Биоразнообразие бактериальных ансамблей в бурозёме элювиированном под сосной корейской

Наталья Борисовна Наумова; Татьяна Юрьевна Аликина; Галина Васильевна Кузнецова

doi:10.31251/pos.v1i3.31

Авторы

Наталья Борисовна Наумова ФГБУН Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, 630090, Новосибирск, проспект Академика Лаврентьева 8/2, Россия https://orcid.org/0000-0003-2354-5065
Татьяна Юрьевна Аликина ЦКП «Геномика» ФГБУН Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, 630090, г. Новосибирск, проспект Академика Лаврентьева 8, Россия
Галина Васильевна Кузнецова ФГБУН Институт леса им. В.Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН, Академгородок, 50, стр. 28, Красноярск, 660036, Россия

DOI:

https://doi.org/10.31251/pos.v1i3.31

Ключевые слова:

Haplic Cambisol, метагеномные исследования, ризосфера, Pinus koraeansis, 16S рДНК, бурозём элювиированный, сосна корейская

Аннотация

Цель исследования: Целью работы было изучение генетического разнообразия и структуры бактериальных ансамблей бурозема элювиированного и выявление их взаимосвязи с почвенно-химическими и почвенно-микробиологическими свойствами.

Место и время проведения. Образцы валовой и ризосферной части бурозёма элювиированного отобрали осенью 2014 года из слоя 0-20 см (сразу под подстилкой) с делянок длительного полевого опыта с сосной корейской в Хабаровском крае.

Методология. Отбирали образцы валовой почвы, а также почвы ризосферы корней сосны путем осторожного встряхивания корней и сбора оставшейся на них почвы. В отобранных образцах почвы определяли химические (pH, содержание органического вещества, обменных форм питательных элементов) и микробиологические (содержание биомассы почвенных микроорганизмов, базальное и субстрат-индуцированное дыхание почвы) свойства, а также экстрагировали метагеномную ДНК. Эту ДНК использовали в качестве матрицы для амплификации гипервариабельных районов (V3-V4) генов 16S рРНК с помощью универсальных бактериальных праймеров; ампликоны секвенировали с помощью Illumina MiSeq. Полученные последовательности идентифицировали до индивидуальных операционных таксономических единиц (ОТЕ) на уровне сходства 97%. Далее матрицы данных с обилием ОТЕ анализировали с помощью методов анализа главных компонент, многомерного шкалирования и дисперсионного анализа. Также рассчитывали индексы α- и β- разнообразия.

Основные результаты. В бактериальных ансамблях бурозёма элювиированного под сосной корейской в естественных для нее условиях было выявлено 400 ОТЕ, из которых 42 являлись доминантными, т.е. имели вклад ≥1% в общее число последовательностей. Основными типами являлись Acidobacteria (34% общего числа последовательностей), Proteobacteria (25%) и Actinobacteria (9%). При этом видовое богатство бактериальных ансамблей было определено первым доминирующим типом, а выравненность – вторым доминирующим типом. Основными классами оказались Alphaproteobacteria (21%), группа 1 Acidobacteria (13%) и Ktedonobacteria (12%). Среди первых 5 доминантных ОТЕ две ОТЕ встречались во всех образцах, и это были ОТЕ, относящиеся к Rhizobiales, т.е. азотфиксирующим бактериям. Индексы α-разнообразия не отличались между образцами, а индекс β-разнообразия были больше для образцов с разных делянок, чем для образцов валовой и ризосферной почвы.

Заключение. Впервые выявлен состав бактериальных ансамблей бурозёма элювиированного под сосной корейской в искусственном моновидовом фитоценозе, но в естественных для этого вида условиях окружающей среды. Доминирование азотфиксирующих организмов в почве под сосной корейской свидетельствует об особой важности азотфиксации для роста и развития этого высокопродуктивного вида. Впервые выявленная положительная связь видового разнообразия ансамблей почвенных бактерий с содержанием микробиального углерода в органическом веществе почвы важна для расширения диапазона значимости этого показателя как стандартного индикатора качества почвы.