных. Однако не меньший интерес представляют исследования, касающиеся состава и свойств микрофлоры, ассоциированной с водными, в первую очередь промысловыми, видами животных. В связи с этим, цель работы - провести комплексные исследования по изучению биоразнообразия, свойств и функций микроорганизмов, ассоциированных с промысловыми видами гидробионтов. Прикладным аспектом работы является поиск среди нормальной микрофлоры животных микроорганизмов с пробиотическими свойствами для дальнейшего их использования в аквакультуре.
Результаты и ожидаемые результаты: Проведены комплексные исследования таксономического разнообразия культивируемых гетеротрофных бактерий пищеварительной системы дальневосточного трепанга Apostichopus japonicus, мидии Грея Crenomytilus grayanus, серого морского ежа Strongylocentrotus intermedius и осетровых рыб Acipenser schrenckii и Huso dauricus. Установлено, что, несмотря на различие экологических условий, для каждого вида гидробионта есть определенный стабильный пул симбионтной микрофлоры. При этом существенные изменения в составе нормальной микрофлоры могут происходить под действием неблагоприятных факторов окружающей среды.
Из дальневосточного трепанга получена коллекция бактерий с высокими значениями ферментативной активности и способностью ингибировать рост патогенной и условно-патогенной микрофлоры. В настоящее время в рамках проекта РФФИ № 18-34-00693 (2018-2019) проводятся работы по изучению влияния этих бактерий на выживаемость и прирост массы дальневосточного трепанга в условиях его искусственного воспроизводства.
Наиболее важные публикации:
1. Bogatyrenko E.A., Dunkai T.I., Buzoleva L.S., Kim A.V. Influence of Vladivostok coastal waters pollution on a microflora of mussel Crenomytilus grayanus // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. – 2017. - Vol. 107. – 012052. - doi :10.1088/1755-1315/107/1/012052
2. Bogatyrenko Ye. A. Studies on the composition of intestinal bacterial flora of Acipenser schrenckii and Huso dauricus bred under artificial conditions // Hydrobiological journal. - 2017. - Vol. 53, № 3. – P. 82-89. DOI: 10.1615/HydrobJ.v53.i3.80
3. Bogatyrenko E.A., Buzoleva L.S. Characterization of the gut bacterial community of the Japanese Sea cucumber Apostichopus japonicus // Microbiolоgy. 2016. V. 85, № 1. P. 116-123.
2. Изучение таксономического разнообразия и биологических свойств морских микробных сообществ в районах с разной антропогенной нагрузкой
Руководитель работы: к.б.н., доцент Богатыренко Е.А.
Коллектив исполнителей: ст. преподаватель Ким А.В., аспирант Голозубова Ю.С., аспирант Еськова А.И., магистрант Дункай Т.И.
Описание: Изменения в морских экосистемах под действием антропогенного пресса могут быть отслежены с помощью различных организмов-биоиндикаторов. Одними из наиболее чувствительных и удобных для биоиндикации живых объектов являются микроорганизмы. Приспосабливаясь к новым химическим соединениям, загрязняющим морскую среду, они способны трансформировать и утилизировать практически все существующие в природе органические вещества. Эти приспособления выражаются как в изменении морфологии, физиологических и биохимических свойств, так и генотипа микроорганизмов, что может сопровождаться приобретением микробами признаков, представляющих опасность для гидробионтов, наземных организмов и человека. Кроме того, изменения под действием антропогенного загрязнения могут затрагивать не только отдельные организмы, но и микробные сообщества в целом. В связи с этим, целью научно-исследовательской работы является оценка и контроль антропогенного загрязнения морской среды на основе анализа таксономической структуры и биологических свойств микробных сообществ.
Результаты и ожидаемые результаты: В рамках гранта РНФ № 14-50-00034 (2014-2018) изучен таксономический состав микробных сообществ из акваторий Японского моря с разной антропогенной нагрузкой. Показано, что в микробиоценозах районов с хроническим загрязнением промышленными и коммунально-бытовыми стоками высока доля условно-патогенных микроорганизмов, а также полностью исчезают некоторые группы микроорганизмов, характерные только для чистых районов. Кроме того, антропогенный пресс приводит к снижению способности микробиоты разлагать сложные органические субстраты (хитин, хитозан, фукоидан и др.). Установлено, что хроническое загрязнение морской среды приводит к увеличению в сообществах доли микроорганизмов, устойчивых к высоким концентрациям тяжелых металлов и нефтяных углеводородов, а также к развитию антибиотикоустойчивости и вирулентности у сапротрофных бактерий. Следующий этап работ будет направлен на проведение комплексных метагеномных исследований дальневосточных морей с целью выявить сходства и различия в таксономической и метаболической структуре микробных сообществ.
