Бактериальные сообщества “подвешенных почв” заповедников Вьетнама

Получена комплексная характеристика прокариотных сообществ “подвешенных почв (почвоподобных тел/солоидов)”, формирующихся в корзинках эпифитных папоротников (Drynaria sp. и Asplenium sp.,) на территории заповедников Вьетнама (Пухоат, Контьыранг, Сонгтхань, Тэйзянг и Суанльен). Показатели общей численности бактерий (прямой микроскопический метод) варьировали от 1.5 до 5 млрд клеток / г субстрата, длина актиномицетного мицелия изменялась от 494 до 690 м/г субстрата. Среди культивируемых сапротрофных бактерий доминировали представители актиномицетов. По результатам метабаркодинга в сообществе доминировали филумы Pseudomonadota, Actinomycetota и Acidobacteriota. Ряд родов бактерий, выявленных методом баркодинга гена 16S рРНК, относился к типично почвенным бактериям, способным к деструкции сложных органических соединений. Максимальное родовое разнообразие было обнаружено среди представителей филума Pseudomonadota, среди родов филума Actinomycetota наблюдалось меньшее разнообразие. Среди филума Pseudomonadota широко представлены роды бактерий, способные к активной фиксации атмосферного азота и синтезу биологически активных соединений. Полученный пул информации о разнообразии прокариотного микробиома “подвешенных почв” позволит сформировать представление о функционировании данного субстрата и указывает на высокий биотехнологический потенциал бактерий, обитающих в этом биотопе.

1. Бабошин М.А., Головлева Л.А. Деградация полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) аэробными бактериями и ее кинетические аспекты // Микробиология. 2012. Т. 81. № 6. С. 695.

2. Белов А.А., Чепцов В.С., Лысак Л.В. Методы идентификации почвенных микроорганизмов. М.: МАКС Пресс, 2020. 196 с.

3. Головченко А.В., Грачева Т.А., Семенова Т.А., Морозов А.А., Самигуллина С.Р., Глухова Т.В., Инишева Л.И. Мицелиальный компонент эутрофных торфяных почв в зоне активной деструкции органического детрита // Почвоведение. 2023. Т. 5. С. 536–549. DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X22601232.

4. Горячкин С.В. География экстремальных почв и почвоподобных систем // Вестник Российской Академии Наук. 2022. Т. 92. № 6. С. 564– 571.

5. Еськов А.К., Абакумов Е. В., Тиунов А.В. Агеотропные воздушные корни-“улавливатели” гнездовых эпифитов и их роль в формировании подвешенных почв // Журнал общей биологии. 2017. Т. 78. № 3. С. 54– 68.

6. Еськов А.К., Прилепский Н.Г., Антипина В.А. Формирование эпифитных сообществ в искусственных лесных посадках Южного Вьетнама // Экология. 2020. № 3. С. 171–180. DOI: https://doi.org/10.31857/S0367059720030075.

7. Князева А.В., Лысак Л.В., Манучарова Н.А., Лапыгина Е.В., Александрова А.В. Численность и таксономическое разнообразие прокариот аллювиальной бурой почвы и сопряженных субстратов (Вьетнам, заповедник Пухоат) // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1290– 1300. DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X22100070.

8. Меркель А.Ю., Тарновецкий И.Ю., Подосокорская О.А., Тощаков С.В. Анализ систем праймеров на ген 16S рРНК для профилирования термофильных микробных сообществ // Микробиология. 2019. Т. 88. № 6. С. 655–664. DOI: https://doi.org/10.1134/S0026365619060119.

9. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с.

10. Нгуен Ван Тхинь, Околелова А.А. Биоразнообразие и свойства почв биосферного заповедника Донг Най Южного Вьетнама. Волгоград: ВолгГТУ, 2017. 160 с.

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

12. Чернов Т.И., Железова А.Д., Тхакахова А.К. Микробиомы целинных почв тропических лесов южного Вьетнама // Микробиология. 2019. Т. 88. № 4. С. 479–489. DOI: https://doi.org/10.1134/S0026365619040049.

