БИОРАЗНООБРАЗИЕ БАКТЕРИЙ СОЛОНЦА МЕЛКОГО, ДЛИТЕЛЬНО ЗАНЯТОГО СЕВООБОРОТОМ С BROMUS INERMIS (POACEAE)
Аннотация
Засоление почв на сегодняшний день – растущая глобальная экологическая проблема. Окультурить такие почвы можно путем возделывания трав-биомелиорантов. Этот аспект изучен в Западной Сибири (где 40% территории занято засоленными почвами) на примере солонца мелкого средненатриевого, более 30 лет занятого кормовой культурой Bromus inermis Leyss. Кострец безостый, относящийся к травам с высокой экологической пластичностью и солеустойчивостью, с 1987 года высевается в севообороте: 1 поле – просо, 2 поле – просо и кострец, 3-6 поля – кострец. Такое длительное возделывание B. inermis трансформировало солонец мелкий и изменило метагеномное разнообразие микроорганизмов. Таксономический состав домена бактерий определен в слое почвы 0-15 см в сравнении с целиной методом высокопроизводительного секвенирования последовательностей участка V3-V4 гена 16S рРНК. Тотальная ДНК из образцов выделена с помощью набора DNeasy PowerSoil Kit (Qiagen), альфа- и бета-разнообразие проанализировано Usearch v11.0.667. Возделывание Bromus inermis в кормовом севообороте в течение тридцати лет привело к формированию специфичного почвенного метагенома. От целинного солонца мелкого он отличается таксономическим богатством и выравненностью. Под влиянием сеяного злака в составе микробиома увеличилось число ОTUs Gemmatimonadetes (их считают индикаторами сухости), на 40% возросло обилие родов из класса Proteobacteria и стало существенно меньше представителей основного филума целины Actinobacteria (в 1,7 раза). Первое указывает на снижение влажности гидроморфной солонцовой почвы, второе – на улучшение в почве азотного обмена.
Полный текст только в pdf
Список литературы
Zvyagincev D.G. Pochva i mikroorganizmy [Soil and microorganisms] / D.G. Zvyagincev – M.: Publ. house Mosk. un-ta, 1987. – 256 p. [in Russian]
Prosser J.I. Dispersing misconceptions and identifying opportunities for the use of’omics’ in soil microbial ecology / J.I. Prosser // Nature Reviews Microbiology. – 2015. – Vol.13. – № 7. – pp. 439–446. DOI: 10.1038/nrmicro3468.
Ryan M.H. Little evidence that farmers should consider abundance or diversity of arbuscular mycorrhizal fungi when managing crops / M.H. Ryan, J.H. Graham // New Phytol. – 2018. – Vol. 220. – pp. 1092–1107. DOI: 10.1111/nph.15308.
Riksen V.S. Functional and taxonomic changes in the domain Bacteria in response to phytomelioration of saline soils / V.S. Riksen, L.N. Korobova // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – IOP Publishing, 2022. – V. 1010. – №. 1. – P. 012046. DOI: 10.1088/1755-1315/1010/1/012046.
Riksen V.S. Izmenenie mikrobioma melkogo solonca pod dejstviem dlitel'nogo vozdelyvaniya donnika [Changes in the microbiome of small saltpetre under the influence of long-term cultivation of sweet clover] / V.S. Riksen, L.N. Korobova, T.G. Lomova // Sovremennaya nauka: aktual'nye problemy teorii i praktiki. Seriya: estestvennye i tekhnicheskie nauki [Modern science: actual problems of theory and practice. Series: Natural and Technical sciences]. – 2021-a. – №10. – pp. 54–58. DOI: 10.37882/2223–2966.2021.10.20. [in Russian]
Fierer N. Cross-biome metagenomic analyses of soil microbial communities and their functional attributes / N. Fierer, J.W. Leff, B.J. Adams, U.N. Nielsen et al. // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2012. – Vol. 109, № 52. – pp. 21390–21395. DOI: 10.1073/pnas.1215210110.
Makhalanyane T.P. Microbial ecology of hot desert edaphic systems / T.P. Makhalanyane, A. Valverde, E. Gunnigle et al. // FEMS Microbiol Rev. – 2015. – Vol. 39, № 2. – pp. 203–221. DOI: 10.1093/femsre/fuu011.
