Научный руководитель:
Область исследования
Тип исследования
Аннотация (краткое описание)
Микробное разнообразие представляет собой невероятно обширную, однако малоизученную область биосферы. Несмотря на значительный прогресс в микробиологии, большинство микроорганизмов остаются неизвестными науке, а их метаболический потенциал -неисчерпанным источником инноваций для биоэнергетики. Экстремальные экосистемы, такие как горячие источники, солончаки и глубинные среды, являются естественными лабораториями, где развились уникальные микроорганизмы с адаптивными метаболическими способностями. Эти организмы могут предложить революционные решения для разработки зеленых биотопливных технологий. Однако традиционные методы исследования микробного мира ограничены в своей способности охватить весь спектр биологического разнообразия. Современные метагеномные и метатранскриптомные подходы предоставляют возможность исследовать скрытый потенциал микробного разнообразия, открывая доступ к ранее недоступным геномным данным и, следовательно, к потенциальным метаболическим путям. Без этих передовых методов невозможно раскрыть весь потенциал микробиоты, что делает использование метагеномики и метатранскриптомики неотъемлемым условием для успешного продвижения зеленых технологий и создания коллекций микроорганизмов с уникальными свойствами для устойчивого производства биотоплива. Цель данного проекта заключается в изучении микробного разнообразия экстремальных экосистем с использованием метагеномных и метатранскриптомных методов для выявления микроорганизмов, обладающих уникальными метаболическими способностями, которые могут быть применены в биотехнологии для получения биоводорода, биобутанола и биодизеля. Проект является оригинальным, поскольку предполагает проведение комплексного метатранскриптомного анализа генов, что позволит оценить их функциональность у микроорганизмов, с целью идентификации ключевых ферментов водородного обмена и нитрогеназного комплекса. В дополнение к этому, будет проведен метагеномный скрининг для характеристики генов, ответственных за синтез и накопление липидов, которые могут быть использованы в производстве биодизеля. Анализ микробных сообществ также позволит обнаружить гены, участвующие в синтезе углеводов и их ферментации в бутанол, с особым акцентом на микроорганизмы, способные к эффективной ферментации для производства биобутанола. Этот проект направлен на расширение коллекции микроорганизмов, которые обладают высоким потенциалом в биоэнергетике. Использование возобновляемых источников энергии на основе микробиоты может значительно снизить негативные последствия изменения климата и ускорить переход к устойчивой энергетике. Важность исследования определяется его научной и социальной значимостью, а также вкладом в накопление новых знаний, которые могут быть применены на практике. На начальном этапе проекта будут собраны образцы воды почвы из ряда регионов Казахстана, характеризующихся особыми природными условиями, такими как высокий уровень засоленности, экстремальные температуры и анаэробные глубинные водоемы. Это позволит идентифицировать уникальные микробные популяции, способные адаптироваться к экстремальным условиям. Будет проведен метагеномный и метатранскриптомный анализ образцов для выявления штаммов микроорганизмов с высокой активностью ферментов гидрогеназы и нитрогеназы и с высокими показателями накопления липидов и углеводов. На основе этих данных из тех образцов, будут выделены чистые культуры бактерий, цианобактерий и микроводорослей. Этот метод позволит детально выявить и изолировать микроорганизмы с высоким потенциалом для дальнейших исследований. Отобранные штаммы будут исследованы с использованием кинетического анализа и омиксных технологий, что позволит раскрыть их ключевые морфологические, физиологические и биохимические особенности. Важным этапом станет исследование механизмов накопления липидов и углеводов, а также молекулярных путей синтеза водорода в уникальных штаммах микроорганизмов. Данный подход станет важным шагом на пути к устойчивому развитию биотоплива и обеспечению экологической безопасности. Кроме того, бактерии, цианобактерии и микроводоросли представляют коммерческий интерес благодаря своей высокой продуктивности, энергоэффективности и относительно низким затратам на культивирование, что делает их экономически выгодными для производства биотоплива. Ожидается, что результатом проекта станет фундаментальное исследование механизмов накопления липидов и углеводов, а также молекулярных путей синтеза водорода в уникальных штаммах микроорганизмов. Эти знания будут способствовать формированию научной базы для разработки новых технологий в области производства биотоплива, что, в свою очередь, может поддержать переход к «зеленой» экономике и устойчивому развитию в Казахстане и других странах.Сведения о финансировании
ГосбюджетДанный документ располагается в коллекциях
Научные проекты
Файлы документа
Документ не загружен