Методология микробиологических исследований почвы в рамках проекта “Микробиом России”

Методология микробиологических исследований почвы в рамках проекта “Микробиом России”

Автор: Чернов Т.И., Холодов В.А., Когут Б.М., Иванов А.Л.

Журнал: Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева @byulleten-esoil

Статья в выпуске: 87, 2017 года.

Бесплатный доступ

Рассматриваются методологические направления развития отечественной почвенной биологии при изучении микробиома почв. Приоритетными являются междисциплинарные исследования растительно-микробных взаимодействий, роли микробиома в формировании почвенного плодородия и круговороте углерода. Для наиболее полного раскрытия экологических и сервисных функций почвенного микробиома предлагается сочетать методы метагеномики (для оценки филогенетического разнообразия микроорганизмов), анализа биомаркеров (для определения функционального разнообразия) и измерения ферментативной активности (для оценки актуальной функциональности почв). Исследование связи структурной иерархии почв (от агрегатов и микролокусов до почвенных ареалов) с уровнями организации микробных сообществ (от непосредственно микробных популяций до биогеографических закономерностей) позволит лучше понять пространственное распределение и общие основы взаимодействия системы почва-микроорганизмы. Помимо пространственной организации предлагается изучать динамику почвенных микробиомов на разных временных отрезках: краткосрочные изменения (на полевых мониторинговых площадках), трансформация в процессе почвообразования (на “хронорядах” почв разного возраста) и в геологическом масштабе времени (на примерах погребенных почв). Рассматривается важность изучения разнообразия почвенных микроорганизмов как источника супрессирующей активности почв, крупнейшего депозитария генетической информации, важного агента эмиссии и фиксации атмосферного углерода. Сравнительный анализ микробного разнообразия целинных и нарушенных почв и оценка различных внешних воздействий на почвенный микробиом представляются необходимыми для сохранения биоразнообразия почв как ценного экологического и биотехнологического ресурса.

Еще

Метагеном, молекулярные маркеры, ферментативная активность, супрессивность почв, экология микроорганизмов

Короткий адрес: https://sciup.org/14313694

IDR: 14313694   |   DOI: 10.19047/0136-1694-2017-87-100-113

Список литературы Методология микробиологических исследований почвы в рамках проекта “Микробиом России”

