Modern molecular methods to study the microbial biome and metagenome of agrarian soils
Сучасні молекулярно-біологічні методи вивчення мікробного біому та метагеному ґрунтів аграрного використання

M.V. Patyka, A.Yu. Kolodiazhnyi, Yu.P. Borko
2017 AgroChemistry and Soil Science  
1 Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ, Україна 2 Національний науковий центр «Інститут землеробства НААН», Чабани, Київська обл., Україна ІНФОРМАЦІЯ АНОТАЦІЯ Отримано 08.05.2017 Завдяки потужному розвитку молекулярно-біологічних методів з'явилася можливість досліджувати видову структуру змішаних культур та асоціацій мікроорганізмів у таких складних природних середовищах, як вода та ґрунт, не виділяючи їх у чисту культуру. За останні десятиліття розроблено
more » ... ліття розроблено низку підходів, що засновані на аналізі нуклеїнових кислот після прямого екстрагування із зразків ґрунту. Тому, метою роботи було характеризувати сучасні молекулярно-біологічні методи та підходи, застосування яких відкриває нове розуміння щодо філогенетичного та функціонального різноманіття мікробних угруповань у ґрунтах аграрного використання. Такі молекулярні підходи, як генетичний фінгерпринтінг, скринінг бібліотек клонованих генів, ДНК-мікрочіпи та метагеноміка вкрай важливі для об'єктивної, комплексної оцінки складу та структури мікробних угруповань ґрунту, що формуються під впливом різних агрозаходів. У статті коротко охарактеризовано досягнення останніх десятиліть у галузі молекулярної мікробної екології з акцентом на нових методах і підходах, що дозволяють виявляти реальне таксономічне різноманіття компонентів ґрунтового мікробного біому та нові функціональні гени мікроорганізмів з метою розуміння біогеохімічних процесів ґрунтоутворення та розкриття механізмів взаємодії в системі ґрунт -мікроорганізми -рослина. Отримано після доопрацювання 24.05.2017 Затверджено до друку 15.11.2017 Доступно онлайн 05.12.2017 Вступ Мікробні угруповання ґрунту є складними системами взаємодіючих організмів, надзвичайно різноманітними і численними за кількістю видів, функціональною складовою та екологічною роллю у навколишньому середовищі. Визначення структури мікробних комплексів є невід'ємною частиною детальної характеристики ґрунтів, включаючи процеси та фактори, що прямо, чи опосередковано впливають на їх особливості. Швидка реакція мікробного різноманіття (зміна видового складу, зниження видового різноманіття, диференціація чисельності різних фізіологічних груп) на фактори впливу є надійним діагностичним показником моніторингу стану ґрунтів за різних агрозаходів та погіршення якості екосистеми в цілому [1]. Класичні мікробіологічні методи, засновані на культивуванні мікроорганізмів, є важливими для дослідження екології ґрунтових мікроорганізмів, їх функціональної активності в природних екосистемах та агрофітоценозах, але вони мало інформативні в оцінці мікробного генетичного різноманіття шляхом відбору певної популяції мікроорганізмів [2]. З урахуванням останніх досягнень у галузі геноміки та технологій секвенування аналіз мікробного угруповання з використанням незалежних від культивування молекулярних методів поклав початок новій ері дослідження екології ґрунтових мікроорганізмів. Молекулярно-біологічні дослідження показали, що форми, які культивуються на поживних середовищах становлять 1-10 % від загальної кількості прокаріотних видів, присутніх у будь-якому окремому зразку ґрунту. На фоні невідомих видів, недостатнього вивчення пулу мікробних генів та генних продуктів функції більшості мікроорганізмів залишаються нез'ясованими [3]. Наразі існує багато молекулярних методів, заснованих на прямій екстракції та
doi:10.31073/acss86-17 fatcat:6srcyugz65a2rikpilbx7belay