1 подписчик
Метагеномика - как инструмент оценки почв для принятия агрономических решений
Биота почвы является неотъемлемой частью экосистемы почвы. Оценка статуса в моменте или мониторинг - важнейшая часть системы управления здоровьем почв.
Методы изучения микробиты почвы – от питательных сред к метагеномке
Долгое время изучение микробиоты почв ограничивалось методом культивирования на питательных средах – этот метод и сейчас является не только широко распространенным, но и постоянно развивающимся – побираются новые методы выделения и культивирования, совершенствуются системы интерпретации результатов анализа. Однако, еще в середине 1980-х годов стало понятно, что те микробные колонии, которые культивируются на чашках Петри, составляют лишь незначительную долю (0.1–5%) от общего разнообразия микроорганизмов в почве и начался поиск других более информативных методов. Одним из них стал -метагеномный анализ. Впервые термин “метагеномика” был предложен в 1998 г.с целью обозначить исследования, в которых проводится анализ коллективных геномов, полученных из образцов окружающей среды. Метагеномика - анализ совокупных геномов сообщества организмов.
Метагеномный подход стал возможен благодаря развитию высокопроизводительного секвенирования – современных технологий «прочитывания» нуклеотидной последовательности ДНК, позволяющих анализировать крупные объемы генетической информации. Наиболее популярен в метагеномных исследованиях анализ гена 16S рРНК, на строении которого основана современная филогенетическая классификация прокариотических организмов.
С помощью метагеномного анализ определяется статус микробиоты в медицине/ветеринарии. Выделение из почвы требует учет дополнительных нюансов
: 1) неоднородность почвенного покрова, неравномерное размещение микроорганизмов в почвенных агрегатах и возникающая в связи с этим проблема репрезентативности почвенных образцов; 2) адсорбция клеток на почвенных частицах, ингибирование амплификации присутствующими в почве гуминовыми веществами и проблема экстракции и очистки ДНК; 3) высокое разнообразие сообществ, их разный физиологический статус и наличие внеклеточной ДНК.
Еще одной особенностью почв является неоднородность условий внутри почвенных агрегатов. Твердые частицы и агрегаты делят почву на многочисленные частично или полностью изолированные микрозоны, в которых могут создаваться контрастные условия. В пределах агрегатов могут параллельно сосуществовать сотни и тысячи таких микрозон . Микроорганизмы заселяют эти ниши в соответствии со своими потребностями в питании и выживании, что приводит к неравномерному распределению микробиома внутри почвенных агрегатов . Дизайн методики должен учитывать неоднородность почвенного покрова и неоднородное распределение микроорганизмов на поверхности/внутри почвенных агрегатов, чтобы установить количество повторности, достаточное для получения корректных результатов.
Метагеномика – часть структурно-функциональный ряда
Для получения объективной информации предлагается использовать комплексный подход:
– Метагеномный подход потенциально определяет всю генетическую информацию микробиома, в том числе о покоящихся формах и отмерших микроорганизмах.
– Анализ биомаркеров позволяет оценивать и сравнивать состав микробиома, функционирующий на данный момент.
– Анализ ферментативной активности дает информацию об актуальной функциональности почв, но не позволяет определять таксономический состав микробиома.
2 минуты
8 ноября 2023