Формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої

Проведено порiвняльний фiлогенетичний аналiз 16S рРНК еубактерiального комплексу чорнозему типового, що сформувався пiд впливом рiзних систем землеробства при вирощуваннi пшеницi озимої. Показано iстотну рiзницю впливу систем землеробства на формування домiнуючих фiлотипiв та їх структуру. Встановле...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2012
Автори:	Патика, М.В., Танчик, С.П., Колодяжний, О.Ю., Іванюк, М.Ф., Круглов, Ю.В., Мельничук, М.Д., Патика, Т.І.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2012
Назва видання:	Доповіді НАН України
Теми:	Біологія
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/84795
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої / М.В. Патика, С.П. Танчик, О.Ю. Колодяжний, М.Ф. Iванюк, Ю.В. Круглов, М.Д. Мельничук, Т.I. Патика // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2012. — № 11. — С. 163-171. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-84795
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-847952015-07-16T03:01:57Z Формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої Патика, М.В. Танчик, С.П. Колодяжний, О.Ю. Іванюк, М.Ф. Круглов, Ю.В. Мельничук, М.Д. Патика, Т.І. Біологія Проведено порiвняльний фiлогенетичний аналiз 16S рРНК еубактерiального комплексу чорнозему типового, що сформувався пiд впливом рiзних систем землеробства при вирощуваннi пшеницi озимої. Показано iстотну рiзницю впливу систем землеробства на формування домiнуючих фiлотипiв та їх структуру. Встановлено, що фiлогенетичне рiзноманiття грунтових мiкроорганiзмiв чорноземiв типових iстотно залежить вiд спрямування грунтових процесiв при аграрному використаннi. Проведен сравнительный филогенетический анализ 16S рРНК еубактериального комплекса чернозема типичного, сформировавшегося под влиянием различных систем земледелия при выращивании озимой пшеницы. Показана существенная разница влияния систем возделывания на формирование доминирующих филотипов и структуру их распределения. Установлено, что филогенетическое разнообразие почвенных микроорганизмов существенно зависит от направленности почвенных процессов при аграрном использовании. A comparative phylogenetic analysis of 16S rRNA eubacterial complex of typical chernozem formed under the influence of different farming systems in the cultivation of winter wheat is performed. Significant differences between farming systems in the formation of dominant genotypes and their structure are shown. It is established that the phylogenetic diversity of soil microorganisms depends essentially on the direction of soil processes in agricultural use. 2012 Article Формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої / М.В. Патика, С.П. Танчик, О.Ю. Колодяжний, М.Ф. Iванюк, Ю.В. Круглов, М.Д. Мельничук, Т.I. Патика // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2012. — № 11. — С. 163-171. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/84795 631.445.4/.46:633.11 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Біологія Біологія
spellingShingle	Біологія Біологія Патика, М.В. Танчик, С.П. Колодяжний, О.Ю. Іванюк, М.Ф. Круглов, Ю.В. Мельничук, М.Д. Патика, Т.І. Формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої Доповіді НАН України
description	Проведено порiвняльний фiлогенетичний аналiз 16S рРНК еубактерiального комплексу чорнозему типового, що сформувався пiд впливом рiзних систем землеробства при вирощуваннi пшеницi озимої. Показано iстотну рiзницю впливу систем землеробства на формування домiнуючих фiлотипiв та їх структуру. Встановлено, що фiлогенетичне рiзноманiття грунтових мiкроорганiзмiв чорноземiв типових iстотно залежить вiд спрямування грунтових процесiв при аграрному використаннi.
format	Article
author	Патика, М.В. Танчик, С.П. Колодяжний, О.Ю. Іванюк, М.Ф. Круглов, Ю.В. Мельничук, М.Д. Патика, Т.І.
author_facet	Патика, М.В. Танчик, С.П. Колодяжний, О.Ю. Іванюк, М.Ф. Круглов, Ю.В. Мельничук, М.Д. Патика, Т.І.
author_sort	Патика, М.В.
