Мониторинг и прогнозирование динамики почвенного микробиома в различных временных диапазонах.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-16-01057

НазваниеМониторинг и прогнозирование динамики почвенного микробиома в различных временных диапазонах.

Руководитель Колганова Татьяна Владимировна, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный исследовательский центр "Почвенный институт имени В.В. Докучаева" , г Москва

Конкурс №18 - Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-104 - Агробиотехнологии

Ключевые слова почвоведение, почвообразование, микробиология, метагеномика, биоразнообразие, экология микроорганизмов, секвенирование, NGS, молекулярная биология, молекулярная генетика, экологический мониторинг, рекультивация, сезонная динамика, палеопочвы.

Код ГРНТИ68.05.45

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В целях обеспечения рационального и безопасного для окружающей среды землепользования необходимо прогнозирование отклика почвенных микробных сообществ (а следовательно, интенсивности и направленности многих значимых биогенных процессов в почве) на изменение климата или антропогенное воздействие. Такое прогнозирование возможно лишь при знании закономерностей динамики почвенных микробиомов в различных временных промежутках, от сезонной изменчивости до геологического масштаба времени. Если пространственной изменчивости почвенных микробных сообществ посвящено значительное число современных молекулярно-генетических исследований, то изучение изменений системы почва-микробиом во времени – широкая и пока еще малоисследованная тема, которая представляет просторное поле для применения современных молекулярных и информационных методов. В рамках данного проекта планируется комплексное исследование динамики численности, разнообразия, филогенетической, физиологической и функциональной структуры почвенных микробиомов в разных временных диапазонах с сопутствующим анализом зависимости этих изменений от эдафических, климатических и антропогенных факторов. Для этого предполагается исследовать три группы объектов, соответствующих разному масштабу изменений во времени: 1. Краткосрочные изменения системы почва-микробиом – сезонную динамику – планируется исследовать на специально заложенной для этой цели полевой площадке с постоянным мониторингом почвенно-экологических условий при помощи стационарной метеостанции и регулярным пробоотбором. Данная мониторинговая площадка и созданная «хроноколлекция» образцов почв и препаратов тотальных ДНК и РНК станет экспериментальной базой, не имеющей прямых аналогов в отечественной и мировой науке. 2. Среднесрочные, многолетние изменения – на почвенных хронорядах, т.е. почвах, различающихся по времени воздействия внешних факторов. Будет проведен сравнительный анализ площадок, относящихся к разным стадиям первичного почвообразовательного процесса, в том числе ряда участков рекультивации отвалов горнорудных разработок под различными посадками. 3. Долговременная глобальная динамика, обусловленная изменениями климата и основных почвообразовательных процессов, будет оценена на примере разновозрастных погребенных и палеопочв. Будут проанализированы биологические свойства профилей почв, погребенных под земляными сооружениями разного возраста, в сравнении с современными фоновыми почвами, а также палеопочв, относящихся к разным интерстадиалам четвертичного периода. В рамках проекта будут использованы современные микробиологические, молекулярно-биологические и биоинформатические методы исследования микробных сообществ: выделение тотальных ДНК и РНК из почвы, количественная ПЦР с детекцией в реальном времени, высокопроизводительное секвенирование, люминесцентная микроскопия и сопутствующие анализы физико-химических свойств почвы. В результате будет проведено полиметодическое исследование изменений численности, разнообразия, таксономической и функциональной динамики почвенного микробиома в широком диапазоне времени, а также оценена их связь с изменениями биоклиматических условий, свойств почвы и состояния растительного покрова. Практическим результатом данной работы станет оценка возможностей и границ прогнозирования изменений микробных сообществ почвы во времени под влиянием спектра различных естественных и антропогенных факторов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Семенов М.В., Чернов Т.И., Тхакахова А.К., Железова А.Д. Иванова Е.А., Колганова Т.В., Кутовая О.В. Distribution of prokaryotic communities throughout the Chernozem profiles under different land uses for over a century Applied Soil Ecology, № 127, P. 8-18 (год публикации - 2018)
10.1016/j.apsoil.2018.03.002

2. Чернов Т.И., Железова А.Д., Кутовая О.В., Макеев А.О., Тхакахова А.К., Бгажба Н.А., Курбанова Ф.Г., Русаков А.В., Пузанова Т.А., Хохлова О.С. Comparative Analysis of the Structure of Buried and Surface Soils by Analysis of Microbial DNA Microbiology, Vol. 87, No. 6, pp. 833–841 (год публикации - 2018)
10.1134/S0026261718060073