13. Чернов Т.И., Тхакахова А.К., Кутовая О.В. Оценка различных индексов разнообразия для характеристики почвенного прокариотного сообщества по данным метагеномного анализа // Почвоведение. 2015. С. 462–468. DOI: https://doi.org/10.7868/S0032180X15040036.

14. Caporaso J.G., Lauber C.L., Walters W.A., Berg-Lyons D., Lozupone C.A., Turnbaugh P.J., Fierer N., Knight R. Global patterns of 16S rRNA diversity at a depth of millions of sequences per sample // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2011. Vol. 108. P. 4516–4522. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1000080107.

15. Cavaletti L., Monciardini P., Schumann P., Rohde M., Bamonte R., Busti E., Sosio M., Donadio S. Actinospica robiniae gen. nov., sp. nov. and Actinospica acidiphila sp. nov.: Proposal for Actinospicaceae fam. nov. and Catenulisporinae subord. nov. in the order Actinomycetales // International journal of systematic and evolutionary microbiology. 2006. Vol. 56. P. 1747– 53. DOI: https://doi.org/10.1099/ijs.0.63859-0.

16. Challacombe J.F., Eichorst S.A., Hauser L., Land M., Xie G., Kuske C.R. Biological consequences of ancient gene acquisition and duplication in the large genome of Candidatus Solibacter usitatus Ellin6076 // PloS one. 2011. Vol. 6(9). DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0024882.

17. Chao A. Estimating the Population Size for Capture-Recapture Data with Unequal Catchability // Biometrics. 1987. Vol. 43(4). P. 783–791. DOI: https://doi.org/10.2307/2531532.

18. Cong P., Dung D., Hien T., Hien N., Choudhury A., Kecskés M., Kennedy I. Inoculant plant growth-promoting microorganisms enhance utilisation of urea-N and grain yield of paddy rice in southern Vietnam // European Journal of Soil Biology. 2015. Vol. 45. P. 52–61. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2008.06.006.

19. Czieborowski M., Hübenthal A., Poehlein A., Vogt I., Philipp B. Genetic and physiological analysis of biofilm formation on different plastic surfaces by Sphingomonas sp. strain S2M10 reveals an essential function of sphingan biosynthesis // Microbiology. 2020. Vol. 166(10) P. 918–935. DOI: https://doi.org/10.1099/mic.0.000961.

20. Donald J., Maxfield P., Leroy C., Ellwood M.D. Epiphytic suspended soils from Borneo and Amazonia differ in their microbial community composition // Acta Oecologica. 2020. Vol. 1. P. 106. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actao.2020.103586.

21. Dorchenkova Y.A., Gracheva T.A., Babich T.L., Sokolova D.S., Alexandrova A.V., Pham G.T.H., Lysak L.V., Golovchenko A.V., Manucharova N.A. Soil Actinomycetes of Vietnam Tropical Forests // Forests. 2022. Vol. 13. P. 1–23. DOI: https://doi.org/10.3390/f13111863.

22. Eberspächer J., Lingens F. The Genus Phenylobacterium // The Prokaryotes. 2006. Vol. 5. P. 250–256. DOI: https://doi.org/10.1007/0-387-30745-1_13.

23. Eskov A.K., Zverev A.O., Abakumov E.V. Microbiomes in Suspended Soils of Vascular Epiphytes Differ from Terrestrial Soil Microbiomes and from Each Other // Microorganisms. 2021. Vol. 9. P. 1033. DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms9051033.

24. Falagán C., Johnson D.B. Acidibacter ferrireducens gen. nov., sp. nov.: an acidophilic ferric iron-reducing gammaproteobacterium // Extremophiles: life under extreme conditions. 2014. Vol. 18(6). P. 1067–1073. DOI: https://doi.org/10.1007/s00792-014-0684-3.

25. García-Fraile P., Benada O., Cajthaml T., Baldrian P., Lladó S. Terracidiphilus gabretensis gen. nov., sp. nov., an Abundant and Active Forest Soil Acidobacterium Important in Organic Matter Transformation // Applied and environmental microbiology. 2016. Vol. 82(2). P. 560–569. DOI: https://doi.org/10.1128/AEM.03353-15.

