10 штаммов Bacillus по-разному регулируют антиоксидантную систему в ответ на кислотный стресс

Почвенное закисление широко распространено в различных наземных экосистемах, и сообщества почвенных микробов, как известно, высокочувствительны к изменениям pH почвы. Микробы могут регулировать свои физиологические состояния, чтобы выжить в условиях закисления.

Исследование, опубликованное в Soil Ecology Letters, показывает, что 10 штаммов Bacillus способны по-разному регулировать антиоксидантную систему в ответ на снижение pH окружающей среды и, следовательно, обладают разной устойчивостью к кислоте.

Команда Цзяэнь Чжана из Колледжа природных ресурсов и окружающей среды Южно-Китайского сельскохозяйственного университета провела серию исследований, чтобы выяснить, как кислотные дожди и последующее закисление почвы влияют на состав и функции микробного сообщества.

В предыдущих работах было обнаружено, что закисление почвы может значительно изменить состав и распределение почвенной биоты, включая микробные и фаунистические сообщества. Изменение состава микробного сообщества, в свою очередь, повлияло на экосистемные функции, управляемые микробами, такие как разложение и секвестрация почвенного органического углерода.

Учёные предположили, что различные индивидуальные реакции на закисляющие условия могут объяснить вызванные кислотой изменения в почвенных микробных сообществах. Поэтому они провели серию лабораторных экспериментов для изучения устойчивости к кислоте и физиологического ответа разных микробных штаммов на кислотный стресс.

В этом исследовании было обнаружено, что 10 штаммов Bacillus имеют явно разные пороги толерантности к pH, несмотря на близкую филогенетическую классификацию.

Кислотный стресс оказывал значительное влияние на антиоксидантную систему микробов, включая супероксиддисмутазу, каталазу, а также ферменты и реагенты глутатионового переноса, но эффекты были специфичны для штамма.

Разные микробные штаммы могут использовать различные стратегии распределения энергии и ресурсов и, следовательно, регулировать разные процессы для противодействия кислотному стрессу. Анализ главных компонент показал, что некоторые штаммы предпочтительно регулировали активность супероксиддисмутазы и каталазы, а также содержание малонового диальдегида, в то время как другие предпочитали изменять содержание и соотношение окисленных и восстановленных глутатионовых реагентов.

Эти результаты подчеркивают неоднородность физиологических реакций микробов на закисляющие условия окружающей среды, что, в свою очередь, способствует вызванным кислотой изменениям в составе и разнообразии почвенных микробных сообществ.

«Исследование углубляет наше понимание реакции почвенных микробов на закисление почвы с точки зрения микробной физиологии, подчеркивая необходимость изучения микробных реакций на изменения окружающей среды на разных масштабах. Наблюдения, полученные на микроуровне, могут помочь объяснить закономерности изменения почвенного микробного сообщества на больших масштабах».

Почвенные микробные сообщества управляют множеством экологических процессов, такими как минерализация и стабилизация почвенного органического углерода, круговорот элементов, а также устойчивость экосистемы к изменениям климата. В различных сценариях изменения окружающей среды различные индивидуальные реакции почвенных микробов могут способствовать изменениям в составе микробного сообщества и, следовательно, изменять управляемые микробами почвенные экологические функции.