Preview

Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева

Расширенный поиск

Микробиом постагрогенных палевых почв центральной Якутии

https://doi.org/10.19047/0136-1694-2024-119-6-29

Аннотация

Изучено микробное сообщество палевых почв естественных, залежных и сельскохозяйственных экосистем центральной Якутии. Использован метод высокопроизводительного секвенирования фрагмента гена 16S рРНК на секвенаторе Illumina MiSeq. В палевых почвах залежных земель происходит снижение содержания питательных веществ по отношению к землям, вовлеченным в сельскохозяйственный оборот. В составе микробиома палевых почв преобладают бактерии из филумов Acidobacteria, Actinobacteria, Verrucomicrobiota, Pseudomonadota (Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria), Bacterioidota, Chloroflexi, Planctomycetota. Выявлена высокая численность таксонов микроорганизмов Udaeobacter, Pirullulacea и Acidobacteriota, характерных для микробиома мерзлотных почв. Почвы залежей и пашни характеризовались более высокими индексами микробного альфа-разнообразия по сравнению с почвами естественных экосистем. В почве залежи повышалась представленность архей и филума Chloroflexi, при этом снижалась доля Verrucomicrobiota и Acidobacteriota. До 17.8% филотипов в таксономическом составе микробиома палевых почв являются уникальными и до 25.7% – общими между залежными и фоновыми участками. Анализ бета-разнообразия микробиома разных типов земель свидетельствуют о том, что палевые почвы залежей центральной Якутии за последние 30 лет претерпели значительную трансформацию в сторону зональных почвенных рядов.

Об авторах

В. И. Поляков
Санкт-Петербургский государственный университет, Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт
Россия

Кафедра Прикладной экологии СПбГУ, младший научный сотрудник



А. А. Петров
Научно-исследовательский институт прикладной экологии Севера СВФУ имени профессора Д. Д. Саввинова
Россия


Е. В. Абакумов
Санкт-Петербургский государственный университет
Россия

Кафедра прикладной экологии СПбГУ, профессор



А. К. Кимеклис
Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии
Россия


Г. В. Гладков
Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии
Россия


Е. Е. Андронов
Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии, Почвенный институт им. В.В. Докучаева
Россия


Список литературы

1. Abakumov E., Kimeklis A., Gladkov G., Andronov E., Morgun E., Microbiomes of natural and abandoned agricultural soils of the Central part of Yamal region, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, No. 941, 2021a, ID 012029, DOI: 10.1088/1755-1315/941/1/012029.

2. Abakumov E., Zverev A., Kichko A., Kimeklis A., Andronov E., Soil microbiome of different-aged stages of self-restoration of ecosystems on the mining heaps of limestone quarry (Elizavetino, Leningrad region), Open Agriculture, 2021b, Vol. 6, No. 1, pp. 57–66, DOI: 10.1515/opag-2020-0207.

3. Ahmad F., Saeed Q., Shah S.M.U., Gondal M.A., Mumtaz S., Chapter 11 – Environmental sustainability: Challenges and approaches, In: Natural Resources Conservation and Advances for Sustainability, Elsevier, 2022, pp. 243–270, DOI: 10.1016/B978-0-12-822976-7.00019-3.

4. Bates S.T., Berg-Lyons D., Caporaso J.G., Walters W.A., Knight R., Fierer N., Examining the global distribution of dominant archaeal populations in soil, ISME Journal, 2010, No. 5, pp. 908–917, DOI: 10.1038/ismej.2010.171.

5. Callahan B.J., McMurdie P.J., Rosen M.J., Han A.W., Johnson A.J.A., Holmes S.P., DADA2: High-Resolution Sample Inference from Illumina Amplicon Data, Nat. Methods, 2016, No. 13, pp. 581–583, DOI: 10.1038/nmeth.3869.

6. Chebykina E., Polyakov V., Abakumov E., Petrov A., Wildfire Effects on Cryosols in Central Yakutia Region, Russia, Atmosphere, 2022, No. 13, ID 1889, DOI: 10.3390/atmos13111889.

7. Desyatkin R., Filippov N., Desyatkin A., Konyushkov D., Goryachkin S., Degradation of Arable Soils in Central Yakutia: Negative Consequences of Global Warming for Yedoma Landscapes, Front. Earth Sci., 2021 No. 9, ID 683730, DOI: 10.3389/feart.2021.683730.

8. Desyatkin R.V., Nikolaeva M.Ch., Ivanova A.Z., Desyatkin A.R., Okoneshnikova M.V., Filippov N.V., The impact of 2021 large forest fires on vegetation and soils, on the territory of distribution of light soil-forming rocks in Central Yakutia, Dokuchaev Soil Bulletin, 2024, Vol. 118, pp. 231–275, DOI: 10.19047/0136-1694-2024-118-231-275.

9. Dubey A., Malla M.A., Khan F., Soil microbiome: a key player for conservation of soil health under changing climate, Biodivers Conserv, 2019, No. 28, pp. 2405–2429, DOI: 10.1007/s10531-019-01760-5.

10. Food and Agriculture Organization of The United Nation. World reference base for soil resources 2014. Rome, Italy, 2015, 203 p.

11. Food and agriculture organization of the United Nations. Guidelines for soil description. Rome, Italy, 2006, 98 p.

12. Ivanova E., Gladkov G., Kimeklis A., Kichko A., Karpova D., Andronov E. Abakumov E., The structure of the prokaryotic communities of the initial stages of soil formation in Antarctic Peninsula, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2021, No. 862, ID 012056, DOI: 10.1088/1755-1315/862/1/012056.