26. Gopikrishnan V., Radhakrishnan М., Krupakar P., Manigundan K., Abirami B., Reshma S. Endosymbiotic interactions of actinobacteria with the insects / Editor: Dharumadurai D. // Microbial Symbionts. Academic Press. 2023. P. 645–658. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-99334-0.00001-3.

27. Green S.J., Prakash O., Jasrotia P., Overholt W.A., Cardenas E., Hubbard D., Tiedje J.M., Watson D.B., Schadt C.W., Brooks S.C., Kostka J.E. Denitrifying bacteria from the genus Rhodanobacter dominate bacterial communities in the highly contaminated subsurface of a nuclear legacy waste site // Applied and environmental microbiology. 2012. Vol. 78(4). P. 1039– 1047. DOI: https://doi.org/10.1128/AEM.06435-11.

28. Gulati P., Ghosh M. Biofilm forming ability of Sphingomonas paucimobilis isolated from community drinking water systems on plumbing materials used in water distribution // J Water Health. 2017. Vol. 15(6) P. 942–954. DOI: https://doi.org/10.2166/wh.2017.294.

29. Hennessee C.T., Seo J.S., Alvarez A.M., Li Q.X. Polycyclic aromatic hydrocarbon-degrading species isolated from Hawaiian soils: Mycobacterium crocinum sp. nov., Mycobacterium pallens sp. nov., Mycobacterium rutilum sp. nov., Mycobacterium rufum sp. nov. and Mycobacterium aromaticivorans sp. nov. // International journal of systematic and evolutionary microbiology. 2009. Vol. 59 (Pt. 2) P. 378–387. DOI: https://doi.org/10.1099/ijs.0.65827-0.

30. Indrasumunar A., Menzies N.W., Dart P.J. Laboratory prescreening of Bradyrhizobium japonicum for low pH, Al and Mn tolerance can be used to predict their survival in acid soils // Soil Biology and Biochemistry. 2012. Vol. 48. P. 135–141. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2012.01.019.

31. Jung J., Park W. Acinetobacter species as model microorganisms in environmental microbiology: current state and perspectives // Applied microbiology and biotechnology. 2015. Vol. 99(6). P. 2533–2548. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-015-6439-y.

32. Koch I.H., Gich F., Dunfield P.F., Overmann J. Edaphobacter modestus gen. nov., sp. nov., and Edaphobacter aggregans sp. nov., acidobacteria isolated from alpine and forest soils // International journal of systematic and evolutionary microbiology. 2008. Vol. 58 (Pt. 5). P. 1114–1122. DOI: https://doi.org/10.1099/ijs.0.65303-0.

33. Kulichevskaya I.S., Kostina L.A., Valášková V., Rijpstra W.I.C., Sinninghe Damsté J.S., de Boer W., Dedysh S.N. Acidicapsa borealis gen. nov., sp. nov. and Acidicapsa ligni sp. nov., subdivision 1 Acidobacteria from Sphagnum peat and decaying wood // International journal of systematic and evolutionary microbiology. 2012. Vol. 62 (Pt. 7). P. 1512–1520. DOI: https://doi.org/10.1099/ijs.0.034819-0.

34. Kulichevskaya I.S., Suzina N.E., Liesack W., Dedysh S.N. Bryobacter aggregatus gen. nov., sp. nov., a peat-inhabiting, aerobic chemo-organotroph from subdivision 3 of the Acidobacteria // International journal of systematic and evolutionary microbiology. 2010. Vol. 60 (Pt. 2). P. 301–306. DOI: https://doi.org/10.1099/ijs.0.013250-0.

35. Magurran A.E. Ecological Diversity and Its Measurement // Springer Netherlands. 1988.

36. Monciardini P., Cavaletti L., Schumann P., Rohde M., Donadio S. Conexibacter woesei gen. nov., sp. nov., a novel representative of a deep evolutionary line of descent within the class Actinobacteria // International journal of systematic and evolutionary microbiology. 2003. Vol. 53 (Pt. 2). P. 569–576. DOI: https://doi.org/10.1099/ijs.0.02400-0.

