Таксономическая структура бактериальных сообществ ризосферной почвы под растениями верховых болот

Аннотация

Впервые методом высокопроизводительного секвенирования гена 16S рРНК изучено соотношение крупных таксонов и родовой спектр бактерий в бактериальных сообществах ризосферной почвы под растениями верховых болот. Установлено доминирование ацидобактерий и альфа-протеобактерий при низком содержании других таксонов (< 10%). Среди обнаруженных родов бактерий преобладают представители филумов Acidobacteria и Actinobacteria, а также класса Alphaproteobacteria филума Proteobacteria. Выявлены общие роды бактерий в ризосферной почве под растениями и в поверхностных слоях верхового торфа. Представители большинства родов адаптированы к росту в кислой среде и при низких температурах, использованию сахаров, полисахаридов, ароматических соединений, органических и аминокислот. Широко представленные в бактериальных сообществах бактерии родов Cytophaga и Acidothermus способны к деструкции целлюлозы, рода Occallatibacter - хитина, рода Nocardia - гумусовых веществ и лигнина.

Литература

1. Данилова О.В., Белова С.Э., Гагаринова И.В., Дедыш С.Н. Состав микробного сообщества и разнообразие микроорганизмов болота субарктической зоны России // Микробиология. 2016. Т. 85, № 5.

2. Добровольская Т.Г., Головненко А.В., Звягинцев Д.Г. и др. Функционирование микробных комплексов верховых торфяников — анализ причин медленной деструкции торфа. М., 2013.

3. Добровольская Т.Г., Головненко А.В., Панкратов Т.А. и др. Оценка бактериального разнообразия почв: эволюция подходов и методов // Почвоведение. 2009. № 10.

4. Зенова Т.М., Звягинцев Д.Г. Разнообразие актиномицетов в наземных экосистемах. М., 2002.

5. Иванова Г.И., Кузьмина Н.П., Исаев А.П. Микробиологическая характеристика мерзлотных почв острова Тит-Ары (Якутия) // Сибир. экол. журн. 2012. № 6.

6. Кулиневская И. С., Панкратов Т.А., Дедыш С.Н. Выявление представителей Planctomycetes в сфагновых болотах с использованием молекулярных и культуральных подходов // Микробиология. 2006. Т. 75, № 3.

7. Курапова А.И., Зенова Г.М., Судницын И.И. и др. Термотолерантные и термофильные актиномицеты почв зоны пустынных степей Монголии // Микробиология. 2012. Т. 81, № 1.

8. Лысак Л.В., Лапыгина Е.В. Разнообразие бактериальных сообществ городских почв // Почвоведение. 2018. № 9.

9. Манунарова Н.А. Гидролитические прокариотные комплексы наземных экосистем. М., 2014.

10. Tennep Е.З. Микроорганизмы рода Nocardia и разложение гумуса. М., 2018.

11. Bondoso J., Albuquerque L., Nobre M.F. et al. Aquisphaera giovannonii gen. nov., sp. nov., a planctomycetes isolated from a freshwater aquarium // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2011. Vol. 61, N 12.

12. Bragina A., Berg C., Cardinale M. et al. Sphagnum mosses harbour highly specific bacterial diversity during their whole lifecycle // ISME J. 2012. N 6.

13. Bragina A., Berg C., Berg G. The core microbiome bonds the Alpine bog vegetation to a transkingdom metacommunity // Molec. Ecol. 2015. Vol. 24.

14. Chin K.J., Liesack W., Janssen P.H. Opitutus terrae gen. nov., sp. nov., to accommodate novel strains of the division “Verrucomicrobia” isolated from rice paddy soil // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2001. Vol. 51.

15. Dedysh S.N. Cultivating uncultured bacteria from northern wetlands: knowledge gained and remaining gaps // Front. Microbiol. 2011. N 2. doi:10.3389/fmicb.2011.00184

16. Dedysh S.N., Pankratov T.A., Belova S.E. et al. Phylogenetic analysis and in situ identification of Bacteria community composition in an acidic Sphagnum peat bog // Appl. Environ. Microbiol. 2006. Vol. 72, N 3.

17. Falagan C., Johnson D.B. Acidibacterferrireducens gen. nov., sp. nov.; an acidophilic ferric iron-reduction gammaproteobacterium // Extremophilus. 2014. Vol. 18, N 6.

18. Foesel B.U., Mayer S., Luckner M. et al. Occallatibacter riparius gen. nov., sp. nov. and Occallatibacter avannae sp. nov., acidobacteria isolated from Namibian soils, and emended description of the family Acidobacteriaceae // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2016. Vol. 66, N 1.

19. Jones F.P., Clark I.M., King R. et al. Novel European free-living, non-diazotrophic Bradyrhizobium isolates from contrasting soils that lack nodulation and nitrogen fixation genes — a genome comparison // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. Article number: 25858.

20. Kampfer P., Young C.C., Arun A.B. et al. Pseudolabrys taiwanensis gen. nov., sp. nov., an alphaproteobacterium isolated from soil // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2006. Vol. 56, N 10.

21. Kishimoto N., Kosako N., Wakao N. et al. Transfer of Acidiphilium facilis and Acidiphilium aminolytica to the genus Acidocella gen. nov., and emendation of the genus Acidiphilium // Syst. Appl. Microbiol. 1995. Vol. 18, N 1.

