Metabarcoding eDNA w analizie różnorodności biologicznej bakteriobiomu i mykobiomu środowiska glebowego poddanego zróżnicowanym zabiegom agrotechnicznym w uprawie kukurydzy (Zea mays L.)

Abstract

Wyniki niniejszej dysertacji mają praktyczne znaczenie dla rolnictwa i agrobiotechnologii, szczególnie w kontekście globalnych wyzwań związanych z degradacją gleb. Celem badań była analiza struktury i bogactwa bakteriobiomu oraz mykobiomu gleb uprawnych kukurydzy (Zea mays L.) poddanych różnym zabiegom agrotech­nicznym (międzyplon, płodozmian, system orkowy i bezorkowy, redukcja nawożenia azoto­wego). Próbki gleby pochodziły z areału rolniczego, należącego do CGFP Sp. z o.o. i były pobierane w różnych punktach czasowych. Sekwencjonowanie NGS przeprowadziła firma Genomed S.A., a wyniki poddano analizie bioinformatycznej i statystycznej. Uzyskane wyniki po­zwoliły na wytypowanie mikrobiologicznych wskaźników wrażliwości {Massilia i Haliangium) i odporności (Sphingomonas) na długo­trwałą monokulturę kukurydzy. Potwierdzono, że bakterie należące do typu Bacteroidota mogą sta­nowić ważny wskaźnik jakości gleby. Udowod­niono, że rodzaje Mucilaginibacter i Edaphobaculum wykazały największą wrażliwość na zmiany parametrów chemicznych gleby oraz że rodzaj Flavobacterium może być wrażliwy na praktyki rolnicze. Realizacja badań wykazała, że redukcja nawożenia azotowego o 20% nie wpływa w sposób negatywny na bogactwo spo­łeczności grzybiczej. Co więcej, niektóre rodzaje grzybów mogą pełnić funkcję potencjalnych bio­ indykatorów pozytywnego wpływu nawożenia azotowego na względną obfitość mykobiomu.

The results of this dissertation have practical significance for agriculture and agrobiotechnology, particularly in the context of global challenges related to soil degradation. The aim of the study was to analyze the structure and diversity of the bacteriobiome and mycobiome of maize (Zea mays L.) cultivated soils subjected to various agronomic treatments (intercropping, crop rotation, plowing, no-till systems, and N fertilization reduction). Soil samples were collected from an agricultural area owned by CGFP Ltd. NGS sequencing was performed by Genomed S.A., and the results were subjected to bioinformatic and statistical analysis. The findings enabled the identification of microbial indicators of sensitivity (Massilia and Haliangium) and resistance (Sphingomonas) to long-term maize monoculture. It was confirmed that bacteria belonging to the phylum Bacteroidota may serve as important indicators of soil quality. It was demonstrated that the genera Mucilaginibacter and Edaphobaculum showed the greatest sensitivity to changes in soil chemical parameters, and that Flavobacterium may be sensitive to agricultural practices. The study showed that a 20% reduction N fertilization does not negatively impact fungal community richness. Moreover, some fungal genera may serve as potential bioindicators of the positive effect of N reduction on the relative abundance of the soil mycobiome.