Наиболее важные публикации:
1. Buzoleva L.S., Bogatyrenko Ye.A., Yes'kova A.I., Kim A.V., Dolmatova Ye.S., Golozubova Yu.S. Taxonomic composition and ecological and trophic structure of bacterial communities of the coastal areas of water of the sea of Japan differing in the intensity of anthropogenic load // Hydrobiological journal. - 2016. - Vol. 52, № 6. – P. 66-74. DOI: 10.1615/HydrobJ.v52.i6.80
2. Buzoleva L. S., Kim A. V., Kompanets G. G., Bogatyrenko E. A. Manifestation of pathogenic properties in marine bacteria under impact of anthropogenic pollution // Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. 2016. № 3. P. 30-36.
3. Биоразнооразие и свойства нефтеуглеводородокисляющих микроорганизмов из донных осадков и водной толщи дальневосточных морей
Руководитель работы: к.б.н., доцент Богатыренко Е.А.
Коллектив исполнителей: ст. преподаватель Ким А.В., аспирант Еськова А.И., сотрудники ТОИ ДВО РАН
Описание: Проект направлен на комплексное изучение таксономического разнообразия и некоторых функциональных генов нефтеуглеводородокисляющих культивируемых бактерий из воды и донных осадков дальневосточных морей.
Результаты и ожидаемые результаты: Изучение сообществ культивируемых гетеротрофных бактерий из прибрежных акваторий Японского моря с разной антропогенной нагрузкой показало, что наиболее устойчивы к действию нефтепродуктов бактерии из районов с хроническим загрязнением промышленными и коммунально-бытовыми стоками. Некоторые микроорганизмы из фоновых районов демонстрировали рост в присутствии 0,2-0,6% мазута, однако, повышение концентрации нефтепродукта до 0,8% приводило их к гибели. Впервые в суммарной микробной ДНК из водной толщи районов Японского моря с хроническим антропогенным загрязнением обнаружены гены, ответственные за окисление широкого спектра н-алканов и полициклических ароматических углеводородов. Кроме того, нами получены данные о нефтеокисляюшей способности бактерий из Охотского моря. Так из прибрежных вод юга о. Сахалин получена коллекция из 45 штаммов бактерий, растущих на среде с нефтью в качестве единственного источника углерода. Исследование их нефтеокисляющей способности проводили методом газовой хроматографии на модельной смеси, в состав которой входили предельные и ароматические углеводороды. По способности разлагать нефтеуглеводороды все выделенные изоляты были условно разделены на три физиологические группы: активные, среднеактивные и пассивные деструкторы. Впервые нефтеокисляющая способность обнаружена у бактерий рода Cobetia. В ходе дальнейших исследований будет собрана и идентифицирована коллекция психрофильных и мезофильных нефтеуглеводородокисляющих бактерий из акваторий дальневосточных морей с разным уровнем антропогенного загрязнения, что позволит впервые комплексно изучить таксономический состав бактериальных сообществ воды и донных осадков, участвующих в биоразложении нефтеуглеводородов в регионе. Будет проведена работа по выявлению у штаммов нефтеуглеводородокисляющих бактерий генов, ответственных за деградаюцию н-алканов (гены группы alk) и полициклических ароматических углеводородов (nar и nah гены). Полученная в ходе реализации проекта коллекция бактериальных штаммов может быть использована для создания препаратов для ликвидации нефтяного загрязнения в дальневосточных морях.
