Влияние растений на разнообразие и активность метилотрофов в почве

Предыстория: Метанол является вторым по распространённости летучим органическим соединением в атмосфере; большая часть метанола образуется как побочный продукт метаболизма в процессе роста растений. Между оценочным объёмом метанола, производимого растениями, и количеством, покидающим атмосферу, существует значительное несоответствие, что может объясняться утилизацией метанола растительно-ассоциированными метанол-потребляющими бактериями (метилотрофами). Применение молекулярных зондов ранее эффективно характеризовало разнообразие метилотрофов в окружающей среде. В данной работе мы разработали и применили молекулярные зонды в сочетании с стабильной изотопной меткой для выявления разнообразия, численности и активности метилотрофов в общей и растительно-ассоциированной почвах. Результаты: Применение зондов к генам метанолдегидрогеназы (mxaF, xoxF, mdh2) в общей и растительно-ассоциированной почвах выявило высокое разнообразие метилотрофных бактерий в общей почве, включая Hyphomicrobium, Methylobacterium и представителей семейства Comamonadaceae. Сообщество метилотрофных бактерий, выявленное с помощью секвенирования, изменялось после роста растений. Это изменение разнообразия метилотрофов было подтверждено идентификацией активных метилотрофов в почвах с помощью стабильного изотопного зондирования ДНК с использованием 13C-маркированного метанола. Секвенирование генов 16S rRNA и построение метагеномов из 13C-маркированной ДНК показали, что члены семейства Methylophilaceae были высоко представлены и активны во всех исследованных почвах. В растительно-ассоциированных почвах отмечалось большее разнообразие активных представителей Methylophilaceae и Comamonadaceae и рода Methylobacterium по сравнению с общей почвой. Инкубация растущих растений гороха в атмосфере 13CO2 показала, что несколько родов метилотрофов, а также гетеротрофные роды внутри Actinomycetales ассимилировали растительные экссудаты в ризосфере гороха. Заключение: Рост растений существенно влияет как на разнообразие, так и на активность метанол- использующих метилотрофов в почвенной среде; таким образом, исследование вносит значительный вклад в попытки сбалансировать наземный метаноловый и углеродный циклы.