title	Формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої
title_short	Формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої
title_full	Формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої
title_fullStr	Формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої
title_full_unstemmed	Формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої
title_sort	формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Біологія
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/84795
citation_txt	Формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої / М.В. Патика, С.П. Танчик, О.Ю. Колодяжний, М.Ф. Iванюк, Ю.В. Круглов, М.Д. Мельничук, Т.I. Патика // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2012. — № 11. — С. 163-171. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.
series	Доповіді НАН України
work_keys_str_mv	AT patikamv formuvannâbíoríznomaníttâtafílotipovoístrukturieubakteríalʹnogokompleksučornozemutipovogopriviroŝuvannípšenicíozimoí AT tančiksp formuvannâbíoríznomaníttâtafílotipovoístrukturieubakteríalʹnogokompleksučornozemutipovogopriviroŝuvannípšenicíozimoí AT kolodâžnijoû formuvannâbíoríznomaníttâtafílotipovoístrukturieubakteríalʹnogokompleksučornozemutipovogopriviroŝuvannípšenicíozimoí AT ívanûkmf formuvannâbíoríznomaníttâtafílotipovoístrukturieubakteríalʹnogokompleksučornozemutipovogopriviroŝuvannípšenicíozimoí AT kruglovûv formuvannâbíoríznomaníttâtafílotipovoístrukturieubakteríalʹnogokompleksučornozemutipovogopriviroŝuvannípšenicíozimoí AT melʹničukmd formuvannâbíoríznomaníttâtafílotipovoístrukturieubakteríalʹnogokompleksučornozemutipovogopriviroŝuvannípšenicíozimoí AT patikatí formuvannâbíoríznomaníttâtafílotipovoístrukturieubakteríalʹnogokompleksučornozemutipovogopriviroŝuvannípšenicíozimoí
first_indexed	2025-07-06T11:55:32Z
last_indexed	2025-07-06T11:55:32Z
_version_	1836898512361488384
fulltext	УДК 631.445.4/.46:633.11 © 2012 М. В. Патика, член-кореспондент НААН України С. П. Танчик, О.Ю. Колодяжний, М. Ф. Iванюк, Ю.В. Круглов, член-кореспондент НААН України М. Д. Мельничук, Т. I. Патика Формування бiорiзноманiття та фiлотипової структури еубактерiального комплексу чорнозему типового при вирощуваннi пшеницi озимої (Представлено академiком НАН України Д.О. Мельничуком) Проведено порiвняльний фiлогенетичний аналiз 16S рРНК еубактерiального комплексу чорнозему типового, що сформувався пiд впливом рiзних систем землеробства при ви- рощуваннi пшеницi озимої. Показано iстотну рiзницю впливу систем землеробства на формування домiнуючих фiлотипiв та їх структуру. Встановлено, що фiлогенетичне рiзноманiття грунтових мiкроорганiзмiв чорноземiв типових iстотно залежить вiд спрямування грунтових процесiв при аграрному використаннi. Грунт є головним визначальним природним самовiдновлювальним ресурсом, який забез- печує життя на Землi, вiн є середовищем iснування живих органiзмiв, в першу чергу мiк- роорганiзмiв. Мiкробний ценоз — це один iз найрiзноманiтнiших i найпоширенiших типiв просторово-функцiональної органiзацiї живих угруповань на Землi. Мiкробiотi належить провiдна роль у функцiонуваннi рiзних екосистем, вони вiдiграють ключову роль в утво- реннi та еволюцiї грунтiв, формуваннi їх родючостi, метаболiзмi органiчної речовини, бiо- геохiмiчнiй трансформацiї хiмiчних елементiв [1]. Науково обгрунтоване врахування та функцiональне спрямування мiкробiологiчних факторiв у землеробствi є основою до пiдвищення потенцiйної та ефективної родючостi грунтiв. Для наукового обгрунтування екологiчно збалансованих систем землеробства особ- ливе значення має вивчення закономiрностей структури та функцiонально-просторового формування мiкробного ценозу грунту [2]. Дослiдження бiорiзноманiття та генетичного потенцiалу грунтових мiкроорганiзмiв