Метагеномный анализ ксилобионтных грибов и бактерий в валежных стволах лиственных и хвойных деревьев разной степени деструкции после массового ветровала в полидоминантном широколиственном лесу

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 22-24-01063

НазваниеМетагеномный анализ ксилобионтных грибов и бактерий в валежных стволах лиственных и хвойных деревьев разной степени деструкции после массового ветровала в полидоминантном широколиственном лесу

Руководитель Ханина Лариса Геннадьевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук" , г Москва

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-107 - Экология биосистем

Ключевые слова биоразнообразие, секвенирование ДНК, микобиота, грибы, макромицеты, бактерии, метагеномный анализ, крупные древесные остатки, валежная древесина, физико-химические свойства древесины, экология микроорганизмов, широколиственные леса, ветровал

Код ГРНТИ34.03.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Средствами метагеномного анализа предполагается оценить видовое разнообразие ксилобионтных грибов и бактерий на массовом ветровале многовидового древостоя широколиственного леса в заповеднике “Калужские засеки”. Леса заповедника являются уникальными по своему многовидовому составу, возрасту деревьев и относительно большой территории; они являются "референсными территориями" для и охраны лесного биоразнообразия и экосистемного управления лесами в подзоне умеренных лесов. Крупные древесные остатки (валежная древесина) играют важную роль в круговороте питательных веществ в качестве временного запаса углерода и макро- и микроэлементов, которые становятся доступными для биоты в процессе деструкции валежа. Понимание факторов, влияющих на процесс разложения древесины, необходимо для оценки способности лесов секвестировать углерод, что является одним из ключевых вопросов для решения проблем, связанных с изменением климата. Грибы и бактерии являются основными деструкторами валежа, при этом сообщества ксилотрофных грибов высоко разнообразны и включают редкие и исчезающие таксоны. Несмотря на высокую значимость исследований процессов разложения древесины, их детальный анализ стал возможным только в последние годы благодаря появлению новейших методов анализа природных экосистем, методов оценки их разнообразия и функционирования. Одним из таких новейших методов являются метагеномные исследования, позволяющие провести анализ разнообразия грибов не только по плодовым телам, но и выявить их скрытое разнообразие, провести анализ бактериального сообщества, развивающегося в валежной древесине. Новизна и оригинальность исследования определяются как комплексным характером предложенных методов (экологии биосистем, микологии и структурной геномики), так и уникально широким набором объектов исследования. Впервые для валежной древесины, образованной вследствие естественного единовременного нарушения многовидового широколиственного леса - массового ветровала, будут применены методы метагеномного анализа для выявления сообществ ксилобионтных грибов и бактерий для образцов восьми видов деревьев (Quercus robur, Fraxinus excelsior, Tilia cordata, Ulmus glabra, Acer platanoides, Populus tremula, Betula pendula и Picea abies) на пяти стадиях разложения. Существенной задачей проекта является ДНК-баркодинг макромицетов на основе секвенирования плодовых тел, собранных в местообитаниях, где будет проведен отбор проб для метагеномного анализа, и о которых отсутствует информация в референсных базах данных по нуклеотидным последовательностям. Секвенирование по Сэнгеру свежесобранных образцов плодовых тел грибов, которые развиваются непосредственно в изучаемых местообитаниях, позволит сформировать массив эталонных нуклеотидных последовательностей и сократить число «безымянных» OTU при интерпретации результатов метагеномного секвенирования. В заключение проекта будет проведена оценка разнообразия грибов и бактерий и анализ взаимосвязей разноообразия и состава ксилобионтов с таксономической принадлежностью и степенью деструкции древесного субстрата, а также его физико-химическими характеристиками.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Ханина Л.Г., Смирнов В.Э.., Бобровский М.В. Влияние древесной породы и стадии разложения на элементный состав валежа в широколиственном лесу на Восточно-Европейской равнине. Лесоведение, № 4. С. 353-368. (год публикации - 2023)
10.31857/S0024114823040034

2. Ханина Л.Г., Волобуев С.В., Смирнов В.Э., Тутукина М.Н., Шелякин П.В., Бобровский М.В. Разнообразие сообществ грибов и бактерий и динамика физико-химических свойств древесины широколиственных видов деревьев и ели европейской в ходе деструкции после массового ветровала Доклады Международной конференции “Математическая биология и биоинформатика”. Под ред. В.Д. Лахно. Том 9. Пущино: ИМПБ РАН, 2022., Том 9. Статья № e47. doi: 10.17537/icmbb22.48 (год публикации - 2022)
10.17537/icmbb22.48

3. ВОЛОБУЕВ С.В., ХАНИНА Л.Г. РАЗНООБРАЗИЕ КСИЛОТРОФНЫХ АФИЛЛОФОРОИДНЫХ ГРИБОВ НА МАССОВОМ ВЕТРОВАЛЕ В ПОЛИДОМИНАНТНОМ ШИРОКОЛИСТВЕННОМ ЛЕСУ (НА ПРИМЕРЕ ЗАПОВЕДНИКА «КАЛУЖСКИЕ ЗАСЕКИ») МАТЕРИАЛЫ V (ХIII) МЕЖДУНАРОДНОЙ БОТАНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ В САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ Сборник тезисов конференции. Санкт-Петербург, 2022 Издательство: Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН (Санкт-Петербург), с. 130 (год публикации - 2022)

