ТАКСОНОМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПРОКАРИОТНЫХ СООБЩЕСТВ ПОЧВ РАЗНЫХ БИОКЛИМАТИЧЕСКИХ ЗОН

С помощью метода высокопроизводительного секвенирования был проведен полнопрофильный анализ таксономической структуры и разнообразия прокариотных сообществ почв зонального ряда: дерново-подзолистой, темно-серой, чернозема типичного, коричневой почвы, лугово-каштановой почвы и солонца. Определены филумы бактерий, составляющие основную часть почвенного прокариотного сообщества: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Firmicutes, Gemmatimonadetes, Planctomycetes, Proteobacteria и Verrucomicrobia. Во всех почвах доминировали Proteobacteria и Actinobacteria, среди архей – филум Thaumarchaeota. Выявлены тренды изменения представленности филумов в почвах зонального ряда от таежных к сухостепным: уменьшение доли Acidobacteria и увеличение доли Actinobacteria в верхних горизонтах. Были оценены индексы разнообразия прокариотных сообществ генетических горизонтов исследованных почв. Во всех почвах выявлено снижение индексов разнообразия с глубиной залегания горизонта, с редким и небольшим увеличением в нижних структурно-метаморфических (BM), текстурных (BT) или аккумулятивно-карбонатных (BCA) горизонтах. При рассмотрении прокариотных сообществ почв столь разного генезиса не было обнаружено определяющего влияния показателей pH и содержания органического вещества на индексы разнообразия. Различия в таксономической структуре и разнообразии прокариотных сообществ почв разных биоклиматических зон обусловлены совокупностью факторов: разницей в химических и физических свойствах почв, а также в водном и температурном режимах.

секвенирование, профильное распределение микроорганизмов, бактерии, археи, дерново-подзолистая почва, темно-серая почва, чернозем типичный, коричневая почва, лугово-каштановая почва, солонец

1. Андронов Е.Е., Пинаев А.Г., Першина Е.В., Чижевская Е.П. Выделение ДНК из образцов почвы (методические указания). СПб.: ВНИИСХМ РАСХН, 2011. 27 с.

2. Абрукова В.В., Акульшина Е.А., Афанасьева Т.В., Белан B.C. и др. Почвенно-агрономическая характеристика АБС Чашниково. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. 95 с.

3. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 272 с.

4. Добровольская Т.Г. Структура бактериальных сообществ почв. М.: ИКЦ Академкнига, 2002. 282 с.

5. Железова А.Д., Кутовая О.В., Дмитренко В.Н., Тхакахова А.К., Хохлов С.Ф. Оценка количества ДНК разных групп микроорганизмов в генетических горизонтах темно-серой почвы // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2015. 87–98.

6. Звягинцев Д.Г., Зенова Г.М. Экология актиномицетов. М.: ГЕОС, 2001. 256 с.

7. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.

8. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 223 с.

9. Манучарова Н.А. Молекулярно-биологические аспекты исследований в экологии и микробиологии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2010. 47 с.

10. Марфенина О.Е. Антропогенная экология почвенных грибов. М.: Медицина для всех,2005. 195 c.

11. Роде А.А., Польский М.Н. Почвы Джаныбекского стационара, их морфологическое строение, механический и химический состав и физические свойства // Тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 1961. Т. 56. С. 3–214.

12. Панкратов Т.А. Ацидобактерии в микробных сообществах болотных и тундровых лишайников // Микробиология. 2012. Т. 81. № 1. С. 56–63

13. Сапанов М.К. Синхронность изменения уровней Каспийского моря и грунтовых вод в Северном Прикаспии во второй половине XX в. // Известия РАН. Сер. географическая. 2007. № 5. С. 82–87.

14. Хитров Н.Б., Понизовский А.А. Руководство по лабораторным методам исследования ионно-солевого состава нейтральных и щелочных минеральных вод. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1990. 236 с.