  • Андронов Е.Е., Иванова Е.А., Першина Е.В., Орлова О.В., Круглов Ю.В., Белимов А.А., Тихонович И.А. Анализ показателей почвенного микробиома в процессах, связанных с почвообразованием, трансформацией органического вещества и тонкой регуляции вегетационных процессов//Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2015. № 80. С. 83-94.
  • Ваксман З.А. Антибиотики, их природа, получение и применение. Лекции, читанные в Академии наук Союза ССР 8-12 августа 1946 г. М.: Изд-во АН СССР, 1946. 112 с.
  • Ваксман С.А. Гумус. Происхождение, химический состав и значение его в природе. М.: Огиз-Сельхозгиз, 1937. 471 с.
  • Иванов А.Л. Почвенный покров России: состояние, информационный ресурс, исследовательские задачи и прикладные проблемы (к 100-летию академика Г.В. Добровольского)//Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2016. № 82. С. 139-155 DOI: 10.19047/0136-1694-82-139-155
  • Корвиго И.О., Першина Е.В., Иванова Е.А., Матюк Н.С., Савоськина О.А., Чирак Е.Л., Проворов Н.А., Андронов Е.Е. Оценка длительного воздействия агротехнических приемов и сельскохозяйственных культур на почвенные микробные сообщества//Микробиология. 2016. Т. 85. №. 2. С. 199-210 DOI: 10.7868/s0026365616020117
  • Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия. Пер. с англ. М.: Прогресс, 1992.
  • ООН. Парижское соглашение. 2015. 32 с. http://unfccc.int/files/essential_background/convention/application/pdf/russian_paris_agreement.pdf
  • Почвоведение. Ч. 2. Типы почв, их география и использование/Под ред. Ковды В.А., Розанова Б.Г. М.: Высш. шк., 1988. 368 с.
  • Семенов А.М., Соколов М.С. Концепция здоровья почвы: фундаментально-прикладные аспекты обоснования критериев оценки//Агрохимия. 2016. № 1. С. 3-16.
  • Цыганов В.Е., Андронов Е.Е., Долгих Е.А., Тихонович И.А. От "ультра" до "мета": современные технологии в биологических исследованиях//Нанотехнологии. Экология. Производство. 2013. № 3. С 37.
  • Чернов Т.И., Тхакахова А.К., Иванова Е.А., Кутовая О.В., Турусов В.И. Сезонная динамика почвенного микробиома многолетнего агрохимического опыта на черноземах Каменной Степи//Почвоведение. 2015. № 12. С. 1483-1488 DOI: 10.7868/S0032180X15120059
  • Burns R.G., DeForest J.L, Marxsen J., Sinsabaugh R.L., Stromberger M.E., Wallenstein M.D., Weintraub M.N., Zoppini A. Soil enzymes in a changing environment: Current knowledge and future directions//Soil Biol. Biochem. 2013. V. 58. P. 216-234. http://dx.doi.o DOI: rg/10.1016/j.soilbio.2012.11.009
  • Daniel R. The metagenomics of soil//Nature Reviews Microbiology. 2005. V. 3. P. 470-478.
  • Derenne S., Quenea K. Analytical pyrolysis as a tool to probe soil organic matter//J. Analytical Appl. Pyrolysis. 2015. V. 111. P. 108-120. http://dx.doi.o DOI: rg/10.1016/j.jaap.2014.12.001
  • Doran J.W., Sarrantonio M., Liebig M.A. Soil Health and Sustainability//Advances in Agronomy. San Diego: Academic Press, 1996. V. 56. P. 1-54.
  • Eilers K.G., Debenport S., Anderson S., Fierer N. Digging deeper to find unique microbial communities: The strong effect of depth on the structure of bacterial and archaeal communities in soil//Soil Biol. Biochem. 2012. V. 50. P. 58-65. http://dx.doi.o DOI: rg/10.1016/j.soilbio.2012.03.011
  • Fierer N., Leff J.W., Adams B.J., Nielsen U.N., Bates S.T., Lauber C.L., Owens S., Gilberte J. A., Wall D.H., Caporaso J.G. Cross-biome metagenomic analyses of soil microbial communities and their functional attributes//PNAS. 2012. V. 109. No. 52. P. 21390-21395. http://dx.doi.o DOI: rg/10.1073/pnas.1215210110
  • Handelsman J. Rondon M. R., Brady S. F., Clardy J., Goodman R. M. Molecular biological access to the chemistry of unknown soil microbes: a new frontier for natural products//Chemistry Biology. 1998. V. 5. I. 10. P. 245-249. http://dx.doi.o DOI: rg/10.1016/S1074-5521(98)90108-9
  • Hungate B.A., Mau R.L., Schwartz E., Caporaso J.G., Dijkstra P., van Gestel N., Koch B.J., Liu C.M., McHugh T.A., Marks J. C., Morrissey E., Price L.B. Quantitative microbial ecology through stable isotope probing//Appl. Environ. Microbiology. 2015. V. 81 (21). P. 7570-7581 DOI: 10.1128/АЕМ.02280-15
  • Lauber C.L., Hamady M., Knight R., Fierer N. Pyrosequencing-based assessment of soil pH as a predictor of soil bacterial community structure at the continental scale//Appl. Environ. Microbiology. 2009. V. 75. No. 15. P. 5111-5120 DOI: 10.1128/AEM.00487-09
  • Loegering W.Q. Current concepts in interorganismal genetics//Annual Review of Phytopathology. 1978. Т. 16. № 1. P. 309-320 http://dx.doi.o DOI: rg/10.1146/annurev.py.16.090178.001521
  • Lopez-Dias V., Borrego A. G., Blanco C. G., Arboleya M., Lopez-Saez J.A., López-Merino L. Biomarkers in a peat deposit in Northern Spain (Huelga de Bayas, Asturias) as proxy for climate variation//J. Chromatography A. 2010. V. 1217. P. 3538-3546. http://dx.doi.o DOI: rg/10.1016/j.chroma.2010.03.038
  • Mazzola M. Mechanisms of natural soil suppressiveness to soilborne diseases//Antonie van Leeuwenhoek. 2002. V. 81. P. 557-564 DOI: 10.1023/A:1020557523557
  • Myrold D.D., Zeglin L.H., Jansson J.K. The potential of metagenomic approaches for understanding soil microbial processes//Soil Sci. Soc. Am. J. 2014. V. 78. №. 1. P. 3-10 DOI: 10.2136/sssaj2013.07.0287dgs
  • Pershina E.V., Andronov E.E., Pinaev A.G., Provorov N.A. Recent advances and perspectives in metagenomic studies of soil microbial communities//Management of Microbial Resources in the Environment. Springer, 2013. P. 141-166 DOI: 10.1007/978-94-007-5931-2_7
  • Santana G.S., Knicker H., Gonzalez-Vila F.J., Gonzalez-Perez J.A., Dick D.P. The impact of exotic forest plantations on the chemical composition of soil organic matter in Southern Brazil as assessed by Py-GC/MS and lipid extracts study//Geoderma Regional. 2015. V. 4. P. 11-19. http://dx.doi.o DOI: rg/10.1016/j.geodrs.2014.11.004
  • Sobeih K.L., Baron M., Gonzalez-Rodriguez J. Recent trends and developments in pyrolysis-gas chromatography//J. Chromatography A. 2008. V. 1186 (1-2). P. 51-66.
  • Stone A.G., Scheuerell S.J., Darby H.M. Suppression of Soilborne Diseases in Field Agricultural Systems: Organic Matter Management, Cover Cropping, and Other Cultural Practices//Soil Organic Matter in Sustainable Agriculture. Ed. Magdoff F., Weil Raton R.R. et al. CRC PRESS, 2004. P. 131-178.
  • Stulberg E., Fravel D., Proctor L. M., Murray D. M., LoTempio J., Chrisey L., Garland J., Goodwin K., Graber J., Harris M. C., Jackson S., Mishkind M., Porterfield D. M., Records A. An assessment of US microbiome research//Nature Microbiology. 2016. V. 1. P. 15015 DOI: 10.1038/nmicrobiol.2015.15
  • Swenson T.L., Jenkins S., Bowen B.P., Northen T.R. Untargeted soil metabolomics methods for analysis of extractable organic matter//Soil Biol. Biochem. 2015. V. 80. P. 189-198. http://dx.doi.o DOI: rg/10.1016/j.soilbio.2014.10.007
  • Torsvik V., Øvreås L. Microbial diversity and function in soil: from genes to ecosystems//Current Opinion in Microbiology. 2002. V. 5. I. 3. P. 240-245. http://dx.doi.o DOI: rg/10.1016/S1369-5274(02)00324-7
  • Wardle D.A. Communities and Ecosystems: Linking the Aboveground and Belowground Components. Princeton, New Jersey, USA: Princeton University Press, 2002. 408 p.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp