Динамика микобиоты при компостировании коровьего навоза и соломы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведено исследование динамики микобиоты при компостировании коровьего навоза и соломы пшеницы с применением ДНК-баркодинга и культурального метода. C помощью ДНК-баркодинга были обнаружены грибы отделов Ascomycota, Basidiomycota, Mortierellomycota, Chytridiomycota, Rozellomycota, Aphelidiomycota. Культуральный метод (посев) выявил Ascomycota, Basidiomycota, Mucoromycota. Все порядки грибов, установленные методом посева, за исключением Saccharomycetales в Ascomycota и Mucorales в Mucoromycota, были обнаружены и с помощью ДНК-баркодинга, но последним и многие другие. Совпадение видов, выявленных обоими методами, было единичным. Прослежены изменения в числе колониеобразующих и операционно-таксономических единиц таксонов разного уровня при трансформации навоза с соломой в компост. ДНК-баркодинг позволил полнее выявить изменения таксономической и эколого-трофической структуры грибного сообщества при компостировании навоза и соломы. Они выражаются в существенном увеличении представленности базидиомицетов, особенно Coprinus spp., Coprinellus spp., в компосте, способных к трансформации лигнина, сложных органических веществ навоза, и снижении доли доминирующих в исходных субстратах обильно спороносящих “сахарных” и целлюлозолитических аскомицетов: Sordariomycetes в навозе и Dothideomycetes в соломе. При компостировании произошли значимые перестройки в составе копрофильных, эпифитных и фитопатогенных грибов. Обсуждаются значение токсинообразующих, аллергенных и термофильных видов грибов, представляющих опасность для здоровья человека, возможности оценки готовности компоста для внесения в почву в качестве биоудобрения с учетом данных по микобиоте.

Об авторах

А. В. Кураков

МГУ им. М.В. Ломоносова, Биологический факультет

Автор, ответственный за переписку.
Email: kurakov57@mail.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1

