ПОЧВЕННАЯ ЭКОТОКСИКОЛОГИЯ - ОТ РЕТРОСПЕКТИВНЫХ СТАНДАРТНЫХ МЕТОДОВ ДО ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИННОВАЦИОННЫХ ПОДХОДОВ - ПЕРСПЕКТИВЫ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ОЦЕНКИ И ИНТЕГРАЦИИ Аморим М.
SOIL ECOTOXICOLOGY - FROM RETROSPECTIVE STANDARD METHODS TO PROSPECTIVE INNOVATIVE TOOLS - CHALLENGES FOR EFFECT ASSESSMENT AND INTEGRATION Amorim M.J.B. Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal. mjamorim@ua.pt Over the last three decades soil ecotoxicology has observed amazing advances, both in regard to creating knowledge and its consolidation as well as in regard to developing new tools for Environmental Risk Assessment (ERA).
The terrestrial ecosystem is threatened via local and diffuse contamination of various sources, e.g. heavy metals, organic persistent pollutants or agricultural chemicals, and is an ever-more valuable resource. The effects of pollution have been more or less scanned using different methodologies, including a number of standard ecotoxicity tests developed for relevant soil species (ISO and OECD guidelines). Testing includes individual species tests with a wide range of organisms such as earthworms, collembolans, enchytraeids, acari, microbial community, nematodes or plants, and different soil types have been covered. These tests focus on the population level endpoints like survival, reproduction or growth. In addition to this mesocosms testing type (including multi-species interactions) as well as functional tests (OM breakdown, respiration) have been developed. In a risk assessment (ERA) perspective aspects approaches such as the SSD or QSAR are worth mentioning as these are examples of key-milestones in the field. Nowadays the field is in hand with a large set of instruments for ERA - for instance the TRIAD approach comes as an integration of the critical aspects that shape environmental concerns. Nevertheless, not without challenges and still casting many problems, being of increasing importance due to limited resources. To a much lesser extent have effects been assessed at the sub-individual level, including the use of oxidative stress enzymatic biomarkers or gene expression levels. Here the level of understanding enters a more in depth layer and the mechanisms of toxicity of groups of chemicals may be unraveled. This prepares the ground for a much more targeted environmental protection and a number of advanced predictions not foreseen in the early days. Additionally, these tests can not only provide information at a high-throughput level of content, they are also in a more rapid temporal window compared to traditional testing. However, at the same time as these advantages appears the integration of such valuable source of information onto pre-established formats is less straightforward. Although, the benefits of integrating various levels of information may seem obvious, this is an even more decisive aspect when rapid answers are needed for new substances like nanomaterials, gaining a renewed positioning. This talk will provide a prospective on the standard methodologies employed in soil ecotoxicology highlighting the potentialities and challenges of integrating molecular tools, giving both the basic context and case studies.
ПОЧВЕННЫЙ МИКРОБИОМ КАК БИОИНДИКАТОР: НОВЫЕ ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ ДАННЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ Андронов Е.Е.1, Першина Е.В.1, Дольник А.С.2, Тамазян Г.С.2, Чирак Е.Л.1, Мерзлякова Я.В.1, Воробьев Н.И.1 1 ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург, Пушкин, Россия. eeandr@gmail.com 2 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия SOIL MICROBIOME AS BIOINDICATOR: NEW APPROACHES TO ANALYSES OF NEXT GENERATION SEQUENCING DATA Andronov E.E., Pershina E.V., Dolnik A.S., Tamazyan G.S., Chirak E.L., Merzlyakova Ya.V., Vorobjev N.I. Современные технологии анализа почвенных микробиомов основаны на использовании высокопроизводительного секвенирования ампликонных библиотек таксономически значимых генов, таких как 16S рРНК. Такой анализ позволяет выявлять реальное таксономическое разнообразие компонентов почвенного микробиома, независимо от их культивируемости. Объем данных, получаемых в результате такого анализа, составляет до нескольких десятков тысяч нуклеотидных последовательностей на проанализированный образец. Это дает возможность исследовать недоступное для традиционных методов анализа некультивируемое большинство почвенных микроорганизмов, составляющее по различным оценкам не менее чем 95 % совокупного микробиома. Если принять во внимание колоссальный размер почвенного микробиома (до 10 млрд клеток на г почвы) и его таксономическое разнообразие (до 10 тыс OTU), становится очевидно, что почвенная микробиология только сегодня получила доступ к реальному изучению микробиоты во всей ее полноте. В современной науке можно выделить два крупных направления, в рамках которых развивается большинство исследований в этой области - документирование природного разнообразия и поиск связей между агроэкологическими характеристиками почвы и структурой микробиома. Последнее направление имеет массу приложений в области биоиндикации. В настоящем сообщении будут представлены данные последних исследований, проводимых в ГНУ ВНИИСХМ - анализ микробиомов основных типов почв России по данным высокопроизводительного секвенирования и работ в области биоиндикации. В частности, будет продемонстрирована первая версия эволюционного пространства гена 16S рРНК, представляющая собой новое «операционное поле» для молекулярной экологии, а также показаны новые статистические подходы, направленные на поиск биологического смысла в массивах данных, т.е. на выявление компонентов почвенного микробиома, ассоциированных с действием ряда агроэкологических факторов. Представленные данные свидетельствуют о том, что перспективы создания принципиально новых методов оптимизации земледелия, основанных на использовании современных молекулярных технологий, могут стать реальностью в ближайшем будущем. Работа поддержана РФФИ (грант 12-04-01371а).
Еще по теме ПОЧВЕННАЯ ЭКОТОКСИКОЛОГИЯ - ОТ РЕТРОСПЕКТИВНЫХ СТАНДАРТНЫХ МЕТОДОВ ДО ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИННОВАЦИОННЫХ ПОДХОДОВ - ПЕРСПЕКТИВЫ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ОЦЕНКИ И ИНТЕГРАЦИИ Аморим М.: