Первую в мире карту метогенома почв разработали ученые ЮФУ

Специалисты Южного федерального университета произвели картирование метагенома почв и разработали веб-приложение «Карта метагенома Ростовской области»
17/03/2023

В повседневной жизни большинство людей не думают о том, что окружает их большое сообщество растений, животных и микробов, составляющих нашу почву. Почвы – нечто большее, чем просто земля и поверхностные слои суши, это одноиз крупнейших хранилищ мирового биоразнообразия. В Южном федеральном университете ученые и специалисты ряда направлений активно развивают технологии по защите почвы в рамках реализации стратегического проекта «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология» программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

По словам специалистов, 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 –подход, позволяющий 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 Д.И. Ивановского ЮФУ выделили представительные сочетания и на основе полученных данныхисследовалитерритории Ростовской области. По итогам работы был созданвеб-интерфейс приложение с картойметагенома Ростовской области – инструментом для изучения и визуализации распределения микробного биоразнообразия в зависимости от зональности, типа, истории взаимодействия с человеком и происхождения почвы. 

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

IMG-114.jpg

На данном этапе работы уже изучен метагеном почв особо охраняемых природных территорий(ООПТ), представляющих основной спектр почв степной и сухостепной зон Ростовской области с высоким уровнем плодородия. Данные почвы, практически не подверженные антропогенному влиянию, обладают наибольшим биоразнообразием в сравнении с активно использующимися в сельском хозяйстве, и 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 Ростовской области является одной из самых низких в стране (не более 25%). Помимо этого, 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. Впервые нами была создана метагеномная карта (ДНК микробиомы почв) особо охраняемых почвенных объектов Ростовской области. 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», – отметил Горовцов Андрей, доцент кафедры биохимии и микробиологии ЮФУ.

IMG_6353.jpg

Дело в том, что ранее практически все метагеномные исследования проводили с использованием подхода, который заключался вопределении количества и последовательностивсех копий одного универсального гена (такого как 16S рРНК ген, 18S рРНК ген, ген ITS), так какученые могли изучать ранее только видовое, но не функциональное разнообразие экосистемы.Отличительной особенностью проекта ЮФУ стало применение высокоинформативного методашотган-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. 

Специалисты также оценили количество и спектр геновантибиотикоустойчивостив почвах ООПТ. Оказалось, что дляметагеномов исследованных проб почв характерно низкое содержание генов устойчивости к антибиотикам при достаточно высоком уровне их разнообразия. Так, во всех пробах почв содержалось 56 уникальных генов, обеспечивающих устойчивость к двум и более различным типам антибиотиков.

Сейчас веб-приложение позволяет отображать пространственную и количественную информацию о метагеноме, которая размещена в почвенной базе данных ЮФУ. Приложение является пополняемым ресурсом, то есть информация 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: таксономических и функциональных показателей, мониторинг и дальнейшее воспроизведение,которые необходимы для сохранения экологического биоразнообразия, осуществления устойчивого землепользования или проведения мероприятий по биоремедиации загрязнённых почв.

IMG_5371.jpg

пожаловаться

Читайте также:

Стиль жизни
04/12/2023
В Мясниковском районе прошла церемония захоронения останков воинов, погибших в годы Великой Отечественной войны
Красноармейцы пожертвовали жизнью в боях за село Большие Салы в ноябре 1941 года. Напомн...
Стиль жизни
20/11/2023 15:08:00
В ЮФУ состоялась презентация антологии современной поэзии народов Кавказа «Мир Кавказу»
Презентация антологии проходила в рамках форума «Большой Кавказ», а также сотрудничества VIII Международного моло...
Стиль жизни
01/04/2022
Открытие юбилейной персональной выставки графики Курманаевской Елены Михайловны "Каждый выбирает для себя..."
Заслуженный художник России Елена Курманаевская отмечает свой юбилей выставкой, к...
Стиль жизни
10/03/2021
ВТБ привлекает в валюте
С февраля банк ВТБ начал продажу на Московской бирже уникального инструмента – субординированных облигаций. К приобретению предлагается сразу четыре выпуска бумаг с фиксированно...
Стиль жизни
02/03/2021
Голливудская улыбка - миф или пропаганда?
Валерий Викторович, зачем нужны виниры, если есть отбеливание?   Зачем нужна машина, если есть велосипед? Отличный вопрос. Ну это же раз...
Стиль жизни
02/12/2019
Банк «Центр-инвест» вручил «умную стипендию» в размере 8 млн рублей
Каждый стипендиат получил по 40 000 рублей. В этом году свои успехи и бизнес-проекты на рассмотрение конкурсной комиссии представили ...
17/03/2023