Наиболее важные публикации:
1. Kim A.V., Buzoleva L.S., Bogatyrenko E.A., Zemskaya T.I., Mamaeva E.V. Monitoring of oil hydrocarbons pollution in the Sea of Japan, based on detection of marker genes in microbial communities // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. – 2017. – Vol. 107. – 012061. - doi :10.1088/1755-1315/107/1/012061
2. Buzoleva L.S., Bogatyrenko E.A., Repina M.A., Belkova N.L. Oil-oxidizing activity of bacteria isolated from south Sakhalin coastal waters // Microbiology. - 2017. - Vol. 86, № 3. – P. 338-345.
4. Популяционная организация, репродуктивная биология и микроэволюция анадромных рыб
Руководители работы: д.б.н., профессор В.Н. Иванков., д.б.н., профессор Ю.Ф. Картавцев
Коллектив исполнителей: к.б.н., доцент Е.А. Борисовец, вед. инженер Е.В. Иванкова, аспирант О.А. Рутенко.
Описание: Исследуются экологические, генетические и морфо-физиологические различия эколого-темпоральных рас и локальных популяций анадромных рыб, значение этих исследований для выяснения закономернстей микроэволюции, а также в практических целях (оптимизация промысла, искусственного разведения и интродукции рыб).
Результаты и ожидаемые результаты: Были проведены исследования по выяснению внутривидовой дифференциации и популяционной организации тихоокеанских лососей (Oncorhynchus gorbuscha, O. keta, O. nerka,O. kisutch,O. tschawytscha, O. masou).Выяснено, что у этих рыб четко выделяются внутривидовые эколого-темпоральные группы, различие которых достигает подвидового уровня. Эти группы различаются по экологии и срокам размножения, морфо-физиологическим особенностям и генетическим разнообразием популяций.
Показана целесообразность более внимательного и детального исследования внутривидовой организации, экологической и локально-темпоральной организации рыб и учета результатов этих исследований при разработке концепции полиморфного вида, а также при оптимизации ведения рыбного хозяйства.
Кроме того изучена популяционная организация анадромных карповых рыб рода Tribolodon водоемов Приморья и Сахалина. Выяснено, что виды этого рода не представляют собой единые панмиксные популяции, а подразделяются на относительно изолированные популяции, различающиеся морфологией тела, генетикой и рядом биологических показателей.
2-3 наиболее важных публикации последних двух-трех лет:
1. Ivankov V.N., Borisovets E.E., Bolshakov S.G. Analysis of interpopulation and interspecies morphological differences between Far Eastern redfins of the genus Tribolodon (Teleostei: Cyprinidae) // Russian Journal of Marine Biology. 2016. Vol.42, № 1, PP. 3-12.
2. Ivankov V.N., Kaplunenko V.A., Borisovets E.E., Zolotova A.O. Taxonomic differences and ecological conditionality of scale structure morpholodically close species of Far Eastern redfins of the genus Tribolodon (Teleostei: Cyprinidae) // Russian Journal of Marine Biology. 2017. Vol. 43. № 3. PP. 181-187.
3. Иванков В.Н., Иванкова Е.В. Внутривидовая экологическая дифференциация у анадромных рыб // LAP LAMBERT Publishing RU. 2017. 73 p.
5. Название: Фауна пауков (Arachnida; Aranei) мировой фауны.
Руководители работы: к.б.н., доцент Омелько М.М.
Коллектив исполнителей доцент Омелько М.М.
Описание: в рамках проекта проводится исследования биоразнообразия, экологии и распространения пауков мировой фауны.
Результаты и ожидаемые результаты: Целью нашей работы является изучение фауны, особенностей экологии, распространения и систематики пауков (Arachnida; Aranei) мировой фауны. В первую очередь мы исследуем территории Центральной, Восточной и Юго-Восточной Азии. Помимо этого, нашими исследованиями затронуты Южная Америка и Африка. Мы проводим работы систематического (описание новых видов, переописание слабо изученных видов и групп видов), фаунистического (аннотированные списки видов изучаемых территорий) и экологического (биотопическое распространение и поведение отдельных видов) характера. Актуальность проблематики нашего проекта обусловлена недостаточной изученностью фауны, экологии и систематики пауков. Помимо этого, высокий уровень антропогенного пресса, оказываемый на местообитания требует разработку мер охраны редких и исчезающих видов пауков. Основным результатом наших исследований является расширение теоретических знаний о биоразнообразии и экологии пауков мировой фауны. За всё время работы мы описали 52 новых для науки вида пауков и четыре новых рода. Впервые показаны особенности высотно-поясного распределения пауков на юге Дальнего Востока России. Впервые в мире изучены особенности межвидовой изоляции пауков рода Cybaeus.