37. Nievas F.L., Bogino P.C., Giordano W. Quorum sensing signaling molecules and their inhibitors in legume-associated bacteria / Editors: Singh V.P., Singh S., Tripathi D. K., Prasad S.M., Bhardwaj R., Chauhan D.K. In: Abiotic Stress and Legumes. Academic Press. 2021. P. 277–289. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815355-0.00014-X.

38. Okamura K., Kawai A., Yamada T., Hiraishi A. Acidipila rosea gen. nov., sp. nov., an acidophilic chemoorganotrophic bacterium belonging to the phylum Acidobacteria // FEMS microbiology letters. 2011. Vol. 317 (2). P. 138–142. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2011.02224.x.

39. Pankratov T. A., Dedysh S. N. Granulicella paludicola gen. nov., sp. nov., Granulicella pectinivorans sp. nov., Granulicella aggregans sp. nov. and Granulicella rosea sp. nov., acidophilic, polymer-degrading acidobacteria from Sphagnum peat bogs // International journal of systematic and evolutionary microbiology. 2010. Vol. 60 (Pt. 12). P. 2951–2959. DOI: https://doi.org/10.1099/ijs.0.021824-0.

40. Park S., Yoon J.H. Hirschia litorea sp. nov., isolated from seashore sediment, and emended description of the genus Hirschia // International journal of systematic and evolutionary microbiology. 2013. Vol. 63 (Pt. 5). P. 1684–1689. DOI: https://doi.org/10.1099/ijs.0.044297-0.

41. Paudel L., Ghimire N., Han S.R., Park H., Jung S.H., Oh T.J. Complete genome of Nakamurella sp. PAMC28650: genomic insights into its environmental adaptation and biotechnological potential // Functional & integrative genomics. 2022. Vol. 23 (1) P. 18. DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-022-00937-6.

42. Perez-Gimenez J., Mongiardini E.J., Althabegoiti M.J., Covelli J., Quelas J.I., Lopez-Garcia S.L., Lodeiro A.R. Soybean Lectin Enhances Biofilm Formation by Bradyrhizobium japonicum in the Absence of Plants // International Journal of Microbiology. 2009. Vol. 2009. P. 8. DOI: https://doi.org/10.1155/2009/719367.

43. Prashar P., Kapoor N., Sachdeva S. Rhizosphere: Its structure, bacterial diversity and significance // Reviews in Environmental Science and Biotechnology. 2013. Vol. 13. DOI: https://doi.org/10.1007/s11157-013-9317-z.

44. Rinaudi L.V., Giordano W. An integrated view of biofilm formation in rhizobia // FEMS Microbiology Letters. 2010. Vol. 304. P. 1–11. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2009.01840.x.

45. Schloss P.D., Westcott S.L., Ryabin T., Hall J.R., Hartmann M., Hollister E.B., Lesniewski R.A., Oakley B.B., Parks D.H., Robinson C.J., Sahl J.W., Stres B., Thallinger G.G., Van Horn D.J., Weber C.F. Introducing mothur: open-source, platform-independent, community-supported software for describing and comparing microbial communities // Applied and environmental microbiology. 2009. Vol. 75 (23). P. 7537–7541. DOI: https://doi.org/10.1128/AEM.01541-09.

46. Walsh C.M., Gebert M.J., Delgado-Baquerizo M., Maestre F.T., Fierer N.A Global Survey of Mycobacterial Diversity in Soil // Applied and environmental microbiology. 2019. Vol. 85 (17). DOI: https://doi.org/10.1128/AEM.01180-19.

47. Wilhelm R.C. Following the terrestrial tracks of Caulobacter – redefining the ecology of a reputed aquatic oligotroph // The ISME journal. 2018. Vol. 12 (12). P. 3025–3037. DOI: https://doi.org/10.1038/s41396-018-0257-z.

48. Zhang Y., Binbin Ouyang, Wenli Zhang, Cuie Guang, Wei Xu, Wanmeng Mu Deoxynivalenol: Occurrence, toxicity, and degradation // Food Control. 2024. Vol. 155. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2023.110027.

49. MOTHUR. URL: https://mothur.org/wiki/miseq_sop/.