15. Чевердин Ю.И. Изменения свойств почв юго-востока Центрального Черноземья под влиянием антропогенного воздействия. Каменная Степь: Ис-токи, 2013. 335 с.

16. Чернов Т.И., Тхакахова А.К., Кутовая О.В. Оценка различных индексов разнообразия для характеристики почвенного прокариотного сообщества по данным метагеномного анализа // Почвоведение. 2015. № 4. С. 462–468.

17. Чирак Е.Л., Першина Е.В., Дольник А.С., Кутовая О.В. и др. Таксономическая структура микробных сообществ в почвах различных типов по данным высокопроизводительного секвенирования библиотек гена 16S рРНК // Сельскохозяйственная биология. 2013. № 3. С. 100–109.

18. Basak B.B., Biswas D.R. Co-inoculation of potassium solubilizing and nitro-gen fixing bacteria on solubilization of waste mica and their effect on growth promotion and nutrient acquisition by a forage crop // Biology and Fertility of Soils. 2010. V. 46. № 6. P. 641–648.

19. Bates S.D. Berg-Lyons J.G. Caporaso W.A., et al Examining the global distribution of dominant archaeal populations in soil // The ISME Journal. 2011. V. 5. P. 908–917

20. Blume E., Bischoff M., Reichert J.M., Moorman T. et al Surface and subsurface microbial biomass, community structure and metabolic activity as a function of soil depth and season. // Appl. Soil Ecol. 2002. V. 20. P. 171–181.

21. Bru D., Ramette A., Saby N.P., Dequiedt S. Determinants of the distribution of nitrogen-cycling microbial communities at the landscape scale // ISME Journal. 2011. V. 5 P. 532–542.

22. Caporaso J.G., Kuczynski J., Stombaugh J. et al. QIIME allows analysis of high throughput community sequencing data // Nature methods. 2010. V. 7. No. 5. P. 335–336

23. Daniel R. The metagenomics of soil // Nature Reviews Microbiology. 2005. V. 3. P. 470–478.

24. Dedysh S.N., Sinninghe Damsté J.S., Acidobacteria // eLS 2018. P. 1–10. doi:10.1002/9780470015902.a0027685

25. Drenovsky R.E., Vo D., Graham K.J., Scow K.M. Soil water content and organic carbon availability are major determinants of soil microbial community composition // Microbial Ecology. 2004. V. 48. P. 424–430.

26. 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.

27. Fierer N., Jackson J. A., Vilgalys R., Jackson R.B. Assessment of soil microbial community structure by use of taxon-specific quantitative PCR assays // Appl. Environ. Microbiol. 2005. V. 71 P. 4117–4120.

28. Fierer N., Schimela J.P., Holden P.A. Variations in microbial community composition through two soil depth profiles // Soil Biol. Biochem. 2003. P.167–176.

29. Jones R.T., Robeson M.S., Lauber C.L., Hamady M.A comprehensive survey of soil acidobacterial diversity using pyrosequencing and clone library analyses // The ISME J. 2009. V. 4. P. 442–453.

30. 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 // Applied and Environmental Microbiology. 2009. V. 75. No. 15. P. 5111–5120.

31. Leininger S., Urich T., Schloter M., Schwark L. Archaea predominate among ammonia-oxidizing prokaryotes in soils // Nature. 2006. V. 442. P. 806–809.

32. Semenov M.V., Chernov T.I., Tkhakakhova A.K., Zhelezova A.D. et al. Distribution of prokaryotic communities throughout the Chernozem profiles under different land uses for over a century // Appl. Soil Ecol. 2018 I. 127. P. 8–18.

33. 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.

34. Wardle D.A. Communities and Ecosystems: Linking the Aboveground and Belowground Components / Princeton, New Jersey, USA: Princeton University Press, 2002. 408 p

35. Zehnder G.W., Murphy J.F., Sikora E.J., Kloepper J.W. Application of Rhizobacteria for induced resistance // European Journal of Plant Pathology. 2001. V. 107. № 1. P. 39–50.

36. IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. FAO, Rome. 2014. 181 p.