Preview

Вестник Московского университета. Серия 16. Биология

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Влияние суспензии клеток микроводоросли Chlorella vulgaris IPPAS C-1 (Chlorophyceae) на биологическую активность и микробиом почвы при возделывании фасоли

Полный текст:

Аннотация

В настоящее время остро стоит проблема дефицита сырья для химических фосфорных удобрений и снижения неблагоприятного воздействия их использования на окружающую среду. К перспективным направлениям ее решения относится использование биоудобрений из обогащенной фосфором суспензии клеток (биомассы) микроводорослей, однако многие фундаментальные аспекты влияния таких удобрений на биологическую активность и микробиом почв остаются неизвестными. Исследовали влияние биомассы микроводоросли Chlorella vulgaris IPPASC-1 (Chlorophyceae) на биологическую активность, эффективность ризобиальных и цианобактериальных биопрепаратов, а также на микробиом почвы при возделывании фасоли (Phaseolus vulgaris L.) сорта «Стрела», а также на общую и удельную урожайность этой культуры. Для почвы из ризосферы растения определяли актуальную азотфиксацию и денитрификацию, эмиссию двуокиси углерода и метана. Таксономическую структуру прокариотного сообщества почвы из ризосферы фасоли определяли методом высокопроизводительного секвенирования ампликонов фрагмента гена 16S рРНК на платформе Illumina. Метагеномные данные анализировали с помощью программных инструментов QIIME и VAMPS. Установили, что использование суспензии клеток C. vulgaris IPPASC-1 в качестве фосфорного биоудобрения не оказывает негативного влияния на биологическую активность почвы, не повышает уровень денитрификации и не вызывает значительного роста эмиссии «парниковых газов». При этом внесение биомассы хлореллы повышало уровень азотфиксации, но не снижало урожайность и не ослабляло действия ростостимулирующих биопрепаратов на основе ризобий и цианобактерий. Также не выявлено значительных изменений таксономического состава прокариот почвы из ризосферы. В целом, полученные результаты свидетельствуют об отсутствии негативного влияния внесения биомассы хлореллы на биологическую активность и микробиом почвы под фасолью. Как следствие, исследование показало принципиальную возможность замены химических удобрений фосфорными биоудобрениями из биомассы микроводорослей.

Об авторах

А. А. Кублановская
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Кублановская Анна Андреевна — аспирант кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-25-87



С. А. Хапчаева
ФИЦ «Биотехнологии РАН», Российская академия наук
Россия

Хапчаева Софья Арсеновна — младший научный сотрудник группы альгобиотехнологии Института биохимии им. А.Н. Баха ФИЦ «Биотехнологии РАН».

119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33, стр. 2, тел.: 8-495-952-33-09



В. С. Зотов
ФИЦ «Биотехнологии РАН», Российская академия наук
Россия

Зотов Василий Сергеевич — кандидат биологических наук, руководитель группы Института биохимии им. А.Н. Баха ФИЦ «Биотехнологии РАН».

119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33, стр. 2, тел.: 8-495-952-33-09



П. А. Зайцев
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Зайцев Петр Андреевич — аспирант кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-25-87



Е. С. Лобакова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Лобакова Елена Сергеевна — доктор биологических наук, профессор кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-41-69



А. Е. Соловченко
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Соловченко Алексей Евгеньевич — доктор биологических наук, профессор кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-25-87



Список литературы

1. Daneshgar S., Callegari A., Capodaglio A., Vaccari D. The potential phosphorus crisis: resource conservation and possible escape technologies: a review // Resources. 2018. Vol. 7. N 2: 3

2. Melia P.M., Cundy A.B., Sohi S.P., Hooda P.S., Busquets R. Trends in the recovery of phosphorus in bioavailable forms from wastewater // Chemosphere. 2017. Vol. 186. P. 381-395.

3. Solovchenko A., Verschoor A.M., Jablonowski N.D., Nedbal L. Phosphorus from wastewater to crops: An alternative path involving microalgae // Biotechnol. Adv. 2016. Vol. 34. N 5. P. 550-564.

4. Mulbry W., Westhead E.K., Pizarro C., Sikora L. Recycling of manure nutrients: use of algal biomass from dairy manure treatment as a slow release fertilizer // Bioresource Technol. 2005. Vol. 96. N 4. P. 451-458.

5. Schreiber C., Schiedung H., Harrison L. et al. Evaluating potential of green alga Chlorella vulgaris to accumulate phosphorus and to fertilize nutrient-poor soil substrates for crop plants // J. Appl. Phycol. 2018. Vol. 30. N 5. P. 2827-2836.

6. Kuznetsov A.G., Pogosyan S.I., Konyukhov I.V., Vasilieva S.G., Lukyanov A.A., Zotov V.S., Nedbal L., Solovchenko A.E. Possibilities of optical monitoring of phosphorus starvation in suspensions of microalga Chlorella vulgaris IPPAS C-1 (Chlorophyceae) // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2018. Vol. 73. N. 3. P. 118-123.

7. Solovchenko A., Khozin-Goldberg I., Selyakh I. et al. Phosphorus starvation and luxury uptake in green microalgae revisited // Algal Res. 2019. Vol. 43: 101651.

