Первая онлайн-карта для оценки содержания микробов в почве появилась в России. Веб-приложение «Карта метагенома Ростовской области» разработали специалисты Южного федерального университета, сообщается на портале «Научная Россия».
Применение такого инструмента позволит оценивать нагрузку почвенного микробного сообщества и его генетического потенциала для здоровья почв и окружающей среды. Ученые университета активно развивают технологии по защите почвы в рамках реализации стратегического проекта «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология» программы «Приоритет 2030».
По словам специалистов, с внедрением в микробиологическую практику молекулярно-генетических подходов впервые появился доступ к изучению некультивируемых микроорганизмов методом метагеномики. Данный подход позволяет определить микробное сообщество, изучить его разнообразие и функции. Этот метод ускорил исследование почвенного микробиома, как 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 данных исследовали территории Ростовской области. По итогам работы было создано приложение с картой метагенома региона — 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 (он даёт возможность получить информацию о полном микробиологическом разнообразии – ред.) 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.
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 области.
Специалисты также оценили количество и спектр генов антибиотикоустойчивости в почвах ООПТ. Оказалось, что для метагеномов 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 параметров здоровья и плодородия почв.
Применение такого инструмента позволит оценивать нагрузку почвенного микробного сообщества и его генетического потенциала для здоровья почв и окружающей среды. Ученые университета активно развивают технологии по защите почвы в рамках реализации стратегического проекта «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология» программы «Приоритет 2030».
По словам специалистов, с внедрением в микробиологическую практику молекулярно-генетических подходов впервые появился доступ к изучению некультивируемых микроорганизмов методом метагеномики. Данный подход позволяет определить микробное сообщество, изучить его разнообразие и функции. Этот метод ускорил исследование почвенного микробиома, как 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 данных исследовали территории Ростовской области. По итогам работы было создано приложение с картой метагенома региона — 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 (он даёт возможность получить информацию о полном микробиологическом разнообразии – ред.) 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.
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 области.
Специалисты также оценили количество и спектр генов антибиотикоустойчивости в почвах ООПТ. Оказалось, что для метагеномов 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 параметров здоровья и плодородия почв.
