Сучасні молекулярно-біологічні методи вивчення мікробного біому та метагеному ґрунтів аграрного використання
DOI:
https://doi.org/10.31073/acss86-17Ключові слова:
Мікроорганізми; Мікробний біом; Метагеном; ДНК; Ґрунт; Біорізноманіття; Молекулярно-біологічні методиАнотація
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 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.
Посилання
References
Patyka N.V., Kolodjazhnyi A.Yu., Borko Yu.P. 2016. Evaluation of metagenome and detection of the functionally significant polymorphisms of procaryotes of soil with using the method of pyrosequencing. "Microbial Biodiversity: current problems and solutions", Materials of Intern. scientific-practical. Conf. Astana. P. 96-101.
Rastogi G. Sani R.K. 2011. Molecular Techniques to Assess Microbial Community Structure, Function, and Dynamics in the Environment. G. Rastogi. Microbes and Microbial Technology: Agricultural and Environmental Applications. Springer New York: 29-57.
Kolodjazhnyi O.Yu., Andronov E.E., Patyka M.V. 2014. The molecular-biological evaluation of prokaryotic complex of typical chernozem at the winter wheat growing. Zbirnyk naukovyh prac' NNC «Instytut zemlerobstva NAAN». № 1-2. P. 61–67. (Ukr.)
Patyka M.V., Kolodjazhnyi A.Yu., Ibatullin Р†.Р†. 2016. The evaluation of metagenome and detection of functionally significant polymorphisms of prokaryotes of soil by method of pyrosequencing. Mikrobiol. Z. 78(2):43-51. (Rus.)
Zhou J., Xia B., Huang H. 2004. Microbial Diversity and Heterogeneity in Sandy Subsurface Soils. Applied and environmental microbiology. 70 (3): 1723–1734.
Pynevych A.V. 2006. Microbiology. Biology of prokaryotes. S.-Peterb. Univ. T.1:356. (Rus.)
Sharpton T.J. 2014. An introduction to the analysis of shotgun metagenomic data. Front. Plant Sci. 5:209.doi: 10.3389/fpls.2014.00209.
Uroz S., Buee M., Murat C. et al. 2010. Pyrosequencing reveals a contrasted bacterial diversity between oak rhizosphere and surrounding soil. Environ.Microbiol. 2: 281–288.
Pershyna E., Tamazjan G., Dol'nyk A. et al. 2012. [Study ing the structur e of soil microbial community in saline soils by high-productive pyrosequencing]. Ecol. genetyka. 10 (2): 31 – 38.(Rus.)
GreenTringe S., Rubin E.M. 2005. Metagenomics: DNA sequencing of environmental samples. Nature reviews: Genetics. 6: 805–814.
Gadzalo Ya.M., Patyka N.V., Zarishnyak A.S.2015. Agrobiology of plant rhizosphere: monograph. K.: Agrarna nauka. (Rus.)
Amann R.I., Ludwig W., Schleifer K.H. 1995. Phylogenetic identification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation. Microbiol. Rev. 59:143–169.
Curtis T.P., Sloan W.T., Scannell J.W. 2002. Estimating prokaryotic diversity and its. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99: 10494–10499.
Hugenholtz P. 2002. Exploring prokaryotic diversity in the genomic era. Genome Biol. 3:Reviews0003.
Ghebremedhin B., Layer F., König W., König B. 2008. Genetic classification and distinguishing of Staphylococcus species based on different partial gap, 16 rRNA, hsp60, rpoB, sodA, and tufgene sequences. J. Clin. Microbiol. 46:1019–1025.
Muyzer G., Waal E.C.D., Uitterlinden A.G. 1993. Profiling of complex microbial populations by denaturing gradient gel electrophoresis analysis of polymerase chain reaction-amplified genes coding for 16S rRNA. Appl. Environ. Microbiol. 59:695–700.
Busse H, Denner E.B.M, Lubitz W.J. 1996. Classification and identification of bacteria: current approaches to an old problem. Overview of methods used in bacterial systematics. J. Biotechnol. 47: 3–38
Chabanjuk Ja.V. 2013. Molecular methods for studying the diversity of soil microorganisms. Agroekol. zhurnal. 3.:107–114. (Ukr.)
Mühling M., Woolven-Allen J., Murrell J.C., Joint I. 2008. Improved group-specific PCR primers for denaturing gradient gel electrophoresis analysis of the genetic diversity of complex microbial communities. ISME J. 2:379–392.
Franklin R.B. Taylor D.R., Mills A.L. 1999. Characterization of microbial communities using randomly amplified polymorphic DNA (RAPD). J. Microbiol. Methods. 35. P. 225–235.
Yang Y., Yao J., Hu S., Qi Y. 2000. Effects of agricultural chemicals on DNA sequence diversity of soil microbial community: a study with RAPD marker. Microb. Ecol. 39:72–79.
Smit E., Leeflang P., Wernars K. 1997. Detection of shifts in microbial community structure and diversity in soil caused by copper contamination using amplified ribosomal DNA restriction analysis. FEMS Microbiol. Ecol. 23:249–261.
Michel Jr., Marsh T.L., Reddy C.A. 2002. Characterization of microbial community structure during composting using analysis of terminal restriction fragment length polymorphisms of 16S pPHK genes. Microbiol. Composting. Heidelberg: Springer: 25–42.
Patyka N.V., Kruglov Ju.V., Tyhonovych Y.A., Patyka V.F. The length polymorphism profile of restrictive fragments (tRFLP) of a complex of procaryotic microorganisms in podsolic soils. Dop. NAN Ukrai'ny. 1: 187–192. (Rus.)
Patyka M.V., Tanchyk S.P., Kolodyazhnyi O.Yu. 2012. Formation of biodiversity and phylotypical structure of eubacterial chernozem complex at the winter wheat growing. Dop. NAN Ukrai'ny. 11: 163-171. (Ukr.)
Gentry T.J., Wickham G.S., Schadt C.W., He Z., Zhou J. 2006. Microarray applications in microbial ecology research. Microb. Ecol. 52:159–175.
He Z., Gentry T.J., Schadt C.W. et. al. 2007. GeoChip: a comprehensive microarray for investigating biogeochemical, ecological and environmental processes. ISME J. 1:67–77.
Metzker M.L. 2010. Sequencing technologies – the next generation. Nat. Rev. Genet. 11:31–46.
Patyka N.V., Kolodyazhnyi A.Yu., Bublyk N.A., Patyka T.I. 2017. Evaluationof Metagenomes and Detection of Functionally Significant Polymorphisms of Soil Prokaryotes Using the Pyrosequencing Method. J. of Nat.Sc. and Sust. Tec. 11 (1)
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Поширення статті здійснюється на умовах ліцензії відкритого доступу Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