має фундаментальне значення для розумiння бiогео- хiмiчних процесiв грунтоутворення i становить значний iнтерес для вирiшення прикладних питань в мiкробiологiї, екологiї, бiотехнологiї, землеробствi та рослинництвi [3]. Дослiдження в областi класичної грунтової мiкробiологiї показали, що чисельнiсть, бiо- маса i таксономiчна структура мiкробного комплексу грунту залежать вiд багатьох факто- рiв. Введення грунту в активне землекористування призводить до значних змiн мiкробної складової. Цi змiни накопичуються при тривалому сiльськогосподарському використаннi земель. Проте при тривалому землекористуваннi вплив усiх факторiв на формування мiк- робного комплексу i в цiлому на якiсть грунту не вивчено, а вiд цього залежить система заходiв, якi забезпечують гомеостаз грунтiв, а також їх високу продуктивнiсть [4, 5]. Разом з тим показано що, використовуючи класичнi методи грунтової мiкробiологiї, вдається врахувати не бiльше 10% грунтових мiкроорганiзмiв. Багато мiкроорганiзмiв не культивуються на елективних середовищах. Тому науковi знання в данiй областi мають вкрай обмежений характер [6]. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №11 163 Останнiми роками значного розвитку дiстали методи молекулярної бiологiї, зокрема, методи аналiзу загальної бактерiальної ДНК (ПЛР, ПЛР в реальному часi, полiморфiзм довжин рестрекцiйних фрагментiв та iн.), що iстотно розширили можливостi дослiдження генетичних ресурсiв мiкробного комплексу грунтiв аграрного використання [7]. Молеку- лярно-генетичнi методи дають змогу вивчити мiкробний ценоз на фiлогенетичному рiвнi та iдентифiкувати некультивованi (англ. — unculturable) i невiдомi (англ. — unknown) види грунтової мiкробiоти. Такi методи сприяють розвитку принципово нових можливостей в до- слiдженнях еубактерiального комплексу грунту [3]. Застосування молекулярно-генетичних методiв у грунтовiй мiкробiологiї показало, що в природних умовах iснування бiорiзнома- нiття i складнiсть мiкробних угруповань, як i їх просторово-функцiональна рiзнорiднiсть, значно ширша, нiж очiкувалося ранiше [1]. Для аналiзу еубактерiального комплексу мiкроорганiзмiв як фiлогенетичний маркер ви- користовується ген РНК малої субодиницi рибосоми (16S рРНК). В результатi вивчення первинної структури нуклеотидних послiдовностей 16S РНК створено велику мiжнародну базу даних (Gen Bank), яка постiйно доповнюється. Аналiз 16S рРНК дає можливiсть опи- сати фiлогенетичну структуру прокарiотичних угрупувань грунту i скласти уявлення про фiлотипове рiзноманiття бактерiй i архей, незалежно вiд того, культивуються чи не куль- тивуються вони на штучних поживних середовищах [4, 7]. Це є основою для подальшого розвитку дослiджень рiзноманiтних iзолятiв i некультивованих видiв мiкробних угрупу- вань грунту. Метою дослiдження було проведення порiвняльної оцiнки бiорiзноманiття та фiлотипо- вої структури еубактерiального комплексу чорнозему типового, що сформувався в процесi вирощування пшеницi озимої за рiзних систем землеробства. Матерiали та методи. Вивчення прокарiотного комплексу чорнозему типового прово- дили в стацiонарному польовому дослiдi кафедри землеробства та гербологiї ВСП НУБiП України “Агрономiчна дослiдна станцiя” спiльно з ДНУ ВНДI СГМ РАСГН (Санкт-Петер- бург, Росiя). Територiя дослiджуваного грунту знаходиться в правобережнiй частинi Лiсостепу Ук- раїни i входить до складу Бiлоцеркiвського грунтового району. Рельєф мiсцевостi рiвнин- ний. Грунт дiлянки — чорнозем типовий малогумусний, за гранулометричним складом — крупнопилуватий середнiй суглинок. Прокарiотний грунтовий комплекс дослiджували в перiод активної вегетацiї пшеницi озимої (Triticum durum) з верхнього (0–20 см) орного горизонту при застосуваннi рiзних систем землеробства: 1 — промислової (внесення 12 т/га гною, 300 кг/га NPK мiнераль- них добрив, iнтенсивний захист посiвiв вiд бур’янiв i шкiдливих органiзмiв); 2 — бiологiчної (внесення 24 т/га органiки без внесення промислових агрохiмiкатiв, використання комплекс- ного бiопрепарату для обробки насiння, бiологiчних засобiв захисту посiвiв), 3 — екологiчної (внесення 12 т/га гною, 6 т/га нетоварної частини урожаю, 6 т/га маси поживних сидератiв, 150 кг/га NPK мiнеральних добрив, обробка насiння комплексним бiопрепаратом, застосу- вання хiмiчних препаратiв за критерiєм еколого-економiчного порогу наявностi шкiдливих органiзмiв) [8]. Для оцiнки бiорiзноманiття мiкрофлори грунту застосовували метод аналiзу полiмор- фiзму довжин рестрикцiйних фрагментiв (англ. — terminal Restriction Fragment Length Polymorphism — tRFLP). Екстракцiю ДНК грунтових мiкроорганiзмiв виконували на основi методу J. J. Doyle, J. L. Doyle [6, 9], вiдповiдно адаптованого до чорноземних грунтiв. Вiзу- альну детекцiю отриманих зразкiв ДНК проводили пiсля електрофоретичного роздiлення 164 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №11 Рис. 1. Кiлькiсть тотальної ДНК грунтових органiзмiв чорнозему типового при вирощуваннi пшеницi озимої iз застосуванням рiзних систем землеробства в 1%-му агарозному гелi [9]. Подальше очищення зразкiв здiйснювали за D. Moreira [10] з певними модифiкацiями, що пов’язанi з очисткою великої кiлькостi гумiнових кислот, що мiстяться в чорнеземних грунтах та iнгiбують процес амплiфiкацiї. Кiлькiсну оцiнку то- тальної ДНК грунтових органiзмiв проводили за допомогою спектрофотометра Beckman DU 800. Полiмеразна ланцюгова реакцiя 16S рРНК виконувалась флуоресцентно-мiченим прай- мером Eu3 [10], отриманий ПЛР-продукт пiддавали рестрикцiї синтетичними ендонук- леазами HaeIII та MspI (обов’язковими i практично незамiнними iнструментами цього складного процесу). В автоматичному секвенаторi Beckman CEQ 8000 визначали iнтен- сивнiсть флуоресценцiї кожного пiка, що пропорцiйний кiлькостi геному ДНК i вiдповiдає таксономiчнiй одиницi певного прокарiотного органiзму. Для фiлотипової iдентифiкацiї профiлiв tRFLP застосовували програму TRFLP Frag- sort, на основi iдентифiкованих фiлотипiв за 16S еубактерiальної рРНК проводили фiлоге- нетичний аналiз за допомогою комп’ютерної програми Vector NTI. Для екологiчної харак- теристики структури еубактерiального комплексу чорнозему типового, на основi профiлiв tTRFLP, використовували екологiчнi iндекси домiнування Сiмпсона i рiзноманiття Шен- нона [11]. Результати та їх обговорення. На стадiї видiлення тотальної ДНК грунтових орга- нiзмiв чорнозему типового при вирощуваннi пшеницi озимої iз застосуванням рiзних систем землеробства показано iстотну рiзницю мiж ними (рис. 1). Кiлькiсть тотальної ДНК при застосуваннi промислової системи землеробства станови- ла 10,73 мг/мл, була вищою при застосуваннi бiологiчної системи — 12,13 мг/мл i найвищою при застосуваннi екологiчної системи землеробства — 18,20 мг/мл, що свiдчить про пiдвище- ну бiологiчну активнiсть та вiдповiдне збiльшення бiомаси мiкроорганiзмiв. Отриманi данi вказують на позитивний вплив науково обгрунтованого одночасного внесення органiчної ре- човини та мiнеральних добрив на бiологiчний потенцiал грунтових органiзмiв. Прiоритетне використання промислової системи та агрохiмiкатiв призводить до зниження генетичних ресурсiв прокарiотiв чорнозему типового. Попереднiй аналiз профiлiв tRFLP прокарiот грунту показав, що при вирощуваннi пше- ницi озимої iз застосуванням рiзних систем землеробства формуються еубактерiальнi ком- плекси, що вiдрiзняються як за кiлькiстю виявлених таксономiчних одиниць, так i за струк- турою їх розподiлу (рис. 2). Так, структура профiлю при застосуваннi промислової системи землеробства