Влияние температуры на таксономическую структуру прокариотных сообществ нефтезагрязненных почв Европейской части России
Биоремедиация является экологически безопасным методом восстановления почв, что особенно важно для устойчивого сельского хозяйства. Температурный оптимум развития – один из ключевых факторов, определяющих активность микроорганизмов в процессе разложения нефтепродуктов. При проведении мероприятий по биоремедиации нефтезагрязненных территорий необходимо учитывать влияние температурного фактора на таксономическую структуру микробного комплекса. Колебания температуры могут влиять на развитие термофильных и психрофильных микроорганизмов, обладающих способностью к разложению углеводородов нефти. Объектами исследования стали прокариотные сообщества верхних гумусовых горизонтов чернозема выщелоченного, серой лесной и каштановой почв и грубогумусовых горизонтов подзола и бурой лесной почвы, инкубируемых при постоянной влажности и температурах 4°C, 28°C и 46°C, загрязненных нефтью Ванкорского месторождения в количестве 10% от массы почвы. При рассмотрении таксономического разнообразия сообществ данных почв на 30 сутки эксперимента использовался метод метагеномного секвенирования с последующим биоинформатическим анализом. Доминирующими филумами при низких и умеренных температурах являются Actinomycetota и Pseudomonadota. В подзоле и каштановой почве при этих условиях существенную долю занимают представители филума Acidobacteriota, при этом внесение нефти снижает их число. В образцах серой лесной, каштановой и бурой почв при повышенных температурах в сообществе преобладают микроорганизмы филума Bacillota. При внесении нефти в образцы подзола наблюдалось возрастание доли, занимаемой микроорганизмами филума Actinomycetota при всех исследуемых температурах и филума Pseudomonadota при 4°C и 28°C. Для серой лесной почвы при низких температурах инкубации характерна высокая доля представителей Pseudomonadota в сообществе. Доминирующим филумом во всех образцах нефтезагрязненного чернозема является Actinomycetota. Снижение доли, занимаемой представителями Acidobacteriota в каштановой почве при пониженных и умеренных температурах, обусловлено увеличением доли представителей Pseudomonadota. В образцах бурой лесной почвы, инкубируемых при 4°C и 28°C, при внесении нефти происходило повышение в сообществе доли филума Actinomycetota, выходящего в доминанты на ряду с Pseudomonadota. Изучение родового состава сообществ исследуемых почв при загрязнении позволило выявить наиболее характерных представителей микроорганизмов нефтедеструкторов. В образцах подзола наблюдалось преобладание родов Mycobacterium, Acidipila и Edaphobacter при низкой температуре и Rhodococcus при высокой. В опытных образцах чернозема при 28°C доминировали рода Streptomyces и Nocardia, а при 46°C – Rhodococcus. В образцах серой лесной почвы наблюдалось преобладание рода Massilia при пониженных температурах инкубации и рода Alicyclobacillus при повышенных, во всех вариантах добавление нефти вызывало увеличение доли представителей рода Bacillus. Более половины сообщества в нефтезагрязненном образце каштановой почвы, инкубируемом при умеренной температуре, составляли бактерии рода Acinetobacter. Для бурой лесной почвы было характерно увеличение доли микроорганизмов родов Nocardia, Rhodococcus и Pseudomonas в сообществе при внесении нефти. Кластерный анализ данных о таксономическом разнообразии сообществ, проведенный при помощи методов PCoA и UPGMA, выявил наибольшее отличие образцов, инкубируемых при 46°C, от всех остальных. Для бурой лесной почвы на ряду с этим фактор загрязнения нефтью оказывает значительный эффект на таксономический состав сообществ образцов, инкубируемых при 4°C и 28°C. Понимание влияния температурного фактора на таксономическое разнообразие микроорганизмов позволяет оптимизировать процесс биоремедиации почв. Результаты исследования могут быть полезны при производстве эффективных биопрепаратов, содержащих культуры нефтедеструкторов, наиболее оптимально функционирующих в определенном температурном режиме, что ускорит процесс разложения загрязнителей и восстановления почв.