Метаболический ремедиационный потенциал почв, загрязненных углеводородами нефти, привнесении биочара и минеральных солей

Аннотация

Дана оценка метаболического потенциала почв, загрязненных углеводородами нефти, к процессам, направленным на деструкцию труднодоступных соединений и трансформацию окисленных и восстановленных форм азота при внесении биочара или минеральных легкорастворимых солей. Установлено, что внесение органического компонента биочара или минеральных легкорастворимых солей хлорида и нитрата калия к загрязненным почвенным образцам приводило к значимому возрастанию числа копий функциональных генов (xylE, alkB), маркирующих способность сообщества к биодеградации углеводородов нефти и сокращению остаточных нефтепродуктов. С применением молекулярно-биологических и биоинформатических методов показано, что наибольшее количество генов, кодирующих способность сообщества к биодеградациии бензоата и ксилена в нефтезагрязненном черноземе, принадлежит вариантам с внесением хлоридакалия.Внесение биочара в загрязненный нефтепродуктами подзол способствовало увеличению числа копий генов nifH,amoA иnirK (маркирующих нитрогеназу, аммоний-монооксигеназу и нитритредуктазу, соответственно) при одновременном снижении активности эмиссии закиси азота, что может быть учтено при разработке эффективных стратегий биоремедиации нефтезагрязненных территорий.