iстотно вiдрiзняється вiд екологiчної та бiологiчної систем i має значно меншу кiлькiсть прокарiот, що свiдчить про умови, якi призводять до зниження рiзноманiття домi- ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №11 165 Рис. 2. Профiлi структури еубактерiального комплексу чернозему типового пiд пшеницею озимою при зас- тосуваннi рiзних систем землеробства (профiль tRFLP, праймер Eu3 ; вiсь ординат — дiапазон розмiру 60–700 п. н.; вiсь абсцис — iнтенсивнiсть флуоресценцiї; рестриктази — Hae III та Msp I ) нуючих видiв грунтових мiкроорганiзмiв. Мiкробний комплекс чорнозему типового при зас- тосуваннi екологiчної системи землеробства за структурою i рiвнем видового рiзноманiття прокарiотiв грунту має значну схожiсть з мiкроценозом, що сформувався при використан- нi бiологiчної системи. Це пiдтверджує iдентичнiсть систем землеробства по формуванню умов та грунтової родючостi за рахунок внесення органiчних добрив. Фiлогенетичнi дендрограми, побудованi на основi отриманих профiлiв tRFLP, свiдчать про iстотнi змiни фiлотипового рiзноманiття грунтових мiкроорганiзмiв при застосуваннi рiзних систем землеробства (рис. 3). Топологiя розподiлу прокарiотних фiлотипiв при вирощуваннi пшеницi озимої iз зас- тосуванням промислової системи землеробства показує наявнiсть семи домiнуючих фiлiв, що об’єднують 16 порядкiв грунтових прокарiот. Домiнуючими є прокарiоти, що нале- жать до фiлiв Proteobacteria та Firmicutes. Загалом, структура еубактерiального комплек- су, що сформувався при застосуваннi промислової системи землеробства, нараховує 101 домiнуючий фiлотип, бiльшу частину з яких складають некультивованi мiкроорганiзми (58,42%). 166 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №11 Рис. 3. Фiлотипова структура еубактерiального комплексу чорнозему типового при вирощуваннi пшени- цi озимої у короткоротацiйнiй сiвозмiнi: а — промислова система землеробства; б — екологiчна система землеробства; в — бiологiчна система землеробства При застосуваннi екологiчної системи землеробства склалися умови, що сприяли знач- ному збiльшенню видового рiзноманiття до 394 домiнуючих фiлотипiв, 46% з яких скла- дають некультивованi органiзми, що об’єднують 16 фiлiв. Зазначимо, що спостерiгається збiльшення рiзноманiття, в тому числi за рахунок представникiв iнших фiлiв, таких як ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №11 167 Рис. 3. Продовження Actinobacteria, Firmicutes, Proteobacteria, Bacteroidetes. Зростання фiлотипового рiзнома- нiття свiдчить про рiзний вплив промислової та екологiчної систем землеробства на прока- рiотний комплекс чорнозему типового та створює умови до рiзноспрямованостi грунтових бiологiчно-хiмiчних процесiв, що формуються при вирощуваннi пшеницi озимої. 168 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №11 Рис. 4. Змiна домiнуючих фiлотипiв грунтових мiкроорганiзмiв чорнозему типового в посiвах пшеницi озимої при застосуваннi рiзних систем землеробства (на основi результатiв tRFLP) Топологiя розподiлу фiлотипiв еубактерiального грунтового комплексу при застосуваннi бiологiчної системи землеробства свiдчить про наявнiсть 16 фiлiв, яким вiдповiдають 459 фiлотипiв, 49,9% з яких складають некультивованi органiзми. При застосуваннi бiологiчної та екологiчної систем землеробства встановлено формування iдентичних еубактерiальних комплексiв, як за кiлькiстю виявлених фiлотипiв, так i за домiнуючими фiлами, але рiзних за структурою домiнуючих фiлiв. Треба зазначити, що порiвняно з iншими системами рiзноманiття прокарiот при зас- тосуваннi бiологiчної системи землеробства було найвищим, що пов’язано зi сприятливим поживним режимом грунту. Згiдно з результатами визначення екологiчних iндексiв еубактерiального комплексу (табл. 1), найбiльше генетичне