8. Дерюгин И.П., Кулюкин А.Н. Питание и удобрение овощных культур. М.: Изд-во МСХА, 1998. 326 с.

9. Kublanovskaya A., Chekanov K., Solovchenko A., Lobakova E. Cyanobacterial diversity in the algal-bacterial consortia from Subarctic regions: new insights from the rock baths at White Sea Coast // Hydrobiologia. 2019. Vol. 830. N 1. P. 17-31.

10. Bates S.T., Berg-Lyons D., Caporaso J.G., Walters W.A., Knight R., Fierer N. Examining the global distribution of dominant archaeal populations in soil // ISME J. 2011. Vol. 5. P. 908-916.

11. Caporaso J.G., Kuczynski J., Stombaugh J. et al. QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data // Nat. Methods. 2010. Vol. 7. P. 335-336.

12. Huse S.M., Welch D.B.M., Voorhis A., Shipunova A., Morrison H.G., Eren A.M., Sogin M. L. VAMPS: a website for visualization and analysis of microbial population structures // BMC Bioinformatics. 2014. Vol. 15: 41.

13. Yilmaz P., Parfrey L.W., Yarza P., Gerken J., Pruesse E., Quast C., Schweer T., Peplies J., Ludwig W., Glockner F.O. The SILVA and «all-species living tree project (LTP)» taxonomic frameworks // Nucleic Acids Res. 2013. Vol. 42. N D1. P. D643-D648.

14. Horn H.S. Measurement of «overlap» in comparative ecological studies // Am. Nat. 1966. Vol. 100. N 914. P. 419-424.

15. Smith K.A., Ball T., Conen F., Dobbie K.E., Massheder J., Rey A. Exchange of greenhouse gases between soil and atmosphere: interactions of soil physical factors and biological processes // Eur. J. Soil Sci. 2003. Vol. 54. N 4. P. 779-791.

16. Chang H.X., Haudenshield J.S., Bowen C.R., Hartman G.L. Metagenome-wide association study and machine learning prediction of bulk soil microbiome and crop productivity // Front. Microbiol. 2017. Vol. 8: 519.

17. Ofek M., Hadar Y., Minz D. Ecology of root colonizing Massilia (Oxalobacteraceae) // PloS One. 2012. Vol. 7. N 7: e40117.

18. Perez-Jaramillo J.E., Carriyn V.J., Bosse M., Fe^o L.F., de Hollander M., Garcia A.A., Ramirez C.A., Mendes R., Raaijmakers J.M. Linking rhizosphere microbiome composition of wild and domesticated Phaseolus vulgaris to genotypic and root phenotypic traits // ISME J. 2017. Vol. 11. N 10. P. 2244-2257.

19. Campisano A., Albanese D., Yousaf S., Pancher M., Donati C., Pertot I. Temperature drives the assembly of endophytic communities’ seasonal succession // Environ. Microbiol. 2017. Vol. 19. N 8. P. 3353-3364.

20. Novello G., Gamalero E., Bona E., Boatti L., Mignone F., Massa N., Cesaro P., Lingua G., Berta G. The rhizosphere bacterial microbiota of Vitis vinifera cv. pinot noir in an integrated pest management vineyard // Front. Microbiol. 2017. Vol. 8: 1528.

21. Beck D.P., Materon L.A., Afandi F. Practical Rhizobium-legume technology manual. Technical manual No. 19. Aleppo: ICARDA, 1993. 389 pp.

22. Мишустин Е.Н. Клубеньковые бактерии и инокуляционный процесс. М.: Наука, 1973. 149 с.

23. Fahrbach M., Kuever J., Remesch M., Huber B.E., Kampfer P., Dott W., Hollender J. Steroidobacter denitrificans gen. nov., sp. nov., a steroidal hormonedegrading gammaproteobacterium // Int. J. Syst. Evol. Micr. 2008. Vol. 58. N 9. P. 2215-2223.

24. Kalyuzhnaya M.G., Beck D.A., Suciu D., Pozhitkov A., Lidstrom M.E., Chistoserdova L. Functioning in situ: gene expression in Methylotenera mobilis in its native environment as assessed through transcriptomics // ISME J. 2010. Vol. 4. N 3. P. 388-398.


Для цитирования:


Кублановская А.А., Хапчаева С.А., Зотов В.С., Зайцев П.А., Лобакова Е.С., Соловченко А.Е. Влияние суспензии клеток микроводоросли Chlorella vulgaris IPPAS C-1 (Chlorophyceae) на биологическую активность и микробиом почвы при возделывании фасоли. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2019;74(4):284–293.

For citation:


Kublanovskaya A.A., Khapchaeva S.A., Zotov V.S., Zaytsev P.A., Lobakova E.S., Solovchenko А.E. The effect of the microalga Chlorella vulgaris IPPAS C-1 (Chlorophyceae) biomass application on yield, biological activity, and the microbiome of the soil during bean growing. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2019;74(4):284–293. (In Russ.)

Просмотров: 41


ISSN 0137-0952 (Print)