2-3 наиболее важных публикации последних двух-трех лет:
· Marusik, Y. M. & Omelko, M. M. (2018). A survey of the Porrhoclubiona Lohmander, 1944 from Central Asia (Araneae, Clubiondae [sic]). ZooKeys 802: 19-38.
· Marusik, Y. M. & Omelko, M. M. (2017). A new genus of tetragnathid spiders from Papua New Guinea (Aranei, Tetragnathidae). Vestnik Zoologii 51(3): 203-214.
· Omelko, M.M., Komisarenko A.A., Marusik, Y.M. (2016). A new species of Acantholycosa Dahl, 1908 (Araneae: Lycosidae) from the Russian Far East. Zootaxa. 4072 (5): 596-600
6. Название: Особенности гельминтоценозов млекопитающих юга Приморского края
Руководители работы: к.б.н., доцент Железнова Л. В.
Коллектив исполнителей: студенты кафедры биоразнообразия и морских биоресурсов.
Описание: Исследование направлено на изучение системы «паразит-(переносчик)-хозяин-среда», которая отличается сложной структурной и функциональной организацией. Данное научное исследование отражает одно из важных направлений паразитологии – «экологической паразитологии». Система паразит-хозяин рассматривается как паразитарное сообщество, а биология хозяина и его условия обитания, как системообразующие факторы. Изучение трофических связей хозяев, помогают понять циркуляцию жизненных форм паразитических червей и механизмы функционирования паразитарных систем. Кроме того, в системе гельминтоценозов кровососущие членистоногие играют двойную роль: с одной стороны они выступают в качестве промежуточных хозяев, с другой стороны они являются и переносчиками. В связи с эти проводится изучение и видового состава кровососущих членистоногих, прокормителями которых выступают млекопитающие, обитающие на юге Приморского края.
Результаты и ожидаемые результаты: Уточнение видового состава гельминтов млекопитающих юга Приморского края и путей их заражения. Корректировка методов профилактики инвазионных заболеваний.
Публикации за последние годы:
· N.S. Sulikhan, M.B. Shedko, L.V. Zheleznova, Yu.A. Melnikova, S.V. Shedko Molecular identification of Far Eastern leopard pathogens: Spirometra case // The 1 international conference of North East Asia Biodiversity. Vladivostok - 2018 -P. 78-80.
· Железнова Л. В., Шевцова Е. И., Матюхина Д. С., Виткалова А. В., Шедько М. Б. Паразиты дальневосточного леопарда (Panthera pardus orientalis) на юго-западе Приморского края России // Российский паразитологический журнал. – М., 2017. – Т. 42 , Вып.4 . – С 325-329.
· T.V. Moskvina , L.V. Zheleznova A survey On endoparasites and ectoparasites In domestic dogs and cats In Vladivostok, Russia 2014 // Veterinary Parasitology: Regional Studies and Reports – 2016 - Vol.1. - P. 34-39.
7. Название: Филогения и ДНК баркодинг комаров-звонцов подсемейств Diamesinae и Prodiamesinae (Diptera: Chironomidae) Палеарктики.
Руководители работы: к.б.н., Семенченко А.А.
Коллектив исполнителей: инженер Румянцева А.Ю., магистрант Селивёрстов Н.А.
Описание: Проект направлен на изучение ревизии и филогении двух подсемейств комаров-звонцов Палеарктики на основании морфологических и молекулярно-генетических данных и описанию ряда новых для науки видов.
Результаты и ожидаемые результаты: Амфибиотические насекомые играют большую роль в трофических связях пресноводных и околоводных биоценозов, являясь кормовой базой промысловых видов рыб. Антропогенная деятельность оказывает влияние на пресноводные экосистемы, что отражается на видовом составе и численности амфибионтов, чувствительных к изменению чистоты окружающей среды.
