Структура и разнообразие почвенных микробных сообществ в бугристых болотах северо-запада Большеземельской тундры
Автор: Лаптева Е.М., Виноградова Ю.А., Чернов Т.И., Ковалева В.А., Перминова Е.М.
Журнал: Известия Коми научного центра УрО РАН @izvestia-komisc
Рубрика: Биологические науки
Статья в выпуске: 4 (32), 2017 года.
Бесплатный доступ
Проведен анализ микробных комплексов мерзлотной торфяной почвы плоскобугристого болота лесотундры. Установлены пределы варьирования в ней суммарной микробной биомассы (1,7 - 15,3 мг/г субстрата). Показано, что в ее формировании основную роль играют споры и мицелий грибов (97,3- 99,8%). Микробная биомасса в профиле торфяной почвы распространена неравномерно. Ее максимальные запасы приурочены к срединной части профиля (10-20 см), что определяется наибольшим содержанием здесь клеток бактерий, спор и мицелия грибов. В мерзлых слоях торфа величина микробной биомассы сопоставима с таковой в сезонно-талых слоях профиля торфяной почвы. Установлено, что в верхней части сезонно-талого слоя (0-30 см) в бактериальном комплексе преобладают по численности «живые» бактерии (клетки бактерий с неповрежденной мембраной). В надмерзлотных горизонтах (30-55 см) и в верхних слоях многолетнемерзлой толщи (55-90 см) основу комплекса составляют бактериальные клетки с поврежденной клеточной мембраной (56-66% от общего числа клеток бактерий). Выявлена специфика таксономического состава прокариот, функционирующих в сезонно-талой и мерзлой толщах торфа. Прокариотный комплекс верхней части мерзлотной торфяной почвы бугристого болота лесотундры представлен преимущественно филумами бактерий Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Planctomycetes, Proteobacteria и Verrucomicrobia, нижней (мерзлой) - Actinobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes и Proteobacteria. Доминирование спорообразующих бактерий филума Firmicutes косвенно свидетельствует о том, что большая часть микробного комплекса мерзлого торфа состоит из микроорганизмов, способных образовывать устойчивые к низким температурам покоящиеся формы.
Плоскобугристое болото, торфяные почвы, микробная биомасса, микромицеты, таксономический состав прокариот
Короткий адрес: https://sciup.org/14992920
IDR: 14992920 | УДК: 579.26
Structure and diversity of soil microbial communities in the permafrost peatlands in the north- west of Bolshezemelskaya tundra
He analysis of microbial complexes of permafrost peat soil of the forest-tundra flat permafrost peatlands was made. The study object is located in the north- western part of Bolshezemelskaya tundra, within the above-floodplain terrace of the valley of the lower reaches of the Pechora river (latitude 67° 39'10.7'' North, longitude 53° 23'24.9'' East). Microbial communities were studied by a complex of classical and present-day molecular genetic methods. Molecular genetic studies were performed on the basis of PCR-based diagnostics of amplificated fragments of 16S rRNA genes of bacteria and archaea. As the study result, the limits of variation of total microbial biomass (1.7-15.3 mg / g of substrate) in peat permafrost soil of permafrost peatlands were established. Microbial biomass in the profile of peat soil is distributed unevenly. Its maximum concentration (value) is confined to the middle part of the profile (10-20 cm), which correlates with the maximal content of bacterial cells, spore and mycelium of fungi. In the frozen peat layers, the value of microbial biomass is comparable to that of the active layers of the peat soil profile. The fungal mycelium plays the basic role (97.3-99.8%) in the formation of microbial biomass structure, bacteria account for an insignificant part (0.2-2.7%). In the upper part of the active layer (0-30 cm) bacteria cells with an intact cell membrane (58-84%) prevail, in the supra permafrost horizons (30-55 cm) and the upper layers of the permafrost (55-90%)bacterial cells with damaged cell membrane (56-66%) dominate. The prokaryotic complex of the active layer of peat soil of the forest-tundra permafrost peat- lands is represented mainly by phyla of bacteria Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Planctomycetes, Proteo-bacteria and Verrucomicrobia, lower (frozen) - Acidobacteria, Firmicutes, Thau-ma-rchaeota. The high representation of the spore-forming bacteria of the phylum Firmicutes indirectly indicates that most part of the microbial complex of the frozen peat is represented by microorganisms capable of forming low tem-perature resistant resting forms.