22. Kulichevskaya I.S., Danilova O.V, Tereshina V.M. et al. Descriptions of Roseiarcus fermentans gen. nov., sp. nov., a bacteriochlorophyll containing fermentative bacterium phylogenetically related to alphaproteobacterial methanotrophs, and of the family Roseiarcaceae fam. nov. // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2014. Vol. 64.

23. Kulichevskaya I.S., Ivanova A.O., Baulina O.l. et al. Singulisphaera acidiphila gen. nov., sp. nov., a nonfilamentous, Isosphaera-like planctomycete from acidic northern wetlands // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2008. Vol. 58, N5.

24. Kulichevskaya I.S., Kostina L.A., Valaskova V.W. et al. Acidicapsa borealis gen. nov., sp. nov. and Acidicapsa ligni sp. nov., subdivision 1 Acidobacteria from Sphagnum peat and decaying wood I I Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2012. Vol. 62, N7.

25. Kulichevskaya I.S., Pankratov T.A., Dedysh S.N. Detection of representatives of the Planctomycetes in Sphagnum peat bogs by molecular and cultivation approaches // Microbiology. 2006. Vol. 75.

26. Kulichevskaya I.S., Suzina N.E., Liesack W., Dedysh S.N. Bryobacter aggregatus gen. nov., sp. nov., a peat-inhabiting, aerobic chemoorganotroph from subdivision 3 of the Acidobacteria 11 Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2010. Vol. 60.

27. Leys N.M., Ryngaert A., Bastiaens L. et al. Occurrence and community composition of fast-growing Mycobacterium in soils contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons // FEMS Microbiol. Ecol. 2005. Vol. 51, N 3.

28. Mohagheghi A. Isolation and characterization of Acidothermus cellulolyticus gen. nov., sp. nov., a new genus of thermophilic, acidophilic, cellulolytic bacteria // Int. J. Syst. Bacteriol. 1986. Vol. 36.

29. Monciardini P., Cavaletti L., Schumann P. et al. Conexibacter woesei gen. nov., sp. nov., a novel representative of a deep evolutionary line of descent within the class Actinobacteria // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2003. Vol. 53, N 2.

30. Okamura K., Kawai A., Yamada T. et al. Acidipila rosea gen. nov., sp. nov., an acidophilic chemoorganotrophic bacterium belonging to the phylum Acidobacteria // FEMS Microbiology Letters. 2011. Vol. 317, N 2. doi.org/ 10.1111/j. 1574-6968.2011.02224.x

31. Pankratov T.A., Dedysh S.N. Granulicella paludicola gen. nov., sp. nov., G.pectinivovorans sp. nov., G. aggregans sp. nov. and G. rosea sp. nov., novel acidophilic, polymer-degrading acidobacteria from Sphagnum peat bogs // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2010. Vol. 60.

32. Pankratov Т.А., Serkebaeva Y.M., Kulichevskaya LS. et al. Substrate-induced growth and isolation of Acidobacteria from acidic Sphagnum peat // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2008. Vol. 2.

33. Pankratov T.A., Tindall B.J., Liesack W., Dedysh S.N. Mucilaginibacter paludis gen. nov., sp., nov., and Mucilaginibacter gracilis, pectinxylan and laminarindegrading members of the family Sphingobacteraceae from acidic Sphagnum peat bog 11 Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2007. Vol. 57, N 10.

34. Sangwan P., Chen X., Hugenholtz P., Janssen P.H. Chthoniobacter flavus gen. nov., sp. nov., the First Pure Culture Representative of Subdivision Two, Spartobacteria classis nov., of the Phylum Verrucomicrobia // Appl. Environ. Microbiol. 2004. Vol. 70, N 10.

35. Seki T., Matsumoto A., Shimada R. et al. Conexibacter arvalis sp. nov., isolated from a cultivated field soil sample // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2012. Vol. 62, N 10.

36. Serkebaeva Y.M., Kim Y., Liesack W, Dedysh S.N. Pyrosequencing-based assessment of the Bacteria diversity in surface and subsurface peat layers of a northern wetland, with focus on poorly studied phyla and candidate divisions // PLOS ONE. 2013. Vol. 8, N 5: e63994. doi: 10.1371/journal.pone.0063994

37. Singleton D.R., Furlong M.A., Peacock A.D. et al. Solirubrobacterpauli gen. nov., sp. nov., a mesophilic bacterium within the Rubrobacteridae related to common soil clones I I Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2003. Vol. 53, N 2.

38. Sizova M. V., Panikov N.S., Spiridonova E.M. et al. Novel facultative anaerobic acidotolerant Telmatospirillum siberiense gen. nov., sp. nov. isolated from mesotrophic fen // Syst. Appl. Microbiol. 2007. Vol. 30, N 3.

39. Talia P., Sede S.M., Campos E. et al. Biodiversity characterization of cellulolytic bacteria present on native Chaco soil by comparison of ribosomal RNA genes // Res. Microbiol. 2012. Vol. 163, N 3.

40. Upton M. Combined molecular ecological and confocal laser scanning microscopic analysis of peat bog methanogen populations // FEMS Microbiol. Letters. 2000. Vol. 193, N 2.

41. Vaninsberghe D., Maas K.R., Cardenas E. et al. Non-symbiotic Bradyrhizobium ecotypes dominate North American forest soils // ISME J. 2015. Vol. 9.