Laboratoř kultivace mikroorganismů a ekogenomiky
.png)
Náš výzkum se zaměřuje na ekologii, evoluci, a rozdělení ekologických nik sladkovodních oligotrofů. Drobná prokatyota s zjednodušenými („streamlined“) genomy jsou nejpočetnější organismy ve volné vodě (pelagiálu) sladkovodních jezer. Přesto, ekologie těchto mikroorganismů zůstává neobjasněna kvůli nesnadné kultivaci jejich nejvýznamnějších zástupců. S pomocí metody vysokokapacitní kultivace, vyřeďovací techniky („high-throughput dilution-to-extinction technique“) a médiií napodobujíích přírodní podmínky izolujeme tyto oligotrofy se zjednodušenými genomy a pomocí srovnávací genomiky vnášíme nové světlo na jejich (mikro)diverzitu, ekologickou niku a evoluční historii.
Vedoucí skupiny
Členové laboratoře
Mgr. Monika Okrouhlíková, Ph.D.
Současné projekty
PELAGICS – Eko-genomika mikroorganismů v evropských jezerech
Řešitel: Rohit Ghai, co-PI: Michaela Salcher
Zdroj financování: Grantová Agentura ČR; č. projektu: 20-12496X; doba řešení: 2020 - 2024
Sladkovodní biotopy mají rozhodující vliv na celý pozemský život, převážná většina jejich mikrobiálních obyvatel (prokaryot a eukaryot) však zůstává stále záhadná, za hranicemi kultivačních možností. Nicméně vývoj kultivačních přístupů spolu s pokroky v sekvenování přináší nové prostředky pro odhalení mikrobiální rozmanitosti. Navrhujeme vytvořit vědecké konsorcium PELAGICS (24 vědců, 16 evropských zemí), které bude koordinovat úsilí ve studiu sladkovodních mikroorganismů (prokaryot i eukaryot) kultivačním a metagenomickým přístupem (analýza genomové DNA celé populace) v rámci celoevropské jezerní kampaně (70 jezer). Hloubkové sekvenování (cca 18 TB) mikrobiální populace povede k zisku tisíců metagenomickysestavených genomů prokaryot, eukaryot a virů. Za pomoci nových růstových médií napodobujících přirozené podmínky a poloautomatizované vysoce výkonné izolační techniky budeme usilovat o získání sbírky kmenů 500 prokaryot a 50 prvoků vč. jejich genomů. Kombinace obou přístupů přispěje k odhalení jejich přirozených interakcí a ekologických rolí ve sladkovodních potravních sítích.
Cílem projektu je vytvoření celoevropské sítě mikrobiálních ekologů pro odběry a studium 70 jezer k získání stabilních sbírek mikroorganismů a jejich genomů (cca 500 prokaryot a 50 prvoků) a k získání řádově tisíců genomů sladkovodních bakterií, prvoků i virů pomocí hloubkového metagenomického sekvenování.
Ekogenomika sladkovodních metylotrofů s evolučně zjednodušeným genomem
Řešitel: Michaela Salcher
Členové týmu: Markus Haber, Tanja Shabarova, Paul Bulzu, Paul Layoun, Rohit Ghai, Radka Malá
Zdroj financování: Grantová Agentura ČR; č. projektu: 19-23469S; doba řešení: 2019 - 2021
Nejpočetnější planktonní mikroorganismy mají redukovaný genom a teorie „streamlining” (evolučního zjednodušení genomu) předpokládá, že ztráta genů je způsobena selekcí řízenou faktory prostředí. Až dosud způsoby zjednodušení nebyly objasněny, protože získání axenických kultur těchto mikrobů je obtížné. Vyvinuli jsme metodu zaměřenou na izolaci početných sladkovodních metylotrofů s malým efektivním genomem: ‘Ca. Methylopumilus planktonicus’ (Betaproteobacteria, 1,3 Mbp velikost genomu), které jsou ideálním modelem pro studium mechanismů mikrodioverzifikace a evolučního zjednodušení genomu. Nejbližší příbuzní kmenů ‘Ca. M. planktonicus’ obývají jezerní sedimenty a pelagiál oceanů. Navrhujeme pracovní hypotézu projektu, že původ této čeledě může být vysledován zpět k bakteriím žijícím v sedimentech se střední velikostí genomu. S využitím sekvenování genomů 150 izolovaných kmenů a hloubkové sekvenace metagenomů provedeme srovnávací populační genomiku s cílem popsat zásadní ekologické příčiny široce rozšířeného, ale stále neobjasněného jevu zjednodušení genomu u vodních bakterií.
S využitím metagenomiky, cílené izolace a sekvenace genomů sladkovodních oligotrofních bakterií ‘Ca. Methylopumilus planktonicus’ (Betaproteobacteria) navrhujeme studium fenoménu genome-streamlining u planktonních mikrobů a charakteristických jevů provázející mikrodiverzifikaci příbuzných taxonů.
