Роль агробиотехнологий в регулировании разнообразия, функций и межмикробных связей почвенного микробиома

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 21-76-10025

НазваниеРоль агробиотехнологий в регулировании разнообразия, функций и межмикробных связей почвенного микробиома

Руководитель Семенов Михаил Вячеславович, Кандидат биологических наук

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

Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

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

Ключевые слова системы удобрения, внесение соломы, навоз, NPK, ризосфера, прокариоты, грибы, протисты, фитопатогены, межмикробные взаимосвязи, почвенная ДНК, численность генов, метабаркодинг, физиологический профиль микробиома

Код ГРНТИ68.03.07

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на решение актуальной проблемы по поддержанию устойчивого развития земледелия, предусматривающей формирование высокопродуктивных и экологически стабильных агроэкосистем. Наиболее перспективным путем адаптации растениеводства к глобальным изменениям климата и антропогенным нагрузкам является использование биологизированных природоподобных агротехнологий, предусматривающих воспроизводство почвенного плодородия, обеспечение продукционного процесса растений и интегрированную систему защиты растений с постепенной заменой агрохимикатов препаратами естественного происхождения. Большинство агробиотехнологий направлены на использование и мобилизацию собственного потенциала агроэкосистем, связанного, прежде всего с самой почвой и с ее микробиомом. Идея проекта базируется на двух гипотезах: 1) при длительном внесении минеральных или органических удобрений в почву поступает гораздо больше субстрата, чем от корней растений, поэтому агрогенная эвтрофикация почв может существенно изменять состав и разнообразие ризосферных микробных сообществ; 2) трофическая модуляция состава и межтаксонных связей почвенного и ризосферного микробиомов с помощью органического удобрения приведет к индуцированию супрессивности почвы и, соответственно, снижению заболеваемости сельскохозяйственных растений и сокращению потребности в химически синтезированных пестицидах. Основной целью проекта является определение метагеномных и функциональных параметров отклика почвенного микробиома на разные агробиотехнологические приемы регулирования плодородия почвы и продуктивности возделываемых культур в рамках разработки «эффективных» микробных сообществ, характеризующихся широким разнообразием, высокой функциональностью и способных поддерживать супрессивную способность по отношению к фитопатогенам. Концептуальная новизна планируемых исследований состоит в сопряженном изучении физико-химических свойств почв, генетических и функциональных характеристик почвенного микробиома, включая межтаксонные связи и численность фитопатогенов в условиях разных систем удобрений и агробиотехнологий (минеральная, органо-минеральная и органическая системы, внесение разных доз и видов навоза, соломы и тд.). В многолетних полевых и краткосрочных лабораторных экспериментах с помощью высокопроизводительного секвенирования ампликонов (метабаркодинга) будет определен таксономический состав архей, бактерий, грибов и протистов в почве, ризосфере и разных видах навоза (крупно-рогатого скота, свиной, куриный помет), а также оценена физиологическая активность микробных сообществ в почве. Полученные результаты могут быть использованы в практических рекомендациях по оптимизации биологических свойств пахотных почв и совершенствованию агробиотехнологий, направленных на регулирование трофического статуса микробных сообществ, в программах поддержания стабильности агроэкосистем и при разработке микробных маркеров диагностики карантинных мер по предупреждению биозагрязнения почв.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Семенов М.В., Краснов Г.С., Семенов В.М., Ван Бругген А. Mineral and Organic Fertilizers Distinctly Affect Fungal Communities in the Crop Rhizosphere Journal of Fungi, Volume 8, Issue 3, Article Number 251 (год публикации - 2022)
10.3390/jof8030251

2. Железова А.Д., Чернов Т.И., Никитин Д.А., Тхакахова А.К., Ксенофонтова Н.А, Зверев А., Кутовая О.В., Семенов М.В. Seasonal Dynamics of Soil Bacterial Community under Long-Term Abandoned Cropland in Boreal Climate Agronomy, 12(2), 519 (год публикации - 2022)
10.3390/agronomy12020519