Mukhtar S. Microbiome of Halophytes: Diversity and Importance for Plant Health and Productivity / S. Mukhtar, K.A. Malik, S. Mehnaz // Microbiol. Biotechnol. Lett. – 2019. – Vol. 47. – pp. 1–10. DOI: 10.4014/mbl.1804.04021.
Riksen V.S. Mikrobiologicheskoe sostoyanie solonca melkogo pri vozdelyvanii trav – fitomeliorantov [Microbiological state of small salt shaker in the cultivation of herbs – phytomeliorants] / V.S. Riksen, L.N. Korobova, D.V. Tolstihina // Aktual'nye problemy agropromyshlennogo kompleksa: sb. tr. nauch.-prakt. konf., g. Novosibirsk, 20 oktyabrya 2021 g. [Actual problems of the agro-industrial complex: sat. tr. scientific and practical conference, Novosibirsk, October 20, 2021] – Novosibirsk: Publisihing house NGAU «Zolotoj kolos», 2021-b. – pp. 192-195. [in Russian]
Gomez-Silva B. Atacama Desert soil microbiology / B. Gomez-Silva, F.A. Rainey, K.A. Warren-Rhodes et al. // Microbiology of extreme soils – Berlin/Heidelberg: Springer, 2008. – 369 p. DOI: 10.1007/978-3-540-74231-9_6.
Hartman W.H. Environmental and anthropogenic controls over bacterial communities in wetland soils / W.H. Hartman, C.J. Richardson, R. Vilgalys et al. // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. – 2008. – Vol. 105, № 46. – pp. 17842–17847. DOI: 10.1073/pnas.0808254105.
Lomova T.G. Fitomeliorativnoe okul'turivanie soloncov Baraby i ego vliyanie na biologicheskuyu aktivnost' pochvy [Phytomeliorative cultivation of Baraba salt pans and its effect on the biological activity of the soil] / T.G. Lomova,
L.N. Korobova // Sib. vestnik s.-h. nauki. [Siberian Bulletin of Science] – 2015. – № 1(242). – pp. 12–18. [in Russian]
Shrivastava P. Soil salinity: A serious environmental issue and plant growth promoting bacteria as one of the tools for its alleviation / P. Shrivastava, R. Kumar // Saudi J. Biol. Sci. – 2015. – Vol. 22. – pp. 123–131.
DOI: 10.1016/j.sjbs.2014.12.001.
Lladó S. Forest soil bacteria: diversity, involvement in ecosystem processes, and response to global change / S. Lladó, R. López-Mondéjar, P. Baldrian // Microbiology and Molecular Biology Reviews. – 2017. – Vol. 81, iss. 2. DOI: 10.1128/MMBR.00063-16.
Edgar R.C. SINTAX, a Simple Non-Bayesian Taxonomy Classifier for 16S and ITS Sequences / R.C. Edgar // bioRxiv preprint. – Version posted September 9, 2016. DOI: 10.1101/074161.
Krishna M. Successional trajectory of bacterial communities in soil are shaped by plant-driven changes during secondary succession / M. Krishna, S. Gupta, M. Delgado–Baquerizo et al. // Scientific reports. – 2020. – № 10. – pp. 1–10. DOI: 10.1038/s41598-020-66638-x.
Shahnazarova V.Yu. Izmeneniya taksonomicheskogo sostava i struktury prokariotnogo soobshchestva agrodernovo-podzolistoj pochvy pri vnesenii biouglya [Changes in the taxonomic composition and structure of the prokaryotic community of agrodernum-podzolic soil during the introduction of biochar] / V.Yu. Shahnazarova, N.E. Orlova, E.E. Orlova et al. // S.-h. biol. [Agricultural Biology] – 2020. – V. 55. – №1. – pp. 163–173. DOI: 10.15389/agrobiology.2020.1.163rus. [in Russian]
Armbruster M. Bacterial and archaeal taxa are reliable indicators of soil restoration across distributed calcareous grasslands / M. Armbruster, T. Goodall, P.R. Hirsch et al. // Eur. J. Soil Sci. – 2020, 25 April. – pp. 1–15. DOI: 10.1111/ejss.12977.
DeBruyn J. Global Biogeography and Quantitative Season Dynamics of Gemmatimonadetes in Soil / J. DeBruyn, L. Nixon, M. Fawaz et al. // Appl. Environ. Microbiol. – 2011. – Vol. 77, № 17. – pp. 6295–300. DOI: 10.1128/AEM.05005-11.