doi: 10.15389/agrobiology.2013.3.100rus

УДК 631.417.2:579.64:579.8:577.21.06

ТАКСОНОМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ В ПОЧВАХ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ПО ДАННЫМ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ БИБЛИОТЕК ГЕНА 16S-рРНК

Е.Л. ЧИРАК1, Е.В. ПЕРШИНА1, А.С. ДОЛЬНИК2, О.В. КУТОВАЯ3, Е.С. ВАСИЛЕНКО3, Б.М. КОГУТ3, Я.В. МЕРЗЛЯКОВА1, Е.Е. АНДРОНОВ1

Особенности почвенного микробиома могут послужить универсальным и очень чувствительным индикатором состояния почвы, в том числе при оптимизации и биологизации систем земледелия. Однако для применения такого подхода необходимо предварительно изучить состав микробиомов, приуроченных к различным типам почв. Ранее подобные таксономические исследования представляли собой трудновыполнимую задачу и требовали больших материальных и временных затрат. С внедрением в молекулярную экологию методов секвенирования нового поколения стало возможным увеличить число не только выявляемых видов микроорганизмов, но и исследуемых местообитаний. Мы выполнили первичный анализ микробных сообществ с использованием пиросеквенирования почвенного метагенома. Для проведения исследования была создана коллекция почв, отобранных в различных регионах России (20 образов), а также в Крыму (Украина, 1 образец). В микробном сообществе доминировали бактерии из фил Proteobacteria (до 59,3 %), Actinobacteria (до 55,4 %), Acidobacteria (до 26,5 %), Verrucomicrobia (до 13,6 %), Bacteroidetes (до 10,5 %), Firmicutes (до 8,2 %), Gemmatimonadetes (до 6,9 %), Chloroflexi (до 5,7 %) и археи из филы Crenarchaeota. Сравнение таксономической структуры микробных сообществ указывает на то, что физико-химические факторы, такие как кислотность/щелочность и увлажненность территории, влияют на биоразнообразие прокариот в большей степени, чем другие (например, тип почвы или место отбора проб). Так, в почвах южных регионов, характеризующихся более низким гидротермическим коэффициентом (ГТК), отмечено преобладание актинобактерий, в то время как в северных почвах с высоким ГТК превалировали протеобактерии. Для почв с низким рН характерно увеличение доли ацидобактерий.

Ключевые слова: почва, ампликонные библиотеки, 16S-рРНК, микробиом, таксономия.

 

Полный текст

 

TAXONOMIC STRUCTURE OF MICROBIAL ASSOCIATION IN DIFFERENT SOILS INVESTIGATED BY HIGH-THROUGHPUT SEQUENCING OF 16S-rRNA GENE LIBRARY

E.L. Chirak1, E.V. Pershina1, A.S. Dol'nik2, O.V. Kutovaya3,
E.S. Vasilenko3, B.M. Kogut3, Ya.V. Merzlyakova1, E.E. Andronov1


The features of soil microbiome may be an universal and very sensitive indicator of soil state used for optimization and biologization of agriculture systems. However, this approach to the matter requires a preliminary analysis of microbiomes composition in different types of soils. An analogical taxonomic investigations presented difficult task formerly and took considerable material and time expenditures. The introduction to molecular ecology of the new progeny methods of sequencing permits to increase both a number of revealed microorganism species and analyzed ecotops. The authors made the primary analysis of microbial associations with the use of pyrosequencing of soil metagenome. For the study, the collection of soils from different regions of Russia (19 samples) and also from the Crimea (Ukraine, 1 sample) was created. The bacteria from phylas of Proteobacteria (up 59.3 %), Actinobacteria (up 55.4 %), Acidobacteria (up 26.5 %), Verrucomicrobia (up 13.6 %), Bacteroidetes (up 10.5 %), Firmicutes (up 8.2 %), Gemmatimonadetes (up 6.9 %), Chloroflexi (up 5.7 %) and archaea from Crenarchaeota phyla were dominating in microbial associations. The comparison of taxonomic structure of microbial associations indicates that physiochemical factors (acidity and moisture of soil) have a more influence on prokaryote biodiversity than other factors (for example, type of soil or sampling point). So the soils from south regions with lesser moisture contain more the actinobacteria, when the moister north soils contain mainly the proteobacteria. The soils with low pH are characterized by a raise of acidobacteria percent.

Keywords: soil, amplicon library, 16S rRNA, microbiome, taxonomy.

1ГНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной
микробиологии Россельхозакадемии,

196608 Россия, г. Санкт-Петербург—Пушкин, ш. Подбельского, 3,
e-mail: eeandr@gmail.com;
2Санкт-Петербургский государственный университет,
199034 Россия, г. Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский просп., 28,
e-mail: alexander.dolnik@gmail.com;
3Почвенный институт им. В.В. ДокучаеваРоссельхозакадемии,
119017 Россия, г. Москва, Пыжевский пер., 7,
e-mail: langobard@mail.ru

Поступила в редакцию
9 августа 2012 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало