Целью проекта является исследование разнообразия ксилобионтных грибов и бактерий в естественных условиях многовидового широколиственного леса на участках массового ветровала, который произошел в 2006 г. в заповеднике «Калужские засеки». В отчетный период по проекту проделана следующая работа.
Для метагеномного анализа отобрано 150 образцов древесины восьми видов деревьев на пяти стадиях разложения. Образцы отобраны для 7 видов лиственных деревьев - клен остролистный (Acer platanoides), береза повислая (Betula pendula), ясень обыкновенный (Fraxinus excelsior), осина европейская (Populus tremula), дуб черешчатый (Quercus robur), липа мелоколистная (Tilia cordata) и вяз шершавый (Ulmus glabra), а также одного хвойного вида дерева ель европейская (Picea abies). Оптимизирован протокол выделения суммарной ДНК и амплификации вариабельных участков ITS грибов. Из отобранных образцов древесины выделены суммарная ДНК бактерий и грибов. Более половины образцов подготовлены для последующего секвенирования.
Проведен анализ нуклеотидных последовательностей в общедоступной международной базе данных NCBI Nucleotide. Установлено, что для 12 из 175 видов (6.9%) афиллофороидных грибов, выявленных в районе проведения исследований ранее, отсутствуют какие-либо сведения о нуклеотидных последовательностях ITS1–5.8S–ITS2 области рДНК. Составлен перечень из 11 таксонов, представленных в базе данных NCBI Nucleotide по 1 и 2 целевым нуклеотидным последовательностям. Проведен ДНК-баркодинг образцов плодовых тел ксилобионтных афиллофороидных грибов, собранных на валежных стволах восьми видов деревьев в местах отбора образцов древесины для метагеномного анализа. Получены 50 нуклеотидных последовательностей ITS1–5.8S–ITS2 области рДНК. Обеспечена сохранность образцов выделенной геномной ДНК в условиях морозильной камеры, определяющая возможность амплификации дополнительных участков генома. Создана библиотека из 50 референсных последовательностей ДНК макромицетов, подготовленных к депонированию в международную базу данных NCBI GenBank. Для каждой нуклеотидной последовательности приведена информация о методе выделения ДНК, использованных праймерах, а также подробные сведения о ваучерном гербарном образце.
На основе секвенирования пилотных образцов были выявлены сообщества бактерий и грибов, содержащие представителей с известной способностью к разложению древесины. В процессе разложения древесины наблюдался выраженный рост разнообразия бактериального сообщества, при этом росло как число наблюдаемых бактериальных групп, так и возрастал индекс Шеннона (не возникало отдельных доминантных групп). Уменьшалось относительное количество представителей семеи?ства Acidobacteriaceae и класса Bacili и росло количество представителеи? классов Actinobacteria и Thermoleophilia. В грибном сообществе прослеживалась смена доминирования представителей отдела Ascomycota на первой стадии разложения на представителей Basidiomycota на третьей стадии. Сообщество грибов выглядело менее разнообразным, чем сообщество бактерий; в ходе разложения древесины разнообразие сообщества грибов существенно снижалось, индекс Шеннона уменьшался (возникали доминантные группы в сообществе).
Проанализированы физические и химические свойства древесины 8 видов деревьев на 5 стадиях разложения. Дисперсионный анализ показал, что виды деревьев наиболее ярко различались по содержанию и массовой концентрации Mn, Zn, Mg, Ca и K. Лидерами по содержанию этих элементов были: Mn – клен, береза, ель, липа; Zn – береза и осина; Mg – клен, вяз; Ca – вяз; K – липа, вяз. Стадии разложения древесины оказались значимым фактором вариации для содержания Mn, P, Cu, Zn и Ca. В ходе деструкции древесины стволов происходило существенное увеличение содержания указанных элементов. Сделан вывод, что поддержание циклов биофильных элементов успешнее реализуется при наличии валежа разных видов на разных стадиях разложения.
Результаты исследования доложены в устных докладах на 6 конференциях. Опубликованы 4 статьи в научных изданиях. Одна из статей принята к печати в журнале Лесоведение, реферируемом в базе данных SCOPUS (выйдет в 2023 г.). Разработаны русско- и англоязычные страницы в Интернете по проекту; они расположены по адресам:
https://www.impb.ru/index.php?id=div/lce/22-24-01063/index
https://www.impb.ru/index.php?id=div/lce/22-24-01063/index&lang=eng