Předchozí projekty
Eco-genomics of freshwater microbes
Financial support: Money follows Researcher (MFR) grant of the Swiss National Science Foundation (SNSF); Project No.: 310030_185108; Duration: 2019-2020
Principal Investigator: Michaela Salcher
Team Members: Markus Haber
Současné publikace (2019-now)
| Di Cesare A., Dzhembekova N., Cabello-Yeves P.J., Eckert E.M., Slabakova V., Slabakova N., Peneva E., Bertoni R., Corno G., Salcher M.M., Kamburska L., Bertoni F., Rodriguez-Valera F. , Moncheva S., Callieri C. (2020) Genomic comparison and spatial distribution of different Synechococcus phylotypes in the Black Sea Frontiers in Microbiology 11 : 1979. DOI: doi.org/10.3389/fmicb.2020.01979 |
| Kust A., Řeháková K., Vrba J., Maicher V., Mareš J., Hrouzek P., Chiriac M.C., Benedová Z., Tesařová M., Saurav K. (2020) Insight into unprecedented diversity of cyanopeptides in eutrophic ponds using an MS/MS networking approach Toxins 12 : 561. DOI: doi:10.3390/toxins12090561 |
| Mukherjee I., Salcher M.M., Andrei A., Kavagutti V., Shabarova T., Grujčić V., Haber M., Layoun P., Hodoki Y., Nakano S., Šimek K., Ghai R. (2020) A freshwater radiation of diplonemids Environmental Microbiology 22 : 4658–4668. DOI: doi.org/10.1101/2020.05.14.095992 |
| Piwosz K., Shabarova T., Pernthaler J., Posch T., Šimek K., Porcal P., Salcher M.M. (2020) Bacterial and eukaryotic small-subunit amplicon data do not provide a quantitative picture of microbial communities, but they are reliable in the context of ecological interpretations mSphere 5 : e00052-20. DOI: 10.1128/mSphere.00052-20 |
| Salcher M.M., Andrei A., Bulzu P.A,, Keresztes Z.G., Banciu H.L., Ghai R. (2020) Visualization of Lokiarchaeia and Heimdallarchaeia (Asgardarchaeota) by fluorescence in situ hybridization and catalyzed reporter deposition (CARD-FISH) mSphere 5 : e00686-20. DOI: doi.org/10.1128/mSphere.00686-20 |
| Sizikov S., Burgsdorf I., Handley K.M., Lahyani M., Haber M., Steindler L. (2020), Characterization of sponge‐associated Verrucomicrobia: microcompartment‐based sugar utilization and enhanced toxin–antitoxin modules as features of host‐associated Opitutales. Environmental Microbiology 22: 4669-4688. DOI: https://doi.org/10.1111/1462-2920.15210 |
| Šimek K., Grujčić V., Mukherjee I., Kasalický V., Nedoma J., Posch T., Mehrshad M., Salcher M.M. (2020) Cascading effects in freshwater microbial food webs by predatory Cercozoa, Katablepharidacea and ciliates feeding on aplastidic bacterivorous cryptophytes FEMS Microbiology Ecology 96 : fiaa121. DOI: doi.org/10.1093/femsec/fiaa121 |
| Andrei A., Salcher M.M., Mehrshad M., Rychtecký P., Znachor P., Ghai R. (2019) Niche-directed evolution modulates genome architecture in freshwater Planctomycetes ISME Journal 13 : 1056–1071. DOI: 10.1038/s41396-018-0332-5 |
| Bulzu P.A., Andrei A., Salcher M.M., Mehrshad M., Inoue K. , Kandori H. , Béjà O., Ghai R., Banciu H.L. (2019) Casting light on Asgardarchaeota metabolism in a sunlit microoxic niche Nature Microbiology 4 : 1129–1137. DOI: 10.1038/s41564-019-0404-y |
| Callieri C., Slabakova V., Dzhembekova N., Slabakova N., Peneva E., Cabello-Yeves P.J., Di Cesare A., Eckert E.M., Bertoni R., Corno G., Salcher M.M., Kamburska L., Bertoni F., Moncheva S. (2019) The mesopelagic anoxic Black Sea as an unexpected habitat for Synechococcus challenges our understanding of global “deep red fluorescence” ISME Journal 13 : 1676-1687. DOI: 10.1038/s41396-019-0378-z |
| Kavagutti V., Andrei A., Mehrshad M., Salcher M.M., Ghai R. (2019) Phage-centric ecological interactions in aquatic ecosystems revealed through ultradeep metagenomics Microbiome 7 : 135. DOI: 10.1186/s40168-019-0752-0 |
| Salcher M.M., Schaefle D., Kaspar M., Neuenschwander S., Ghai R. (2019) Evolution in action: habitat transition from sediment to the pelagial leads to genome streamlining in Methylophilaceae ISME Journal 13 : 2764–2777. DOI: 10.1038/s41396-019-0471-3 |
.jpg)