3. Семенов В.М., Лебедева Т.Н., Зинякова Н.Б., Хромычкина Д.П., Соколов Д.А., Лопес де Гереню В.О., Кравченко И.К., Ли Х., Семенов М.В. Зависимость разложения органического вещества почвы и растительных остатков от температуры и влажности в длительных инкубационных экспериментах Почвоведение, № 7, с. 1–16 (год публикации - 2022)
10.31857/S0032180X22070085

4. Семенов М.В., Краснов Г.С., Ксенофонтова Н.А., Никитин Д.А. Higher taxonomic diversity of protists, fungi and bacteria, but lower functional diversity in soils of agricultural ecosystems compared to a deciduous forest EGU General Assembly 2022, EGU General Assembly 2022, EGU22-6520 (год публикации - 2022)
10.5194/egusphere-egu22-6520

5. Никитин Д.А., Семенов М.В., Ксенофонтова Н.А., Тхакахова А.К., Русакова И.В., Лукин С.М. Влияние внесения соломы на состояние микробиома дерново-подзолистой почвы Почвоведение, № 4, с. 640-653 (год публикации - 2023)
10.31857/S0032180X22601189

6. Семенов М.В., Ксенофонтова Н.А., Никитин Д.А., Тхакахова А.К., Лукин С.М. Микробиологические показатели дерново-подзолистой почвы и ее ризосферы в полувековом полевом опыте с применением разных систем удобрения Почвоведение, № 6, с. 715-729 (год публикации - 2023)
10.31857/S0032180X22601220

7. Семенов М.В., Никитин Д.А., Иванова Е.А., Железова А.Д., Ксенофонтова Н.А. Перспективные микробиологические индикаторы оценки качества и деградации почв Современные проблемы изучения почвенных и земельных ресурсов. Сборник докладов Четвертой Всероссийской открытой конференции. Москва, 5 - 7 декабря 2022 г, c. 464-472 (год публикации - 2022)

8. Н.А. Ксенофонтова, М.В. Семенов, Д.А. Никитин, А.К. Тхакахова, И.В. Русакова, C.М. Лукин Микробиологические показатели дерново-подзолистой почвы и ризосферы в полувековом полевом опыте с разными системами удобрений «Почвоведение. Горизонты будущего. 2022» Сборник тезисов докладов шестой конференции молодых ученых Почвенного института им. В.В. Докучаева, посвященной 95-летию Почвенного института им. В.В. Докучаева. Москва, 24-28 октября 2022 г., с.24-25 (год публикации - 2022)

9. Д.А. Никитин, М.В. Семенов, Н.А. Ксенофонтова, А.К. Тхакахова, И.В. Русакова, C.М. Лукин Влияние соломы и минеральных удобрений на структуру микробиома дерново-подзолистой почвы «Почвоведение. Горизонты будущего. 2022» Сборник тезисов докладов шестой конференции молодых ученых Почвенного института им. В.В. Докучаева, посвященной 95-летию Почвенного института им. В.В. Докучаева. Москва, 24-28 октября 2022 г., с.26-27 (год публикации - 2022)

10. М.В. Семенов Микробиологические индикаторы экологических функций почв «Почвоведение. Горизонты будущего. 2022» Сборник тезисов докладов шестой конференции молодых ученых Почвенного института им. В.В. Докучаева, посвященной 95-летию Почвенного института им. В.В. Докучаева. Москва, 24-28 октября 2022 г., с.11 (год публикации - 2022)

11. Железова А.Д., Семенов В.М., Ксенофонтова Н.А., Краснов Г.С., Тхакахова А.К., Никитин Д.А., Семенов М.В. Effects of distinct manure amendments on microbial diversity and activity in Chernozem and Retisol Applied Soil Ecology, V. 193, 105152 (год публикации - 2024)
10.1016/j.apsoil.2023.105152

12. Семенов М.В. Bacteria—Soil biology Encyclopedia of Soils in the Environment (Second Edition), V. 1, P. 31-38 (год публикации - 2023)
10.1016/B978-0-12-822974-3.00095-1

13. Семенов М.В. Archaea—Soil biology Encyclopedia of Soils in the Environment (Second Edition), V. 1, P. 25-30 (год публикации - 2023)
10.1016/B978-0-12-822974-3.00214-7

Публикации