3. Железова А.Д., Чернов Т.И., Тхакахова А.К., Семенов М.В., Кутовая О.В. Prokaryotic community shifts during soil formation on sands in the tundra zone PLoS ONE, 14(4):e0206777 (год публикации - 2018)
10.1371/journal.pone.0206777

4. Никитин Д.А., Чернов Т.И., Железова А.Д., Тхакахова А.К., Никитина С.А., Семенов М.В., Ксенофонтова Н.А., Кутовая О.В. СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА БИОМАССЫ МИКРООРГАНИЗМОВ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ Почвоведение, № 11. С. 1356-1364 (год публикации - 2019)
10.1134/S0032180X19110078

5. Железова А.Д., Чернов Т.И., Бгажба Н.А., Иванова Е.А. Динамика формирования микробного сообщества в процессе почвообразования на отвалах Почвоведение: Горизонты будущего 2018. Материалы докладов., С. 54-58 (год публикации - 2018)

6. Чернов Т.И., Курбанова Ф.Г., Кутовая О.В., Железова А.Д. Microbial DNA analyses of soils buried under earthworks International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM, Т. 18, С. 641-648 (год публикации - 2018)
10.5593/sgem2018/5.2/S20.083

7. Чернов Т.И., Железова А.Д. Динамика микробных сообществ почвы в различных диапазонах времени (Обзор) Почвоведение/Eurasian Soil Science (год публикации - 2020)

8. Семенов М.В., Чернов Т.И., Железова А.Д., Никитин Д.А., Тхакахова А.К., Иванова Е.А., Ксенофонтова Н.А., Сычева С.А., Колганова Т.В., Кутовая О.В. Микробные сообщества межледниковых и интерстадиальных палеопочв позднего плейстоцена Почвоведение/Eurasian Soil Science (год публикации - 2020)

9. Иванова Е.А., Першина Е.В., Карпова Д.В., Тхакахова А.К., Железова А.Д., Рогова О.Б., Семенов М.В., Никитин Д.А., Колганова Т.В., Стифеев А.И., Андронов Е.Е. Прокариотные сообщества почвогрунтов отвалов Курской магнитной аномалии Экологическая генетика (Russian Journal of Genetics: Applied Research) (год публикации - 2020)

10. Чернов Т.И., Семенов М.В., Тхакахова А.К., Железова А.Д., Кутовая О.В. Структура микробных сообществ в профилях черноземов 120-летнего полевого эксперимента на основе анализа гена 16S рРНК 1-й Российский микробиологический конгресс. Материалы конгресса. 2017 Издательство: ООО "ИД" Вода: химия и экология", С. 92 (год публикации - 2017)

11. Никитин Д.А., Чернов Т.И., Тхакахова А.К., Семенов М.В., Бгажба Н.А., Железова А.Д., Марфенина О.Е., Кутовая О.В. Влияние низких температур на структуру микробной биомассы в почвенных образцах при их хранении Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева, № 89. С. 36-53. (год публикации - 2017)
10.19047/0136-1694-2017-89-36-53

12. Кутовая О.В., Чернов Т.И., Тхакахова А.К., Железова А.Д., Бгажба Н.А. Микробиологический профиль погребенных почв (по данным пцр Real-Time) повторяет статус зональных аналогов 1-й Российский микробиологический конгресс. Материалы конгресса. 2017 Издательство: ООО "ИД" Вода: химия и экология", C. 57 (год публикации - 2017)

13. Никитин Д.А., Чернов Т.И., Железова А.Д., Тхакахова А.К., Бгажба Н.А., Семенов М.В., Кутовая О.В. Сезонная динамика микробной биомассы в почве на разных глубинах 1-й Российский микробиологический конгресс. Материалы конгресса. 2017 Издательство: ООО "ИД" Вода: химия и экология", C. 65 (год публикации - 2017)

14. Железова А.Д., Чернов Т.И., Тхакахова А.К., Бгажба Н.А., Кутовая О.В. Изменения микробиома в процессе первичного почвообразования в тундровой зоне 1-й Российский микробиологический конгресс. Материалы конгресса. 2017 Издательство: ООО "ИД" Вода: химия и экология", С. 44 (год публикации - 2017)

Публикации