рiзноманiття прокарiот було в грунтi при застосуваннi бiологiчної системи землеробства (1,188), найменше — при застосуваннi промислової системи землеробства (1,050), що пояснюється негативним впливом значної кiлькостi агрохiмiкатiв (300 кг/га NPK) на формування та активнiсть мiкробного ценозу. Iндекс домiнування при цьому був вiдносно низьким, що свiдчить про стабiльнi гомеостатичнi системи грунтових мiкроорганiзмiв, що склалися в дослiдному полi при застосуваннi рiзних систем землеробства. Аналiз змiн структури домiнуючих фiлотипiв прокарiотного комплексу (рис. 4) показав рiзний вплив систем землеробства на формування бактерiальної складової чорнозему ти- пового пiд посiвами пшеницi озимої. Так, за кiлькiстю фiлотипiв прокарiотiв грунту рiзнi варiанти дослiду розмiщуються в нисхiдному порядку: бiологiчна система землеробства → → екологiчна система землеробства → промислова система землеробства. Це пояснюється тим, що систематичне застосування високих доз мiнеральних добрив призводить до пору- шення структури грунту та пригнiчує розвиток його мiкрофлори. Спостерiгається спорiд- Таблиця 1. Екологiчнi параметри прокарiотного комплексу чорнозему типового при вирощуваннi озимої пшеницi Iндекс Система землеробства Бiологiчна Екологiчна Промислова Рiзноманiття (Н) 1,188 1,145 1,050 Домiнування (С) 0,091 0,109 0,110 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №11 169 ненiсть фiлотипової структури мiкробного комплексу грунту при застосуваннi бiологiчної та екологiчної систем землеробства, що характеризуються постiйним внесенням органiчної речовини, яка сприяє пiдтриманню на високому рiвнi рiзноманiття мiкробних ценозiв та активiзацiї домiнуючих форм прокарiотiв грунту. Таким чином, використання молекулярно-генетичних методiв, зокрема tRFLP, дає мож- ливiсть на новому науковому рiвнi оцiнити бактерiальне рiзноманiття грунту, виявити новi генотипи грунтової мiкробiоти, що не культивуються на елективних поживних середовищах, та описати фiлотипову структуру прокарiотичних угрупувань, що формуються пiд посiвами сiльськогосподарських культур. За результатами дослiдження виявлено, що кiлькiсть фiлотипiв прокарiотiв чорнозе- му типового збiльшується в грунтах при систематичному застосуваннi органiчної речовини у виглядi гною та рослинних решток. Фiлогенетичний аналiз на основi профiлiв tRFLP показав найбiльше рiзноманiття домiнуючих фiлотипiв (459) при застосуваннi бiологiчної системи землеробства. Кiлькiсть виявлених фiлотипiв при застосуваннi екологiчної сис- теми землеробства менша — 394. Застосування промислової системи негативно впливає на бiорiзноманiття прокарiотного комплексу чорнозему типового (101 домiнуючий фiло- тип). Аналiз екологiчних iндексiв еубактерiального комплексу на основi профiлiв tRFLP по- казав позитивний вплив тривалого застосування органiчних речовин i систем землеробства на формування бактерiального рiзноманiття грунту. Встановлено, що за умови застосування рiзних систем землеробства вiдбувається пере- розподiл фiлотипiв прокарiот грунту з утворенням рiзних мiкробних угрупувань, якi рiз- няться за структурою i домiнуючими формами, та формуванням рiзної функцiональної спрямованостi мiкробiологiчних процесiв грунту. Детальне вивчення грунтових мiкробiологiчних процесiв та їх спрямованостi дає можли- вiсть науково обгрунтовано застосовувати агрозаходи з метою управлiння бактерiальною складовою для пiдвищення культури землеробства та збереження гомеостазу агроекоси- стем. 1. Кордюм В.А., Мошинец Е. В., Цапенко М.В. и др. Микроорганизмы ризосферы – полный монито- ринг // Грунтова мiкробiологiя. Грунтознавство. – 2008. – 9, № 1–2. – С. 53–63. 2. Андреюк К. I., Iутинська Г.О., Антипчук А.