Реконструирование филогенетических связей сегодня выполняется с помощью методов молекулярной генетики. Эволюция большинства групп позвоночных животных, в особенности млекопитающих, изучена достаточно подробно, а использование палеонтологического материала позволило получить хронограммы, отражающие эволюционные события на геохронологической шкале. Высокая эволюционная радиация такой группы как двукрылые насекомые (Diptera), делает невозможным получение подробной филограммы с использованием всех известных науке видов. Наличие обобщенного для всего отряда дерева позволяет наносить на него филограммы отдельных групп для понимания целостной картины.
В результате проведенного нами исследования будет построено филогенетическое дерево двух подсемейств хирономид Палеарктики, Diamesinae и Prodiamesinae. Научная значимость и достоверность полученного дерева определяется как широким набора молекулярно-генетических маркеров, так и использованием всех описанных к настоящему времени родов изучаемых подсемейств хирономид. Полученные результаты позволят углубить наши знания об эволюции малоизученной группы животных, ее биогеографии и таксономии. Будет получена обновленная система комаров-звонцов, отражающая «естественный» ход эволюционных событий. Результаты позволят лучше понять функционирование пресноводных экосистем, увеличить точность экологических и трофологических исследований, а, следовательно, точнее прогнозировать динамику численности промысловых видов рыб.
Приближение к естественной систематике хирономид даст возможность подготовить современные определители таксонов этих подсемейств - родов и видов, которые необходимы работникам природоохранных учреждений и рыбохозяйственных организаций. В настоящее время такие определители по амфибиотическим насекомым отсутствуют.
2-3 наиболее важных публикации последних двух-трех лет:
Makarchenko, E.A., Semenchenko, A.A., Palatov, D.M. New data on taxonomy and systematics of the genus Diamesa Meigen (Diptera: Chironomidae: Diamesinae) from Tien Shan and Pamir Mountains, with description of two new species // J. Limnol. 2018. 77(s1), P. 50-58
DOI: 10.4081/jlimnol.2018.1783.
Makarchenko, E.A., Makarchenko, M.A., Semenchenko, A.A. New or little-known species of Chaetocladius s. str. Kieffer, 1911 (Diptera: Chironomidae: Orthocladiinae) from the Amur River basin (Russian Far East) // Zootaxa. 2017. V. 4247, P. 313-330
doi: 10.11646/zootaxa.4286.2.10.
Makarchenko, E.A., Makarchenko, M.A., Semenchenko, A.A., Veliaev, O.A. Morphological description and DNA barcoding of Hydrobaenus golovinensis sp. nov. (Diptera: Chironomidae: Orthocladiinae) from the Russian Far East // Zootaxa. 2017. V. 4286, P. 277-284
DOI: 10.11646/zootaxa.4247.3.5
Патенты и базы данных коллектива:
1. Бузолева Л.С., Богатыренко Е.А. Патент на изобретение № 2572572 «Способ определения сапрофитных бактерий, стимулирующих рост Listeria monocytogenes в морских микробных сообществах» от 11.12.2015
2. Бузолева Л.С., Ким А.В., Еськова А.И., Богатыренко Е.А. Таксономическая характеристика и некоторые физиолого-биохимические свойства культивируемых гетеротрофов, выделенных из акваторий с разной антропогенной нагрузкой. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2016621429 от 24.10.2016
3. Богатыренко Е.А., Бузолева Л.С., Дункай Т.И., Ким А.В., Еськова А.И. Характеристика состава бактериальных сообществ пищеварительной системы дальневосточного трепанга Apostichopus japonicus и морского грунта из мест его обитания. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2017620815 от 01.08.2017
4. Богатыренко Е.А., Бузолева Л.С., Дункай Т.И., Еськова А.И., Ким А.В. Ферментативная активность микрофлоры дальневосточного трепанга Apostichopus japonicus. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2018620024 от 09.01.2018
Опыт работы с зарубежными партнерами.
- Страсбургский университет им. Л. Пастера (Франция), лаб. молекулярной биологии и микробиологии, профессор Ж-М. Мэйер
- Университет г. Канадзава (Япония), научный факультет, профессор К. Tazaky
- Университет г. Оттава (Канада), профессор А.Shtinsty
- Венский университет (Австрия).
- Университет г. Берн (Швейцария)
- Океанологический университет г. Циндао (КНР), профессор Z. Chi
- Университет г. Сеул (Корея), (профессор Н. Аnn)