13. Ivanova T.I., Kuz’mina N.P., Savvinov D.D., Microbial cenoses of alas soils on the Lena-Amga interfluve in central Yakutia, Eurasian Soil Science, 2013, Vol. 46, No. 4, pp. 417–430, DOI: 10.1134/S1064229313040054.

14. Ivanova T.I., Kuzmina N.P., Savvinov D.D., Microbial communities of frozen soils of the Tuimaada valley in Central Sakha, Biology Bulletin, 2014, Vol. 41, No. 6, pp. 500–511, DOI: 10.1134/S106235901406003X.

15. Jansson, J.K., Hofmockel, K.S., Soil microbiomes and climate change. Nature Reviews Microbiology, 2019, No. 18, pp. 35–46, DOI: 10.1038/s41579-019-0265-7.

16. Kuzmina N.P., Ermolaeva S.V., Chevychelov A.P., Microbiological activity of permafrost forest soils in Central Yakutia, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2021, No. 862, ID 012057, DOI: 10.1088/1755-1315/862/1/012057.

17. Langfelder P., Horvath S., WGCNA: An R Package for Weighted Correlation Network Analysis, BMC Bioinformatics, 2008, No. 9, ID 559, DOI: 10.1186/1471-2105-9-559.

18. Lin Q., Baldrian P., Li L., Novotny V., Heděnec P., Kukla J., Umari R., Meszárošová L., Frouz J., Dynamics of Soil Bacterial and Fungal Communities During the Secondary Succession Following Swidden Agriculture IN Lowland Forests, Front. Microbiol., 2021, No. 12, ID 676251, DOI: 10.3389/fmicb.2021.676251.

19. Love M., Andres S., DESeq2 data package, 2017.

20. McMurdie P.J., Holmes S., Phyloseq: An R Package for Reproducible Interactive Analysis and Graphics of Microbiome Census Data, PLOS ONE, 2013, No. 8, ID e61217, DOI: 10.1371/journal.pone.0061217.

21. Mitin S.G., Sysoev G.V., Starostin I.A., Eshchin A.V., Technical and technological support for the involvement of fallow lands in agriculture, Dokuchaev Soil Bulletin, 2024, Vol. 118, pp. 276–308, DOI: 10.19047/0136-1694-2024-118-276-308.

22. Nicol GW, Tscherko D, Embley TM, Prosser JI., Primary succession of soil Crenarchaeota across a receding glacier foreland, Environ Microbiol., 2005, Vol. 7(3), pp. 337–347, DOI: 10.1111/j.1462-2920.2005.00698.x.

23. Okoneshnikova M.V., Gumusnoye sostoyaniye merzlotnykh poymennykh pochv doliny sredney Leny (Humus state of permafrost floodplain soils of the Middle Lena valley), Nauka i obrazovaniye, 2015, No. 3(79), pp. 94–97.

24. Okoneshnikova M.V., Ivanova A.Z., Pochvy i tekhnogennyye poverkhnostnyye obrazovaniya odnoy iz promyshlennykh baz goroda Yakutska (Soils and technogenic surface formations of one of the industrial bases of the city of Yakutsk), Bulletin of the North-Eastern Federal University. M.K. Ammosov, 2020, No. 6(80), pp. 5–19.

25. Polyakov V., Petrov A., Abakumov E., Micromorphological Characteristics of Fallow, Pyrogenic, Arable Soils of Central Part of Yakutia, Soil Systems, 2022, No. 6, ID 68, DOI: 10.3390/soilsystems6030068.

26. Quast C., Pruesse E., Yilmaz P., Gerken J., Schweer T., Yarza P., Peplies J., Glöckner F.O., The SILVA Ribosomal RNA Gene Database Project: Improved Data Processing and Web-Based Tools, Nucleic Acids Research, 2013, No. 41, pp. 590–596, DOI: 10.1093/nar/gks1219.

27. Santos L.F., Olivares F.L., Plant microbiome structure and benefits for sustainable agriculture, Current Plant Biology, 2021, No. 26, ID 100198, DOI: 10.1016/j.cpb.2021.100198.

28. Suman J., Rakshit A., Ogireddy S.D., Singh S., Gupta C., Chandrakala J., Microbiome as a Key Player in Sustainable Agriculture and Human Health, Front. Soil Sci., 2022, No. 2, ID 821589, DOI: 10.3389/fsoil.2022.821589.

29. Zverev A., Kimeklis A., Kichko A., Microbial features of mature and abandoned soils in refractory clay deposits, BMC Microbiol, 2022, No. 22, ID 237, DOI: 10.1186/s12866-022-02634-7.


Дополнительные файлы

Рецензия

Для цитирования:


Поляков В.И., Петров А.А., Абакумов Е.В., Кимеклис А.К., Гладков Г.В., Андронов Е.Е. Микробиом постагрогенных палевых почв центральной Якутии. Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2024;(119):6-29. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2024-119-6-29

For citation:


Polyakov V.I., Petrov A.A., Abakumov E.V., Kimeklis A.K., Gladkov G.V., Andronov E.E. Soil microbiome of Plaggic Anthrosol and Calcic Cryosols in Central Yakutia. Dokuchaev Soil Bulletin. 2024;(119):6-29. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2024-119-6-29

Просмотров: 370


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0136-1694 (Print)
ISSN 2312-4202 (Online)