Ф. та iн. Функцiонування мiкробних ценозiв грунту в умовах антропогенного навантаження. – Київ: Обереги, 2001. – 240 с. 3. Думова В.А., Патыка Н.В., Круглов Ю.В., Патыка В.Ф. Изучение биоразнообразия комплекса прокариотных микроорганизмов подзолистых почв // Мiкробiологiя i бiотехнологiя. – 2009. – № 6. – С. 60–65. 4. Buckley D.H., Schmidt T.M. The structure of microbial communities in soil and the lasting impact of cultivation // Microbial. Ecol. – 2001. – 42. – P. 11–21. 5. Патыка Н.В., Круглов Ю.В., Захаренко А. В. и др. Агроэкологическая оценка дерново-подзолистых почв при возделывании льна-долгунца // Вiсн. аграр. науки. – 2008. – № 7. – С. 46–50. 6. Патыка Н.В., Круглов Ю.В., Тихонович И.А., Патыка В.Ф. Профиль полиморфизма длин рестрик- ционных фрагментов (tRFLP) комплекса прокариотных микроорганизмов подзолистых почв // Доп. НАН України – 2009. – № 1. – С. 187–192. 7. Michel Jr., Marsh T. L., Reddy C.A. Characterization of microbial community structure during composting using analysis of terminal restriction fragment length polymorphisms of 16S pPHK genes // Microbiol. Composting. – Heidelberg: Springer, 2002. – P. 25–42. 8. Танчик С.П. No-till i не тiльки. Сучаснi системи землеробства. – Київ: Юнiвест медiа, 2009. – 160 с. 9. Duarte G. F., Rosado A. S., Seldin L. et al. Extraction of ribosomal RNA and genomic DNA from soil for studying the diversity of the indigenous bacterial community // J. Microbiol. Methods. – 1998. – 32. – P. 21–29. 170 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №11 10. Moreira D. Efficient removal of PCR inhibitors using agarose-embedded DNA preparations // Nucl. Acids Res. – 1998. – 26, No 13. – P. 3309–3310. 11. Одум Ю. Основы экологии / Под ред. Н.П. Наумова. – Москва: Мир, 1975. – 733 с. Надiйшло до редакцiї 28.03.2012Нацiональний унiверситет бiоресурсiв i природокористування України, Київ ДНУ Всеросiйський науково-дослiдний iнститут сiльськогосподарської мiкробiологiї РАСГН, Санкт-Петербург, Пушкiн, Росiя Iнститут садiвництва НААН України, Київ Н.В. Патыка, член-корреспондент НААН Украины С. П. Танчик, А.Ю. Колодяжный, Н. Ф. Иванюк, Ю.В. Круглов, член-корреспондент НААН Украины М. Д. Мельничук, Т. И. Патыка Формирование биоразнообразия и филотипической структуры еубактериального комплекса чернозема типичного при выращивании озимой пшеницы Проведен сравнительный филогенетический анализ 16S рРНК еубактериального комплекса чернозема типичного, сформировавшегося под влиянием различных систем земледелия при выращивании озимой пшеницы. Показана существенная разница влияния систем возделыва- ния на формирование доминирующих филотипов и структуру их распределения. Установле- но, что филогенетическое разнообразие почвенных микроорганизмов существенно зависит от направленности почвенных процессов при аграрном использовании. N.V. Patyka, Corresponding Member of the NAAS of Ukraine S. P. Tanchik, A.Yu. Kolodjazhny, N. F. Ivanyuk, Yu.V. Kruglov, Corresponding Member of the NAAS of Ukraine M.D. Melnychuk, T. I. Patyka Formation of biodiversity and phylotypical structure of eubacterial chernozem complex at the winter wheat growing A comparative phylogenetic analysis of 16S rRNA eubacterial complex of typical chernozem formed under the influence of different farming systems in the cultivation of winter wheat is performed. Significant differences between farming systems in the formation of dominant genotypes and their structure are shown. It is established that the phylogenetic diversity of soil microorganisms depends essentially on the direction of soil processes in agricultural use. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №11 171

Формування біорізноманіття та філотипової структури еубактеріального комплексу чорнозему типового при вирощуванні пшениці озимої

Репозитарії

Схожі ресурси