Список литературы Структура и разнообразие почвенных микробных сообществ в бугристых болотах северо-запада Большеземельской тундры
- Оценка бактериального разнообразия почв: эволюция подходов и методов/Т.Г.Добровольская, А.В.Головченко, Т.А.Панкратов, Л.В.Лысак, Д.Г.Звягинцев//Почвоведение. 2009. №10. С.1222-1232
- Определение физиологического состояния бактерий в почве с помощью люминесцентного красителя L 7012/Л.В.Лысак, Е.В.Лапыгина, И.А.Конова, Д.Г.Звягинцев//Изв. РАН. Сер. биол. 2009. Т.36. №6. С. 750-754
- Распределение микроорганизмов в мерзлых грунтах/В.П.Мельников, В.В.Рогов, А.Н.Курчатова, А.В.Брушков, Г.И.Грива//Криосфера Земли. 2011. Т.XV. №4. С. 86-90
- Кондратьева Л.М., Фишер Н.К. Микробиологические исследования льдов рек Амур и Сунгари//Криосфера Земли. 2012. Т.XVI. №1. С.82-93
- Осадчая Г.Г., Тумель Н.В. Локальные ландшафты как индикаторы геокриологической зональности (на примере Европейского Северо-Востока)//Криосфера Земли. 2012. Т. XVI. № 3. С. 62-71
- Функционирование микробных комплексов в верховых торфяниках -анализ причин медленной деструкции торфа. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2013. 128 с
- Кизилова А.К., Сирин А.А., Кравченко И.К. Микроорганизмы цикла метана в естественных торфяных почвах и гидрологических элементах осушенных торфяников//Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т.13. №1(5). С. 1204 1207
- Алексеева Р.Н. Особенности современных болот бассейна р.Уса//Лесоведение. 2010. №3. С. 53-58
- Государственная почвенная карта СССР. Масштаб 1:1000000. Лист Q-39 (Нарьян-Мар)/Под ред. Е.Н. Ивановой, Е.Н. Рудневой, И.В. Забоевой/АН СССР. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева. 1977
- Методы почвенной микробиологии и биохимии/Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: МГУ, 1991. 304 с
- Профильный анализ микробиомов сопряженных почв солонцового комплекса Прикаспийской низменности/Т.И.Чернов, М.П.Лебедева, А.К.Тхакахова, О.В.Кутовая//Почвоведение. 2017. № 1. С. 71-76
- Caporaso J.G.,KuczynskiJ., Stombaugh J. et al. QIIME allows analysis of high throughput community sequencing data//Nature methods. 2010. Vol. 7(5). P. 335-336
- Теория и практика химического анализа почв/Под ред. Л.А. Воробьевой. М.: ГЕОС, 2006. 400 с
- Пьявченко Н.И. Торфяные болота, их природное и хозяйственное значение. М.: Наука, 1985. 152 с
- Классификация почв России/Л.Л.Шишов, В.Д.Тонконогов, И.И.Лебедева, М.И.Герасимова. М.: Почв. ин-т им. В. В. Докучаева, 2004
- Головченко А.В., Тихонова Е.Ю., Звягинцев Д.Г. Численность, биомасса, структура и активность микробных комплексов низинных и верховых торфяников Западной Сибири//Микробиология. 2007. Т.76. №5. С.711-719
- Бактериальные комплексы верхового торфяника в условиях различного микрорельефа/Т.Г.Добровольская, А.В.Головченко, А.В.Якушев, Е.Н.Юрченко, Н.А.Манучарова, И.Ю.Чернов//Почвоведение. 2017. №4. С.483-489
- Vishnivetskaya T.A., Layton A.C., Lau M.C.Y. et al. Commercial DNA extraction kits impact observed microbial community composition in permafrost samples//FEMS Microbiol. Ecol. Oxford University Press. 2014. 87(1). P. 217-230
- Serkebaeva Y. M., Kim Y., Liesack W., Dedysh S. N. Pyrosequencing-Based Assessment of the Bacteria Diversity in Surface and Subsurface Peat Layers of a Northern Wetland, with Focus on Poorly Studied Phyla and Candidate Divisions//PLoS ONE. 2013. Vol. 8. I. 5
- Lin X., Green S., Tfaily M.M. et al. Microbial community structure and activity linked to contrasting biogeochemical gradients in bog and fen environments of the Glacial Lake Agassiz Peatland//Applied and environmental microbiology. 2012. Vol.78(19). P.7023-7031