Литература

1. Власова А.П., Павлов К.В., Морачевская Е.В. и др.Изменение структуры прокариотного сообщества нефтезагрязненного чернозема при внесении нитрата и хлорида калия // Почвоведение. 2023. № 7. С. 853–863. 2. Завгородняя Ю.А., Бочарова Е.А., Кольцов Г.И. Определение уровня загрязнения почв методом автоматизированной ускоренной экстракции в субкритических условиях // Экология и промышленность России. 2012. №2. С. 30–33. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2012-2-30-33 3. Кожевин П.А. Показатели почвенного «здоровья» в оценке почв (обзор) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2023. № 2. https://doi.org/10.55959/MSU01370944-17-2023-78-2-16-25 4. Красильников П.В.Устойчивые соединения углерода в почвах: происхождение и функции // Почвоведение. 2015. № 9. С. 1131—1144. 5. Никитин Д.А., Семенов М.В., Чернов Т.И. и др. Микробиологические индикаторы экологических функций почв (обзор) // Почвоведение. 2022. № 2. https://doi.org/10.31857/S0032180X22020095 6. ПНД Ф 16.1.41–04. Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах почв гравиметрическим методом. М., 2004. 7. Степанов А.Л., Манучарова Н.А., Никитин Д.А. и др.Достижения и перспективы развития почвенной микробиологии в Московском университете // Вестн. Моск.ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2023. №4. С.63-69. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0944-17-2023-78-4-63-69 8. Уваров Г.В., Манучарова Н.А., Гаев К.Г. и др. Формирование и функционирование прокариотных комплексов в загрязненных нефтепродуктами почвах при внесении биочара // Почвоведение 2025. №11. С. 1507-1518.https://doi.org/10.31857/S0032180X25110093 9. Умаров М.М., Кураков А.В., Степанов А.Л. Микробная трансформация азота в почвах. М., 2007. 10. Чернов Т.И., Семенов М.В.Управление почвенными микробными сообществами: возможности и перспективы (обзор) // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1506–1522. 11. Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И. и др. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004. 342 с. 12. Anawar H.M., Akter F., Solaiman Z.M. et al.Biochar: An emerging panacea for remediation of soil contaminants from mining, industry and sewage wastes // Pedosphere. 2015. Vol. 5. P. 654‒665. https://doi.org/10.1016/S1002-0160(15)30046-1 13. Gaby J.C., Buckley D.H. A comprehensive aligned nifHgene database: a multipurpose tool for studies of nitrogen-fixing bacteria // Database (Oxford). 2014. Vol. 2014. bau001. https://doi.org/10.1093/database/bau001 14. Gelardi D.L., Ainuddin I., Rippner D.A. Biochar alters hydraulic conductivity and impacts nutrient leaching in two agricultural soils // SOIL. 2021. № 7. P.811–825. https://doi.org/10.5194/soil-7-811-2021 15. Hallin S., Jones C.M., Schloter M. et al. Relationship between n-cycling communities and ecosystem functioning in a 50-year-old fertilization experiment // ISME Journal. 2009. Vol. 53. P. 597‒605. https://doi.org/10.1038/ismej.2008.128 16. Hendrickx B., Junca H., Vosahlova J. et al.Alternative primer sets for PCR detection of genotypes involved in bacterial aerobic BTEX degradation: distribution of the genes in BTEX degrading isolates and in subsurface soils of a BTEX contaminated industrial site // J. Microbiol. Methods. 2006. Vol. 64. Р. 250‒265. https://doi.org/10.1016/j.mimet.2005.04.018 17. HenryS., BaudouinE., López-GutiérrezJ.C. etal.Quantification of denitrifying bacteria in soils by nirK gene targeted real-time PCR // J. Microbiol. Methods. 2004. Vol. 59. P. 327‒335. https://doi.org/10.1016/J.MIMET.2004.07.002 18. Ivanova A., Denisova E., Musinguzi P. et al.Biological indicators of soil condition on the Kabanyolo experimental field, Uganda // Agriculture. 2023. Vol. 11. P.1‒18. http://dx.doi.org/10.3390/agriculture11121228 19. Manucharova N.A., Karimov T.D., Pevzner M.M. et al.The prokaryotic complex of modern and buried soils on the Kamchatka Peninsula //Forests (Basel, Switzerland, Switzerland). 2022. Vol. 13, № 7.P. 1066‒1085.https://doi.org/10.3390/f13071066 20. Paisse S., Duran R., Coulon F. et al. Are alkane hydroxylase genes (alkB) relevant to assess petroleum bioremediation processes in chronically polluted coastal sediments? //Applied Microbiology and Biotechnology. 2011. Vol. 92, № 4. P. 835‒844.https://doi.org/10.3389/FMICB.2013.00370 21. Rotthauwe J., Witzel K. The ammonia monooxygenase structural gene amoA as a functional marker: Molecular fine-scale analysis of natural ammonia-oxidizing populations // Appl. Environ. Microbiol. 1997. Vol. 63. P. 4704‒4712. http://dx.doi.org/10.1128/aem.63.12.4704-4712.1997 22. Sun D., Tang X., Li J. et al. Chlorate as a comammox Nitrospira specific inhibitor reveals nitrification and N2O production activity in coastal wetland // Soil Biology and Biochemistry. 2022. Vol. 173. P. 108782. https://doi.org//10.1016/j.soilbio.2022.108782 23. Silva-Castro G.A.I., Uad J. Go´nzalez-Lo´pez C.G. et al. Application of selected microbial consortia combined with inorganic and oleophilic fertilizers to recuperate oil-polluted soil using land farming technology // Clean. Techn. Environ. Policy. 2012. Vol. 14. P. 719‒726. 24. Shapiro T., Chekanov K., Alexandrova A. et al. Revealing of non-cultivable bacteria associated with the mycelium of fungi in the kerosene-degrading community isolated from the contaminated jet fuel //Journal of Fungi. 2021. Vol. 7, № 1. P. 43.https://doi.org/10.3390/JOF7010043 25. Smith C., Tolar B., Hollibaugh J. et al. Alkane hydroxylase gene (alkB) phylotype composition and diversity in northern Gulf of Mexico bacterioplankton // Frontiers in Microbiology. 2013. Vol. 4. P. 1‒8. https://doi.org/10.3389/fmicb.2013.00370 26. Sutton N.B., Maphosa F., Morillo J.A. et al. Impact of long-term diesel contamination on soil microbial community structure //Applied and Environmental Microbiology. 2013. Vol. 79, № 2. P. 619‒630. https://doi.org/10.12691/aees-9-4-7 27. Whyte L.G., Smits T.H.M., Labbe D. et al. Gene cloning and characterization of multiple alkane hydroxylase systems in Rhodococcus strains Q15 and NRRL B-16531 // Appl. Environ. Microbiol. 2002. Vol. 68. P. 59335942. https://doi.org/10.1128/AEM.68.12.5933-5942.2002 28. Yuan H., Huang S., Yuan J., You Y. et al. Characteristics of microbialdenitrification under different aeration intensities: Performance, mechanism, and cooccurrence network // Science of the Total Environment. 2021. Vol. 754. P. 141965. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141965