pH почвы определяет состав микробного сообщества: исследование показывает, как бактерии взаимодействуют для выживания в сложных условиях
Новое исследование показало, что pH почвы является ключевым фактором формирования состава микробного сообщества, но конечную структуру определяет необходимость справляться с токсичностью, возникающей в процессе круговорота азота.
«Физическая среда влияет на характер микробных взаимодействий, а это, в свою очередь, влияет на формирование сообщества», — сказал соавтор исследования Карна Говда, доцент микробиологии в Университете штата Огайо.
Исследование, опубликованное в Nature Microbiology, помогает прояснить микробные основы глобального цикла азота и может предложить новый взгляд на выбросы закиси азота (N2O), мощного парникового газа.
Методология
Исследователи использовали глобальный набор образцов верхнего слоя почвы, секвенировали геномы присутствующих микробов и проанализировали характеристики почвы, такие как содержание азота и углерода, а также pH. Они сосредоточились на генах, идентифицирующих бактерии, участвующие в денитрификации — процессе преобразования соединений азота в закись азота и газообразный азот (N2).
Биоинформатический анализ показал, что pH почвы был наиболее важным экологическим фактором, связанным с обилием этих организмов.
Экспериментальное подтверждение
Лабораторные эксперименты показали, что во время денитрификации один из промежуточных продуктов, нитрит, более токсичен в кислой почве (низкий pH), чем в нейтральных условиях.
Было обнаружено, что штаммы с ферментом Nar (связанным с образованием токсичного нитрита) преобладают при низком pH, а штаммы с ферментом Nap (связанным с потреблением нитрита) — при нейтральном pH.
Ключевой вывод
«Мы видим, что pH влияет на взаимодействие между организмами в сообществе более или менее последовательным образом — речь всегда идет о токсичности нитрита. Это подчеркивает, как разные бактерии работают вместе, чтобы процветать при разном уровне pH почвы», — пояснил Говда.
Исследование предполагает, что понимание того, как взаимодействия и среда влияют на выбросы N2O, может дать новые идеи для снижения этого парникового газа. Учет экологических взаимодействий денитрифицирующих бактерий может предложить новые стратегии для сокращения выбросов.