Почвы представляют собой одно из крупнейших хранилищ мирового биоразнообразия.

Чернозёмы юга России считаются почвенными эталонами. Однако и эти «совершенные» почвы неизбежно эволюционируют, следуя за изменениями экологических условий. Претерпевает изменения, в том числе, и обитающее в них микробное сообщество — своеобразный индикатор здоровья почв.

Скриншот онлайн-карты микробного разнообразия почв Ростовской области.

Арпна Кумари, постдокторант из Индии, готовит материалы для микроскопического исследования.

Специалисты Южного федерального университета (ЮФУ) произвели массовый скрининг почв особо охраняемых природных территорий юга России и изучили их метагеном. Эти почвы практически не испытывают антропогенного давления, обладают большим биоразнообразием и благодаря своей «девственности» могут служить эталонами качества почв. За счёт интенсивного земледелия доля природных ландшафтов в общей площади Ростовской области одна из самых низких в стране — она составляет не более 25%. Выделение эталонов почв имеет большое значение для устойчивого развития территорий чернозёмной зоны юга России.

Ранее практически все метагеномные исследования проводили путём определения количества и последовательности всех копий одного универсального гена (таких как 16S рРНК ген, 18S рРНК ген, ген ITS). Отличительной особенностью проекта ЮФУ стало применение метода шотган-секвенирования, или метода дробовика (суть метода заключается в случайном фрагментировании ДНК на короткие участки, которые затем секвенируют любым доступным методом) для изучения непо-средственно почвенного метагенома. Для почв чернозёмной зоны юга России такое исследование было проведено впервые.

Сотрудники ЮФУ также определили, какие гены антибиотикорезистентности есть у микроорганизмов, живущих в почвах особо охраняемых природных территорий. Оказалось, что для метагеномов исследованных проб 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.

Итогом работы почвоведов стало веб-приложение «Карта метагенома Ростовской области». С помощью этой карты можно изучать почвенный микробиом и его распределение в зависимости от зональности, типа почв, их происхождения и истории воздействия на них человека. Приложение постоянно пополняется новой информацией о биологических свойствах почв, получаемой в результате метагеномных исследований новых образцов почв.

Исследователи ЮФУ не просто диагностируют, какие изменения происходят в природе. Так, на основе полученных данных они разработали принципы создания Красной книги почв территории Ростовской области. Конечная же цель их изысканий — разработка методов сохранения потенциала почвенных ресурсов и повышение плодородия почв, например с помощью биопрепаратов, создаваемых с использованием метода метагеномного секвенирования ДНК.

Работа реализована в рамках проекта «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология» программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

По информации пресс-службы Южного федерального университета.

Фото предоставлены пресс-службой ЮФУ.

№6, 2023