Подписаться на нашу рассылку

    Комментарии
    21.03.2023
    Share

    Учеными ЮФУ создана первая в России и в мире карта метагенома почв

    Специалистами Южного федерального университета (ЮФУ) произведено картирование метагенома почв и разработано веб-приложение «Карта метагенома Ростовской области». Применение такого инструмента позволит оценивать нагрузку почвенного микробного сообщества и его генетического потенциала для здоровья почв и окружающей среды.

    Ученые и специалисты ряда направлений ЮФУ активно развивают технологии по защите почвы в рамках реализации стратегического проекта «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология» программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Как отметили в ЮФУ, за последнее время в мировой микробиологии произошла революция, связанная с пониманием истинных масштабов биологического разнообразия. С внедрением в микробиологическую практику молекулярно-генетических подходов, базирующихся на выделении тотальной микробной ДНК из почвы и последующем ее анализе, впервые появился доступ к изучению некультивируемых микроорганизмов методом метагеномики, который позволяет определить микробное сообщество, изучить его разнообразие и функции. Этот метод ускорил исследование почвенного микробиома – важного компонента глобального круговорота питательных веществ в различных экосистемах.

    Благодаря массовому скринингу почв Юга России и данному подходу ученые Академии биологии и биотехнологии имени Д.И. Ивановского ЮФУ выделили представительные сочетания и на основе полученных данных исследовали территории Ростовской области. По итогам работы был создан веб-интерфейс приложение с картой метагенома региона – инструментом для изучения и визуализации распределения микробного биоразнообразия в зависимости от зональности, типа, истории взаимодействия с человеком, происхождения почвы.

    На сегодняшний день изучено до 5% от общего разнообразия микроорганизмов в почве, культивируемых на стандартных микробиологических средах, сообщила руководитель стратегического проекта ЮФУ «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология» программы «Приоритет 2030», заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов АБИБ ЮФУ Татьяна Минкина. По словам ученого, использование современных методов метагеномики даст возможность изучить все разнообразие и функции почвенного микробиома. Сочетание современных методов высокопроизводительного секвенирования с классическими подходами и методами, используемыми в почвенной микробиологии и почвоведении, позволит специалистам решить глобальные вопросы экологии почвенных микроорганизмов, касающихся взаимосвязи структуры микробных сообществ и свойств почвы, отметила она.

    На данном этапе работы изучен метагеном почв особо охраняемых природных территорий (ООПТ), представляющих основной спектр почв степной и сухостепной зон Ростовской области с высоким уровнем плодородия. Исследуемые почвы практически не подвержены антропогенному влиянию и, обладая наибольшим биоразнообразием по сравнению с активно использующимися в сельском хозяйстве, могут служить эталонами качества почв. По словам ученых ЮФУ, выделение эталонов почв имеет стратегическое значение для устойчивого развития территорий, так как доля природных ландшафтов в общей площади территории региона является одной из самых низких в стране (не более 25%). Кроме того, в рамках программы «Приоритет 2030» разработаны принципы создания Красной книги почв и создан электронный атлас целинных эталонных почв ООПТ Ростовской области.

    «Мы не только диагностируем те изменения, которые происходят в природе, но также разрабатываем прорывные технологии для сохранения природно-ресурсного потенциала Юга России», – подчеркнул доцент кафедры биохимии и микробиологии университета Андрей Горовцов. «Впервые нами была создана метагеномная карта (ДНК микробиомы почв) особо охраняемых почвенных объектов Ростовской области, – сообщил ученый. – Используя весь потенциал высокотехнологичного метода метагеномного секвенирования ДНК, мы можем разрабатывать биопрепараты для повышения плодородия почв. Применяя такие прорывные технологии и адаптируя их под наши задачи, при этом основываясь на глубокой теоретической базе, мы можем обеспечить успешное импортозамещение не только в сфере производства, но и технологий».

    Ранее практически все метагеномные исследования проводили с использованием подхода, который заключался в определении количества и последовательности всех копий одного универсального гена (такого как 16S рРНК ген, 18S рРНК ген, ген ITS), поскольку ученые могли изучать только видовое, но не функциональное разнообразие экосистемы, пояснили в университете. Отличительной особенностью данного проекта ЮФУ стало применение высокоинформативного метода шотган-секвенирования для изучения непосредственно метагенома, то есть совокупного набора всех генов какого-либо сообщества организмов. Для почв черноземной зоны Юга России такое исследование было проведено впервые.

    Также специалисты оценили количество и спектр генов антибиотикоустойчивости в почвах ООПТ. Выяснилось, что для метагеномов исследованных проб почв характерно низкое содержание генов устойчивости к антибиотикам при достаточно высоком уровне их разнообразия: во всех пробах почв содержалось 56 уникальных генов, обеспечивающих устойчивость к двум и более различным типам антибиотиков.

    Как отметили в ЮФУ, сейчас веб-приложение позволяет отображать пространственную и количественную информацию о метагеноме, которая размещена в почвенной базе данных. Приложение – пополняемый ресурс: сведения о почвенных свойствах, показателях их качества и безопасности, а также о биологических свойствах почв, включая метагеномные данные, актуализируется по мере пополнения новой информацией.

    Полученные результаты имеют как фундаментальное значение, связанное с изучением адаптации и эволюции микробного сообщества почв, так и практическое, обусловленное выделением стабильных микробных коррелятов здоровья и плодородия почв, заключили ученые.

    (Источник и фото: пресс-служба ЮФУ)

    Журнал «Аграрная наука»

    Сельское хозяйство, ветеринария, зоотехния, агрономия, агроинженерия, пищевые технологии

    0 Комментарий
    Межтекстовые Отзывы
    Посмотреть все комментарии
      ПОДПИШИТЕСЬ
      БЕСПЛАТНО
      на электронную версию журнала «Аграрная наука» и получайте ежемесячно pdf на свой e-mail.

        Нажимая на кнопку Вы соглашаетесь с политикой обработки персональных данных