Дивашук Михаил Георгиевич

Начальник лаборатории

nrckigc@nrckigc.ru

Кандидат биологических наук, руководитель Курчатовского геномного центра – ВНИИСБ, заведующий лабораторией прикладной геномики и частной селекции сельскохозяйственных растений ФГБНУ ВНИИСБ.

Под руководством Дивашука М.Г. ведутся научные исследования как в фундаментальной области, так и прикладные исследования. Под его руководством в настоящее время активно внедряется в научную работу современные и высокоэффективные геномные, постгеномные и феномные технологии: хромосомная инженерия, биоинформатический анализ данных NGS-секвенирования, CRIPSR/Cas9-геномное редактирование, GWAS-анализ и геномная селекция, метаболомная селекция, автоматизированное цифровое фенотипирование.

Под руководством и при непосредственном участии М.Г.Дивашука проводится всестороннее изучение репитома в геномах злаков (эгилопсы, пыреи, дазипирумы и другие видв) и двудомных растений (хмель, конопля, облепиха и другие виды). Были разработаны новые методические подходы в эффективной оценке копийности повторяющихся сателлитных повторов методом количественной ПЦР в реальном времени. На основе данных полногеномного секвенирования и предварительной оценки копийности выявленных сателлитов методом ПЦР-РВ были разработаны молекулярно-цитогенетические маркеры на хромосомы изучаемых видов.

Прикладная научная работа М.Г. Дивашука сосредоточена на разработке, оптимизации и апробированию ПЦР (в том числе SNP-) маркеров на следующие важные хозяйственно-ценные признаки мягкой и твёрдой пшеницы: низкостебельность (Rht-B1b, Rht-D1b, Rht-B1p, Rht8, Rht13, Ddw1 и другие), содержание и качество белка и клейковины (Glu-A1, Glu-B1, Glu-D1 и другие), качество крахмала (GBSSI, Pina, Pinb и другие), устойчивость к болезням (Lr, Sr, Pm и другие), азотный обмен (AMT, NRT1, BT2, NLP3, GRF3, GRF9 и другие) чувствительность к фотопериодизму (Ppd1) и яровизации (Vrn1) и другие. С использованием созданных и усовершенствованных маркеров проводится оценка фенотипического проявления аллельного состояния исследуемых генов и их влияния на важные агрономические показатели в различных условиях. В научной работе используются и разрабатываются собственные маркеры нового поколения KASP, которые позволяют существенно масштабировать исследования.

Под руководством М.Г. Дивашука на методическом уровне происходит синтез данных цитогенетического анализа, полногеномного секвенирования, полевого и цифрового фенотипирования. Благодаря масштабному фенотипическому и генотипическому скринингу коммерчески успешных и экспериментальных образцов мягкой и твёрдой пшеницы, тритикале и пшенично-пырейных гибридов были выявлены и созданы перспективные для селекционного процесса линии. Отдельное внимание уделяется разработке биоинформатических алгоритмов данных цифрового фенотипирования. М.Г. Дивашук является соавтором сорта озимой мягкой пшеницы ВНИИБ 50, созданной с помощью технологий маркерной и геномной селекции.

М.Г. Дивашук входит в научный коллектив, занимающийся геномным редактированием картофеля (ген иммунитета EDR1) и мягкой пшеницы (ген яровизации Vrn1); соавтор двух патентов в направлении редактирования генома картофеля и двух патентов в направлении Cas9-опосредованного геномного анализа пшеницы.

Индекс Хирша (РИНЦ) равен 20; индекс Хирша (Scopus) равен 16.

За последние 8 лет (2016-2024) было опубликовано 186 работ из списка РИНЦ, из которых 86 входят в список Scopus.

Занимается педагогической деятельностью, является автором и ведущим курса «Молекулярные маркеры» и «Основы цитогенетики» для магистратуры факультета агрономии и биотехнологии ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

Занимается руководством научной работы обучающихся бакалавриата, магистратуры и аспирантуры. Под его руководством было защищено четыре кандидатские диссертации, 15 выпускных квалификационных работ, в настоящее время является руководителем десяти аспирантов.

За последние 5 лет являлся руководителем двух грантов РФФИ (20-316-90046 Изучение генов-регуляторов факторов роста (GRF) у тритикале и 17-04-01871 Изучение копийности повторяющейся ДНК у диплоидных и аллополиплоидных видов трибы Пшенициевых с различными геномами) и трёх грантов РНФ (17-76- 20023 Молекулярно-генетическое изучение новых генов короткостебельности и их влияние на хозяйственно-ценные признаки у злаков; 21-16-00121 Изучение генетического потенциала озимой твердой пшеницы и его использование в селекции на технологические и потребительские качества зерна; 24-16-00274 Изучение генетических детерминант морозостойкости озимой твердой пшеницы с целью использования в селекционном процессе (выполняется в настоящее время)).



