|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ФИЦ ПХФ и МХ РАН |
||
Устойчивость и метаболическая активность прокариотных сообществ почв в условиях дефицита влагиНИР
Stability and metabolic activity of soil prokaryotic communities under conditions of moisture deficit
- Руководитель НИР: Чепцов В.С.
- Участники НИР: Белов А.А.
- Подразделение: Кафедра биологии почв
- Срок исполнения: 1 января 2021 г. - 31 декабря 2022 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): МК-664.2021.1.4
- Номер ЦИТИС: 121111100104-7
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Почва и почвенный покров России как основа её устойчивого развития.
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: возможность эффективного ответа российского общества на большие вызовы
- ПН России: Рациональное природопользование
- Критическая технология России: Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения
-
Рубрики ГРНТИ:
- 34.27.17 Морфология и физиология микроорганизмов
- 34.27.23 Экология микроорганизмов
- 34.35.25 Биоценозы. Экосистемы
-
Ключевые слова:
прокариотные сообщества, метаболическая активность, экстремальные экосистемы, устойчивость к засухе, активность воды
drought tolerance, water activity, prokaryotic communities, metabolic activity, extreme ecosystems -
Описание:
Изучение изменения численности прокариот, таксономического состава и метаболической активности почвенных прокариотных сообществ в градиенте активности воды, выявление наименьших значений активности воды, при которых возможно размножение и метаболизм различных микробных таксонов in situ в условиях дефицита влаги.
-
Abstract:
Arid ecotopes are the most common terrestrial ecosystems, accounting for about 30% of the land surface, of which 7% are hyper-arid. In such ecotopes, microorganisms are in conditions of water shortage. Information about their functioning and participation in biospheric processes is rather limited. To date, quite a few studies have been carried out on the growth and reproduction of individual strains of microorganisms (including soil ones) on nutrient media under conditions of low water activities. At the same time, data on the activity and diversity of microbial complexes in situ in soil under conditions of low moisture availability are practically absent. The purpose of this study is to study changes in the number of prokaryotes, taxonomic composition and metabolic activity of soil prokaryotic communities in the gradient of water activity, to identify the lowest values of water activity at which the reproduction and metabolism of various microbial taxa in situ under conditions of moisture deficit is possible. Soil samples will be incubated in microcosms with a water activity of 1 to 0.63 for one year. They will be analyzed by gas chromatography (CO2), FISH, RT-PCR, cultivation on media with different water activity.
-
Планируемые результаты:
Будут выявлены изменения в биомассе, метаболической активности и структуре прокариотных комплексов в градиенте активности воды. Будут выявлены наименьшие значения активности воды, при которых возможно размножение и метаболизм различных таксонов in situ в породах различных экотопов. Будет проведено сравнение устойчивости микроорганизмов к дефициту доступной воды in situ и in vitro. Также будут выявлены различия в реакции микробных сообществ, формировавшихся в контрастных условиях среды - в жарком, умеренном и экстремально холодном климате. Наиболее устойчивые культивируемы микроорганизмы будут выделены в чистую культуру и сохранены для дальнейшего изучения.
-
Научный задел:
Научная деятельность участников проекта связана с изучением культивируемых бактериальных сообществ экстремальных (в том числе заргязненных) экосистем и реакций микробных комплексов и чистых культур бактерий на различные стрессовые воздействия. Ранее участниками проекта проводились исследования воздействия высоких доз ионизирующего излучения на микробные сообщества различных экстремальных почв и чистые культуры бактерий в условиях, имитирующих реголит Марса, по изучению бактериальных сообществ экстремальных грунтов и их стресс-толерантности in vitro, метаболической активности микроорганизмов в загрязненных почвах и разработки биоремедиативных подходов. Предлагаемый для проведения эксперимента по выявлению метаболической активности in situ метод инкубации при постоянном давлении паров воды был разработан участниками проекта и ранее был успешно использован при моделировании процессов растворения перхлоратов в почвах для выявления реакции микробных сообществ. Участники проекта владеют современными методами культуральной работы, поддержания физиологически стабильных бактериальных культур, молекулярно-биологическими, биохимическими и газо-хроматографическими методами исследования прокариот и их метаболической активности.
- Добавил в систему: Чепцов Владимир Сергеевич
Источник финансирования НИР
| грант Президента РФ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Этап 1 |
| Результаты этапа: Проведено культивирование бактерий из аридных почв и пород на плотных питательных средах с добавлением глицерина для создания различных значений активности воды в градиенте Aw 1–0.63. На основе морфологических характеристик выделено 355 штаммов бактерий. Выделенные штаммы депонированы в Астробиологическую коллекцию кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова. Среди выделенных культур доминировали бактерии различных видов рода Arthrobacter; при Aw ниже 1 также обнаружены представители родов Paenarthrobacter, Kocuria, Bacillus. Проведена инкубация образцов почв и пород (песок пустыни Сахара; песчаный грунт Воронежской области; древняя мерзлая порода Колымской низменности) в градиенте активности воды in situ 1-0.63 в течение года. Микробное дыхание обнаружено даже при наименьших исследованных значениях активности воды. | ||
| 2 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Этап 2 |
| Результаты этапа: Выявлены штаммы бактерий, способные к росту при Aw=0.91; обнаружено 38 штаммов бактерий, которые могут являться представителями не описанных видов бактерий; выявлено микробное дыхание in situ при Aw=0.63; выявлено увеличение доли актинобактерий в составе прокариотных комплексов in situ при понижении Aw. Полученные результаты свидетельствуют о сохранении актинобактериями метаболической активности in situ до значений Aw=0.63. Полученные данные указывают на эффективность применения питательных сред с пониженными значениями Aw для выделения бактерий ранее не описанных видов, а также на возможность обнаружения культивируемых бактерий семейства Microbacteriaceae, способных к росту при значениях Aw ниже 0.9. Результаты исследования могут быть применены при оценке участия микроорганизмов засушливых экотопов в глобальных круговоротах веществ, в том числе в контексте изменения климата и опустынивания, а также при прогнозировании влияния процессов опустынивания на биосферу. Штаммы микроорганизмов, выделенные в ходе исследования и сохраняющие активность в условиях дефицита доступной воды в дальнейшем могут быть детально изучены с точки зрения их применения в биотехнологических процессах. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".