изменение видового и функционального разнообразия

ИЗМЕНЕНИЕ ВИДОВОГО И
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО РАЗНООБРАЗИЯ
ПОЧВЕННОЙ МИКОБИОТЫ ПРИ
ПОВЫШЕНИИ ТЕМПЕРАТУР
(НА ПРИМЕРЕ ПОЧВ Г. МОСКВЫ)
Данилогорская А.А.,
Марфенина О.Е.
1
факультет Почвоведения
кафедра биологии почв
МГУ им. М.В. Ломоносова
ГРИБЫ – ВАЖНЫЙ
КОМПОНЕНТ НАЗЕМНЫХ
ЭКОСИСТЕМ:
 Играют огромную роль в
круговороте химических
элементов

Проводят разложение многих
устойчивых биополимеров
(целлюлоза, лигнина, кератина)

Почва – основной
резервуар грибов в
природе в ней
содержится
наибольшее
разнообразие и
высокая биомасса
грибов

Среди грибов имеется много видов
потенциальных патогенов растений и
животных, в т.ч. человека
2
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Оценка изменений функционального и
видового разнообразия почвенных
грибов в разных температурных
условиях в городских и фоновых почвах
в модельном эксперименте.
Рисунок Ивановой А.Е.
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:
Мало нарушенный
лесной участок (сосняк
неморальный)
Алешкинский лес,
СЗАО г. Москва.
Почва: дерновоподзолистая
типичная крайне
мелкая
неглубокоосветленная
глубоко оглеенная
легкосуглинистая на
покровных суглинках
Двор жилого дома, 40
лет, СЗАО г. Москва.
Почва: урбанозем
мелкий
среднесуглинистый на
покровных суглинках
3
Схема лабораторного эксперимента:
Грибная сукцессия
при разных
температурах:
Образцы почвы
Высушены и
просеяны
(сито 3 мм)
Помещены в
контейнеры
Увлажнение до
60% от полной
влагоёмкости
0
3
7
14
21
28
сутки
Термостатирование
при
10, 20, 30 и 35°С
1.Высев на
питательную
среду – изучение
видового
разнообразия
2. Метод МСТ
(мультисубстратое
тестирование) –
изучение
функционального
разнообразия
4
ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ:
ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТАЯ ПОЧВА
Численность культивируемых микроскопических
грибов в процессе сукцессии при разных
температурах
5
Структура комплексов культивируемых микромицетов в дерново-подзолистой
почве в процессе сукцессии в разных температурных условиях
20°С
тыс. КОЕ/г почвы
10°С
30°С
Психрофилы
0
7
14
21
сутки
28
35°С
Потенциально
патогенные
для человека
Патогены
растений
0
7
14
21
сутки
28
0
7
14
21
сутки
28
0
7
14
21
28
сутки
6
ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ:
УРБАНОЗЁМ
Численность культивируемых микроскопических
грибов в процессе сукцессии при разных
температурах
7
Структура комплексов культивируемых микромицетов в урбанозёме в процессе
сукцессии в разных температурных условиях
20°С
10°С
30°С
Патогены
растений
тыс. КОЕ/г почвы
Психрофилы
0
7
14
21
сутки
35°С
28
0
7
14
сутки
21
28
0
7
14
сутки
21
28
0
7
Потенциально
патогенные
для человека
14
сутки
21
8
28
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ
РАЗНООБРАЗИЕ:
Количество органических
субстратов, потребляемых
микроскопическими грибами в
процессе сукцессии при разных
температурах
Дерново-подзолистая почва
20
кол-во субстратов
кол-во субстратов
20
15
15
10
10
5
0
Урбанозём
-1 0
3
67
13 14
10°C
сутки
20°C
20 21
30°C
2728
35°C
5
0
-1 0
3
6 7
10°C
13 14
20 21
сутки
20°C
30°C
2728
35°C
9
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ:
Наиболее потребляемые субстраты
из каждой исследованной группы
(сахара, аминокислоты, другие вещества)
для дерново-подзолистой почвы и урбанозёма
в процессе всей сукцессии
в соответствие с ранговым распределением
Тем-ра
Почва
10°С
20°С
30°С
35°С
Дерновоподзолистая
почва
Ацетилглюкозамин
Глутамин
Мальтоза
Ацетилглюкозамин Янтарная
кислота
Глутамин
Глюкоза
Мальтоза
Глутамин
Мальтоза
Глутамин
Ацетилглюкозамин
Урбанозём
Сахароза
Ацетилглюкозамин
Аланин
Глюкоза
Сахароза
Ацетилглюкозамин Глутамин
Крахмал
Аланин
Ацетилглюкозамин
Мальтоза
Аланин
10
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ
РАЗНООБРАЗИЕ:
Интенсивность колонизации
субстратов культивируемыми
микроскопическими грибами в
процессе сукцессии при разных
температурах
Дерново-подзолистая почва
Урбанозём
25,0
суммарная оптическая плотность
суммарная оптическая плотность
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
-1
0
3
6
10°C
7
14
13 сутки
20°C
30°C
20
21
35°C
28
27
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
-1
0
3
6
10°C
7
14
13
сутки
20°C
20
30°C
21
27
35°C
11
28
Функциональные спектры почвенных грибных сообществ
(анализ главных компонент)
Дерново-подзолистая почва
Урбанозём
Начало
8
эксперимента
10оС
20оС
30оС
Начало
8
эксперимента
35оС
35оС
30оС
7
6
6
5
4
4
202020
20
20 10
35 20 35
35
3535
3510
10
2010 10
1035
35 10 10
3030
2
0
3
2
0
-1
Factor 2: 8,02%
Factor 2: 12,14%
20 35
20
10 20 30
35 103030
30
20 30
35
10
201010
10
30
1035
35 30
10
20
3520
3535
1
30
-2
-4
-6
-8
-10
-10
20оС
10оС
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-10
10
-8
-6
-4
-2
Factor 1: 24,60%
Конец
8
эксперимента
20 оС
10 оС
0
2
4
6
8
10
Factor 1: 37,39%
Конец
8
эксперимента
7
35 оС
30 оС
6
10оС
20оС
30оС
35оС
6
5
4
10
20 10
2010 10
10
10
20
2020
10
20 20
35
35
35
35
35
35
35
30
35
2
0
-2
4
3
1
0
30
-1
Factor 2: 8,02%
Factor 2: 12,14%
3030
30
30
30
-4
-6
-8
-10
-10
-2
-6
-4
-2
0
Factor 1: 24,60%
2
4
6
8
10
30
30
-3
-4
-5
12
-6
-7
-8
-10
-8
35
10
10
35 35
10 10
35 1010
20 20 20
20 20
20
35
30
30
35
35
10
35
20 30
30
1030
2
-8
-6
-4
-2
0
2
Factor 1: 37,39%
4
6
8
10
Сравнение функциональных спектров почвенных грибных сообществ
дерново-подзолистой почвы (дпп) и урбанозёма (урб) в начале эксперимета:
анализ главных компонент.
урб 10оС
урб 20оС
дпп 10оС
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
у рб
у рбуурб
рб
2
1
0
-1
Factor 2: 13,27%
-2
2
рб
у рб
уурб
0
у рб
-1
-3
-4
-5
-6
-10
у рб уурб
рб
у рбу рбу рб
у рб
-2
-3
-4
-5
-10
-8
8
Начало
эксперимента
-6
-8
-6
-4
-2
0
2
4
Factor 1: 25,94%
урб 30оС
дпп 30оС
6
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
Factor 1: 25,94%
урб 35оС
дпп 35оС
7
7
6
дпп
5
6
дпп
5
4
4
дпп
3
3
дпп
2
1
0
дпп дпп
-2
дпп
у рб
у рб
у рб
2
у рб
у рб
0
-4
-5
-6
-4
-2
0
Factor 1: 25,94%
2
дпп
-1
у рб
у рб
-3
-8
дпп
1
Factor 2: 13,27%
Factor 2: 13,27%
-1
-6
-10
дппдпп
дпп
дпп
дпп
дпп
дпп
1
Factor 2: 13,27%
дпп
дпп
дпп
дпп
дпп
дпп
дпп
дпп
дпп 20оС
4
6
8
-2
у рб
у рб
дпп
дпп дпп
дппдпп
дпп
рб
уурб
у рб
у рб
у рб
у рб
13
-3
-4
-5
-6
-10
-8
-6
-4
-2
0
Factor 1: 25,94%
2
4
6
8
Заключение:
1. Таким образом, было установлено, что температуры 10° и 20°С не
оказывают существенного влияния на грибные комплексы изученных почв.
2. Температура 30°и 35°С приводит к изменениям грибных комплексов в
обеих почвах.
3. В обоих случаях повышенная температура в приводит к существенному
изменению исходного грибного сообщества что проявляется в:увеличении присутствия адаптированных к высоким температурам и не
встречающихся при 10° и 20°С потенциально потогенных грибов.
4. Повышенная температура оказала влияние и на функциональное состояние
грибных комплексов, что проявлялось в изменении числа, набора наиболее
потребляемых органических субстратов, а также в интенсивности их
колонизации грибами. Отмечено сближение функциональных спектров
микобиоты исследованных почв при повышенных температурах.
5. По нашим предварительным данным, микобиота городской почвы больше
адаптирована к повышенным температурам по сравнению с фоновой
почвой.
14
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
16
Ward`s method
Euclidean distances
10 - 0
20 - 0
10 - 21
10 - 7
10 - 14
10 - 28
20 - 7
20 - 28
30 - 7
30 - 0
20 - 21
20 - 14
30 - 21
30 - 14
30 - 28
35 - 0
35 - 7
35 - 21
35 - 28
35 - 14
0
20
40
60
80
100
120
(Dlink/Dmax)*100
Ward`s method
Euclidean distances
10 - 0
20 - 0
35 - 0
30 - 0
10 - 28
20 - 28
20 - 21
30 - 7
30 - 14
10 - 7
10 - 14
10 - 21
20 - 7
30 - 21
35 - 7
30 - 28
20 - 14
35 - 14
35 - 21
35 - 28
17
0
20
40
60
(Dlink/Dmax)*100
80
100
120
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ
РАЗНООБРАЗИЕ:
Интенсивность колонизации
ацетилглюкозамина
культивируемыми
микроскопическими грибами в
процессе сукцессии при разных
температурах
Дерново-подзолистая почва
оптическая плотность
оптическая плотность
2,0
Урбанозём
2,00
1,50
1,5
1,00
1,0
0,50
0,5
0,0
-1
0
3
10°C
6
7
14
21
28
13
20
27
сутки
20°C
30°C
35°C
0,00
-1 0
3
6 7
10°C
13 14
сутки
20°C
20 21
30°C
27 28
35°C
18