Направления исследований

Инфраструктурная лаборатория высокопроизводительного фенотипирования

Лаборатория высокопроизводительного фенотипирования ориентирована на создание новых и оптимизацию существующих методов фенотипирования растений в контролируемых условиях с определением изменений ряда признаков в ходе онтогенеза. Это позволяет осуществлять геномную селекцию и создание селекционных линий благодаря комплексной оценке роста и развития растений от прорастания до старения. Лаборатория оснащена уникальными современными установками цифрового фенотипирования, климатическими камерами для выращивания растений, а также алгоритмами анализа данных и роботизированными системами измерения. В лаборатории используется наиболее передовая система фенотипирования TraitFinder 2m DualScan (Phenospex B.V., Нидерланды). Он состоит из модуля сканирования, рамки с линейным приводом и компьютера с программным обеспечением. Система фенотипирования снабжена лазерными 3D сканерами PlantEye и двумя камерами, каждая из которых собирает данные на трех спектральных полосах в диапазоне видимого света (красная, зеленая и синяя) и одной в ближнем инфракрасном свете (720-750 нм), что позволяет с высокой точностью и производительностью проводить анализ вегетирующих растений в 3D-моделях. Система осуществляет непрерывный сбор данных о росте и развитии растений, на основе которых осуществляется сравнительный анализ различных генотипов. Благодаря этому можно выявить мельчайшие различия между фенотипами исходных растений и растений, подвергнутых геномному редактированию. При обработке данных цифрового фенотипирования используется созданный в лаборатории интерактивный стенд PhenoBoard, написанный на Python 3 и работающий на платформе Jupyter Notebook для обработки данных цифрового фенотипирования генетически отредактированных растений пшеницы и картофеля. Лаборатория оснащена тремя климатическими камерами Fitotron SGC 120 для выращивания растений, модуляции условий выращивания и снятия показателей. Для увеличения площади под выращивание растений закуплены фотонные установки с различными типами источников излучения. В лаборатории имеется современный спектрофотометр для экспресс-анализа качества зерна после генетического редактирования. Данные, генерируемые системой фенотипирования и другим оборудованием, обрабатываются и хранятся в центре обработки данных. Центр использует современные ресурсоемкие алгоритмы и методы, такие как анализ GWAS, для поиска ассоциаций между данными высокопроизводительного фенотипирования и панелями SNP отредактированных растений. Дата-центр также анализирует данные, полученные с платформ секвенирования нового поколения, для установления экспрессии целевых генов, геномного анализа вариаций и определения эпигенетических модификаций транскриптома и генома сельскохозяйственных культур.

Инфраструктурная лаборатория генетических технологий в селекции растений

Инфраструктурная лаборатория генетических технологий в селекции растений занимается созданием новых и оптимизацией существующих молекулярно-генетических инструментов и методов практической селекции сельскохозяйственных растений. В лаборатории занимаются разработкой методик, пайплайнов и модулей платформ для создания новых форм сельскохозяйственных растений, в том числе методами геномного редактирования и геномной селекции, для ускорения селекционного процесса. Лаборатория тесно сотрудничает с ведущими селекционными центрами России, создавая инструменты и модули для платформ геномной селекции и редактирования. В рамках сотрудничества происходит создание генных и геномных молекулярных маркеров, которые находят широкое применение в маркер-опосредованной и геномной селекции ведущих отечественных селекционных центров. Лаборатория генетических технологий в селекции растений оснащена передовым научным оборудованием, позволяющим обеспечить полный цикл высокопроизводительных процессов анализа геномов, метаболитов, ферментативных систем, хромосомных и ядерных структур. Лаборатория оснащена уникальным микроскопом и специализированным проточным цитофотометром для высокопроизводительного скрининга каллусов и растений. Другие технологические модули собраны для редактирования генома и геномной селекции. Сублимационная сушилка Freezone 6L-50C для лиофилизации растительных тканей для хранения с минимальным повреждением ДНК важна для выбора мишеней и стратегии редактирования генома сельскохозяйственных растений. Спектрофотометр NanoDrop OneC используется для определения концентрации и чистоты ДНК после выделения, что важно для амплификации ДНК, клонирования и анализа последовательности генов. Для приготовления реакционных смесей для ПЦР в 96-луночных и 386-луночных планшетах применяется станция микрообъемного дозирования жидкости Opentrons OT-2. Данная роботизированная система запрограммирована на автоматическое добавление и отбор жидкостей с помощью установленных одноканальных и многоканальных дозаторов. Биологический микроскоп Leica THUNDER Imager 3D Tissue необходим для определения хромосомных аберраций в каллусных и корневых клетках при редактировании генома, а проточный цитометр CyFlow Space – для экспресс-анализа хромосомных аберраций и плоидности растительного материала на разных этапах генетического редактирования, а также при создании гаплоидных и полиплоидных линий. В распоряжении лаборатории имеется другое лабораторное оборудование, необходимое для работ по редактированию генома, такое как охлаждаемый шейкер-инкубатор Excella E-24R, низкотемпературный морозильный шкаф 9020-0348, UF V 700, камеры для вертикального и горизонтального электрофореза, а также дополнительное небольшое лабораторное оборудование. В лаборатории создан новый алгоритм биоинформатического анализа (пайплайн) VCFer, позволивший идентифицировать среди генетически отредактированных растений полиплоидов образцы с целевым геномным редактированием. Эти инструменты позволяют работать на мировом уровне в области геномной селекции и геномного редактирования.