Е. Н. Биланенко

МГУ им. М.В. Ломоносова, Биологический факультет

Email: kurakov57@mail.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1

Список литературы

  1. Кононенко Г.П. Токсигенные микромицеты-космополиты рода Aspergillus: новые факты последних десятилетий // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2021. № 4. С. 77–82.
  2. М-МВИ-80-2008. Методика выполнения измерений массовой доли элементов в пробах почв, грунтов и донных отложений методами атомно-эмиссионной и атомно-абсорбционной спектрометрии. 000 Мониторинг. СПб., 2008. 27 с.
  3. Ножевникова А.Н., Миронов В.В., Бочкова Е.А., Литти Ю.В., Русскова Ю.И. Состав микробного сообщества на разных стадиях компостирования, перспектива получения компоста из муниципальных органических отходов (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2019. Т. 55. № 3. С. 211–221.
  4. Antunes L.P., Martins L.F., Pereira R.V., Thomas A.M., Barbosa D., Lemos L.N., Machado Silva G.M. et al. Microbial community structure and dynamics in thermophilic composting viewed through metagenomics and metatranscriptomics // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 38915. https://doi.org/10.1038/srep38915
  5. Arx von J.A. The Genera of fungi sporulating in pure culture. Vaduz, 1981. 424 p.
  6. Bertoldi de M., Vallini G., Pera A. The biology of composting: a review // Waste Management Research. 1983. № 133. P. 157–176.
  7. Booth C. Fusarium. Laboratory guide to the identification of the major species. C.M.I., 1977. 57 p.
  8. Crous P.W., Braun U., Schubert K., Groenewald J.Z. The genus Cladosporium and similar dematiaceous hyphomycetes // Stud Mycol. 2007. V. 58. P. 1–253.
  9. De Hoog G.S., Guarro J., Gené J., Figueras M.J. Atlas of Clinical Fungi. Utrecht: CBS-KNAW. Fungal Biodiversity Centre, 2011. 1126 p.
  10. De Gannes V., Eudoxie G., Hickey W.J. Prokaryotic successions and diversity in composts as revealed by 454-pyrosequencing // Bioresour. Technol. 2013a. № 133. P. 573–580. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.01.138
  11. De Gannes V., Eudoxie G., Hickey W.J. Insights into fungal communities in composts revealed by 454-pyrosequencing: implications for human health and safety // Frontiers Microbiology. 2013. V. 4. № 164. P. 1–9.
  12. Domsch K.H., Gams W., Anderson T.-H. Compendium of Soil Fungi. IHW-Verlag et Verlagsbuchhandlung, Eching, 2007. 672 p.
  13. Ellis M.B. Dematiaceous Hyphomycetes. Commonwealth Mycological Institute, Kew, 390 Surrey. England. 1971. 608 p.
  14. Glushakova A.M., Kachalkin A.V. Yeasts of Nikitsky Botanical Garden Plants // Microbiology. 2017. V. 86. № 5. P. 647–652.
  15. Green S.J., Michel F.C., Yadar Y., Minz D. Similarity of bacterial community in sawdust – and straw-amended cow manure compost // FEMS Microbiol. Lett. 2004. V. 233. P. 115–123. https://doi.org/10.1016/j.femsle.2004.01.049
  16. Hansgate A.M., Schloss P.D., Anthony G.H., Walker L.P. Molecular characterization of fungal community dynamics in the initial stages of composting // FEMS Microbiol. Ecol. 2005. № 51. P. 209–214. https://doi.org/10.1016/j.femsec.2004.08.009
  17. Keirle M.R, Hemmes D.E., Desjardin D.E. Agaricales of the Hawaiian Islands. 8. Agaricaceae: Coprinus and Podaxis; Psathyrellaceae: Coprinopsis, Coprinellus and Parasola. Fungal Diversity. 2004. № 15. P. 33–124.
  18. Kirk P.M., Cannon P.F., Minter D.W., Stalpers J.A. Dictionary of the Fungi. Wallingford: CAB Int., 2008. 2600 p.
  19. Klich M.A. Identification of Common Aspergillus Species. Utrecht: Centraalbureau voor Schimmelcultures, 2002. 528 p.
  20. Latgé J.-P., Chamilos G. Aspergillus fumigatus and Aspergillosis in 2019 // Am. Soc. Microbiol. 2019. V. 33. № 1. https://doi.org/10.1128/CMR.00140-18
  21. Lopez–Gonzalez J.A., Suarez–Estrella F., Vargas–García M.C., Lopez M.J., Jurado M.M., Moreno J. Dynamics of bacterial microbiota during lignocellulosic waste composting: Studies upon its structure, functionality and biodiversity // Bioresour. Technol. 2015. № 175. P. 406–416.
  22. Melo R.F.R., Maia L.C., Miller A.N. Coprophilous ascomycetes with passive ascospore liberation from Brazil // Phytotaxa. 2017. V. 295. № 2. P. 159–172. https://doi.org/10.11646/phytotaxa.295.2.4
  23. Mohammadipour Z., Enayatizamir N., Ghezelbash G., Moezzi A. Bacterial Diversity and Chemical Properties of Wheat Straw-Based Compost Leachate and Screening of Cellulase Producing Bacteria // Waste and Biomass Valorization. 2021. V. 12. № 6. https://doi.org/10.1007/s12649-020-01119-w
  24. Neher D.A., Weicht T.R., Bates S.T., Leff J.W., Fierer N. Changes in Bacterial and Fungal Communities across Compost Recipes, Preparation Methods, and Composting Times // PLoS One. 2013. V. 8. № 11. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0079512
  25. Oliver J.P., Perkins J., Jellison J. Effect of fungal pretreatment of wood on successional decay by several inky cap mushroom species // Int. Biodeterioration Biodegradation. 2010. V. 64. № 7. P. 646–651.
  26. Partanen P., Hultman J., Paulin L., Auvinen P., Romantschuk M. Bacterial diversity at different stages of the composting process // BMC Microbiol. 2010. № 10. P. 94. https://doi.org/10.1186/1471-2180-10-94
  27. Paulussen C., Hallsworth J.E., Alvarez-Perez S., Nierman W.C., Hamill P.G., Blain D., Rediers H., Lievens B. Ecology of aspergillosis: insights into the pathogenic potency of Aspergillus fumigatus and some other Aspergillus species // Microbial Biotechnology. 2017. V. 10. № 2. P. 296–322. https://doi.org/10.1111/1751-7915.12367
  28. Peters S., Koschinsky S., Schwieger, Tebbe C.C. Succession of microbial communities during hot composting as detected by PCR-single-strand-conformation polymorphism-based genetic profiles of small-subunit rRNA genes // Appl. Environ. Microbiol. 2000. V. 66. P. 930–936.
  29. Raper K.B., Fennell D.I. The Genus Aspergillus. The Williams and Wilkins Company, Baltimore. 1965. 686 p.
  30. Raper K.B., Thom C., Fennell D.I. A Manual of the Penicillia. N.Y.: Hafner Publishing Company, 1968. 875 p.
  31. Rifai M.A. A revision on the genus Trichoderma // Mycol Pap. 1969. V. 116. P. 1–56.
  32. Ryckeboer J., Mergaert J., Vaes K., Klammer S., De Clerco D., Coosemans J., Insam H., Swings J. A survey of bacteria and fungi occurring during composting and self-heating processes // Annals Microbiol. 2003. V. 53. № 4. P. 349–410.
  33. Samson R.A, Houbraken J. Phylogenetic and taxonomic studies on the genera Penicillium and Talaromyces // Stud Mycol. 2011. V. 70. P. 1–183.
  34. Schipper M.A. On certain species of Mucor with a key to all accepted species: 2. On the genera Rhizomucor and Parasitella // Stud. Mycol. 1978. V. 17. P. 1–71.
  35. Schloss P.D., Hay A.G., Wilson D.B., Walker L.P. Tracking temporal changes of bacterial community fingerprints during the initial stages of composting // FEMS Microbiol. Ecol. 2003. V. 46. P. 1–9.
  36. Seifert K., Morgan–Jones G., Gams W., Kendrick B. The Genera of Hyphomycetes. Utrecht: CBS-KNAW Fungal Biodiversity Centre, 2011. 997 p. https://doi.org/10.3767/003158511X617435
  37. Takaku H., Kodaira S., Kimoto A., Nashimoto M., Takagi M. Microbial communities in the garbage composting with rice hull as an amendment revealed by culture-dependent and independent approaches // J. Biosci. Bioeng. 2006. V. 101. P. 42–50.
  38. Tuomela M., Vikman M., Hatakka A., Itavaara M. Biodegradation of lignin in a compost environment: a review // Bioresource Technology. 2000. V. 72. P. 169–183.
  39. Wang C., Guo X., Deng H., Dong D., Tu Q., Wu W. New insights into the structure and dynamics of actinomycetal community during manure composting // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2014. V. 98. № 7. P. 3327–3337.
  40. Yi X.W., He J., Sun L.T., Liu J.K., Wang G.K., Feng T. 3-Decalinoyltetramic acids from kiwi-associated fungus Zopfiella sp. and their antibacterial activity against Pseudomonas syringae // RSC advances. 2021. V. 11. № 31. P. 18827–18831. https://doi.org/10.1039/d1ra02120f
  41. Zhang L.L., Zhang H.Q., Wang Z.H., Chen G.J., Wang L.S. Dynamic changes of the dominant functioning microbial community in the compost of a 90-m(3) aerobic solid state fermentor revealed by integrated meta-omics // Bioresource Technol. 2016. V. 203. P. 1–10. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.12.040

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© А.В. Кураков, Е.Н. Биланенко, 2023