4. Бобровский М.В., Ханина Л.Г., Иванова Н.В. Sampling-event data of vascular plant species on microsites caused by catastrophic windthrow in a mesic broad-leaved forest (Kaluzhskie Zaseki State Nature Reserve). Version 1.6. Institute of Mathematical Problems of Biology RAS – the Branch of Keldysh Institute of Applied Mathematics of Russian Academy of Sciences. Sampling event dataset https://doi.org/10.15468/zkbjxv accessed via GBIF.org on 2022-12-07., Sampling event dataset https://doi.org/10.15468/zkbjxv accessed via GBIF.org on 2022-12-07. (год публикации - 2022)
10.15468/zkbjxv

5. Волобуев С.В. POLYPORE FUNGI SPECIES (AGARICOMYCETES, BASIDIOMYCOTA), NEW TO THE KALUGA REGION, RUSSIA Разнообразие растительного мира, № 4 (15). С. 43–49. (год публикации - 2022)
10.22281/2686-9713-2022-4-43-49

6. Ханина Л.Г., Бобровский М.В., Смирнов В.Э., Иващенко К.В., Журавлева А.И., Романов М.С. МАЛОНАРУШЕННЫЕ ШИРОКОЛИСТВЕННЫЕ ЛЕСА: УГЛЕРОД И АЗОТ В ВАЛЕЖЕ И ПОЧВАХ НА МАССОВЫХ ВЕТРОВАЛАХ Научные основы устойчивого управления лесами. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 30-летию ЦЭПЛ РАН. Москва., С. 130-133 (год публикации - 2022)

7. Ханина Л.Г., Бобровский М.В., Смирнов В.Э. Динамика запасов биофильных элементов в валеже и почве после массового ветровала в широколиственном лесу на флювиогляциальных песках Вестник Томского государственного университета. Биология., № 62. С. 29–52. (год публикации - 2023)
10.17223/19988591/62/2

8. Ханина Л., Бобровский М., Смирнов В., Романов М. Wood decomposition, carbon, nitrogen, and pH values in logs of 8 tree species 14 and 15 years after a catastrophic windthrow in a mesic broad-leaved forest in the East European plain Forest Ecology and Management, Vol. 545. ID 121275 (год публикации - 2023)
10.1016/j.foreco.2023.121275

9. Ханина Л.Г., Бобровский М.В., Иванова Н.В. Element content, bulk density, and pH in living and dead wood of 8 tree species in a mesic broad-leaved forest in the East European Plain Institute of Mathematical Problems of Biology RAS – the Branch of Keldysh Institute of Applied Mathematics of Russian Academy of Sciences. Sampling event dataset https://doi.org/10.15468/epgqxk accessed via GBIF.org, Sampling event dataset https://doi.org/10.15468/epgqxk accessed via GBIF.org on 2023-11-25 (год публикации - 2023)
10.15468/epgqxk

10. Ханина Л.Г., Волобуев С.В., Шелякин П.В., Тутукина М.Н., Бессонова Т.А., Бобровский М.В. Разнообразие ксилобионтных грибов на валеже в смешанном широколиственном лесу зависит от стадии разложения и видовой принадлежности упавших деревьев Математическое моделирование в экологии / Материалы Восьмой Национальной научной конференции с международным участием, 9–11 ноября 2023 г. Пущино, ФИЦ ПНЦБИ РАН, С. 114-116. (год публикации - 2023)

11. Волобуев С., Шелякин П., Тутукина М., Бессонова Т., Бобровский М., Ханина Л. Метагеномный анализ ксилобионтных грибов и бактерий в валежных стволах лиственных и хвойных деревьев разной степени разложения после массового ветровала в полидоминантном широколиственном лесу Proceedings of 11th Moscow Conference on Computational Molecular Biology MCCMB'23. М.: ИППИ РАН., 158 (год публикации - 2023)

12. Ханина Л.Г., Смирнов В.Э., Бобровский М.В. The elemental composition of dead wood in different tree species and stages of decay in the broad-leaved forests of the Kaluzhskie Zaseki State Nature Reserve Russian Journal of Ecology, Vol. 54. No. 7. P. 658–670. (год публикации - 2023)
10.1134/S106741362307007X

13. Волобуев С.В. Aphyllophoroid fungi (Basidiomycota) at deadwood of eight tree species in a mesic broad-leaved forest after a catastrophic windthrow in the Kaluzhskie Zaseki Reserve. Institute of Mathematical Problems of Biology RAS – the Branch of Keldysh Institute of Applied Mathematics of Russian Academy of Sciences. Occurrence dataset. https://doi.org/10.15468/bq3m99 accessed via GBIF.org, Occurrence dataset https://doi.org/10.15468/bq3m99 accessed via GBIF.org (год публикации - 2023)
10.15468/bq3m99

14. Ханина Л.Г., Бобровский М.В., Смирнов В.Э. Динамика запасов углерода и азота в валеже и почве после массового ветровала в широколиственном лесу на песках Эволюция биосферы, биогеохимические циклы и биогеохимические технологии: связь фундаментальных и прикладных исследований. Материалы конференции. Пущино: КМК., С. 167–170. (год публикации - 2023)

15. Волобуев С.В. Предпочтения и исключения: особенности субстратной приуроченности ксилотрофных афиллофороидных грибов в полидоминантном широколиственном лесу Экология грибов и грибоподобных организмов: факты, гипотезы, тенденции: сборник материалов конференции / Ярославль. Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского, С. 15-16 (год публикации - 2023)

Публикации