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 21-76-10048
НазваниеОценка воздействия сельскохозяйственного использования почв на их экотоксикологические параметры и таксономическую структуру микробиомов
Руководитель Хмелевцова Людмила Евгеньевна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" , Ростовская обл
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 почва, сельское хозяйство, микробиом, метагеном, экотоксикология, биотестирование, lux-биосенсоры
Код ГРНТИ68.03.07, 68.05.00, 68.05.45
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В современном развивающемся мире интенсивное землепользование, в частности - сельское хозяйство с чрезмерным использованием химических веществ, может снижать качество почвенных ресурсов. К важным последствиям ухудшения качества сельскохозяйственных почв является снижение их продуктивности. Такие почвы постоянно подвергаются антропогенной нагрузке, поэтому очень важно знать, как она влияет на интенсивность и направление процессов, связанных с плодородием почвы. Для оптимизации производства при сохранении качества почвы разрабатываются и изучаются новые агротехнические методы, а также исследуется воздействие уже имеющихся техник и возделываемых культур на качество и плодородие почв. Одним из актуальных способов определения качества почвы является изучение взаимосвязи методов землепользования с составом микробного сообщества почвы и другими ее свойствами (физическими и / или биологическими). Почвенный микробиом является одним из основных резервуаров разнообразия биосферы и играет важную роль в функционировании агроэкосистемы, включая разложение органического вещества почвы, фиксацию и преобразование азота и фосфора, взаимодействие с корневой системой растений. Исследованиями было показано, что различные виды землепользования значительно изменяют микробную биомассу почвы и состав сообщества. В связи с этим актуальной задачей является изучение таксономического состава микробиомов сельскохозяйственных почв, обрабатываемых с помощью различных агротехнических приемов. Большинство почвенных бактерий не могут быть идентифицированы методами, зависящими от культивирования, однако современные методы, включающие высокопроизводительное секвенирование, позволяют идентифицировать и количественно определять многие некультивируемые и минорные группы почвенной микробиоты. Метагеномные исследования почвенных микробиоценозов находятся на переднем крае науки и вызывают большой интерес, так как несмотря на накопление массива данных, остается еще много «белых пятен», связанных с огромным разнообразием почв, географических, климатических условий, способов их обработки и культивируемых растений.
В результате сельскохозяйственного использования в почву неизбежно попадают различные химические вещества – удобрения, пестициды, гербициды. Это актуально как для традиционных систем земледелия, так и для инновационных систем с минимальной обработкой. Вносимые вещества могут обладать токсическими эффектами на почвенную микробиоту, вызывая изменения и сдвиги в таксономическом разнообразии почвенных бактерий не в лучшую сторону. Для оценки токсичности этих соединений для микроорганизмов и оценки их биологических эффектов хорошо подходят методы биотестирования, в частности – с использованием цельноклеточных бактериальных lux-биосенсоров. Они позволяют определить интегральную токсичность загрязненных сред, детектировать конкретные химические соединения, либо определенные воздействия на клетку (например, повреждение ДНК, белков или мембран, окислительный стресс и т.д.) Предел обнаружения отдельных соединений этим методом не настолько высок, как при использовании химических методов, однако lux-биосенсоры способны генерировать ответ на сумму веществ, таким образом позволяя спрогнозировать интегральное действие поллютантов, содержащихся в пробе, на живой организм. Несмотря на большое количество сконструированных бактериальных биосенсоров, предназначенных для детекции широчайшего круга веществ и воздействий, их применение на практике для реального мониторинга токсичности объектов окружающей среды только набирает обороты. Поэтому представляется крайне интересной и актуальной задачей изучение влияния веществ, вносимых в ходе сельскохозяйственной обработки, на экотоксикологические параметры почв, которые в свою очередь могут влиять на их таксономическое разнообразие и в итоге – на плодородие и устойчивость качества почв.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