Биологический факультет Санкт-Петербургского государственного университета
Санкт-Петербург
Biological Faculty Saint Petersburg State University
St. Petersburg
Биологический факультет Санкт-Петербургского государственного университета
Санкт-Петербург
Biological Faculty Saint Petersburg State University
St. Petersburg
Грибы арбускулярной микоризы (АМГ) образуют один из наиболее распространенных симбиозов с большинством наземных растений. АМГ снабжают растение различными минеральными элементами, в первую очередь, фосфором, а также улучшают водоснабжение. Поиск наиболее симбиотически эффективных штаммов АМГ и создание на их основе микробных препаратов – важная задача современной биологии. Идентификация AМГ очень сложна. Это связано, прежде всего, с высоким генетическим полиморфизмом AMГ, а также с трудностями их выращивания без растения-хозяина. Морфологическая идентификация AMГ часто ненадежна из-за большого числа криптических видов. В последние годы увеличивается число работ по изучению биологического разнообразия AMГ, проводимых современными методами на основе NGS (Next Generation Sequencing), в частности Illumina MiSeq. В настоящее время остается много вопросов по идентификации АМГ. К наиболее важным из них относятся: выбор маркера для генетического штрих-кодирования AMГ – консервативных или вариабельных последовательностей, а также выбор праймеров – специфичных для AMГ или универсальных. В настоящей работе мы успешно использовали универсальные праймеры ITS3 и ITS4 для секвенирования с Illumina MiSeq региона 5.8S рДНК – ITS2, содержащего как консервативные, так и вариабельные участки. Этот подход для идентификации AMГ оказался достаточно эффективным и позволил достоверно идентифицировать 8 из 9 изолятов до уровня вида: 5 – Rhizophagus irregularis, 1 – R. invermaius, 1 – Paraglomus laccatum, 1 – Claroideoglomus etunicatum. Для всех изолятов R. irregularis показаны высокая вариабельность в области ITS и отсутствие связи c экотопом клад, образуемых ITS на филогенетических деревьях. Для изолята Acaulospora sp., определенного до рода, данные NCBI все еще недостаточны для точной идентификации AMГ рода Acaulospora до вида.
Arbuscular mycorrhiza fungi (AMF) form one of the most common symbiosis with the majority of land plants. AMF supply the plant with various mineral elements, primarily phosphorus, and improve the water supply. The search for the most effective AMF strains for symbiosis and the creation of microbial preparations on that basis is an important task for modern biology. Owing to the difficulties of cultivation without a host plant and their high genetic polymorphism, identifying AMF is very difficult. The high number of cryptic species often also makes morphological identification unreliable. Recent years have seen growth in the number of AMF biodiversity studies performed by modern NGS-based methods, Illumina MiSeq in particular. Currently, there are still many questions that remain for the identification of AМF. The most important are whether conservative or variable sequences should be used to select a marker for barcoding and whether universal primers or those specific to AMF should be used. In our work, we have successfully used universal primers ITS3 and ITS4 for the sequencing in Illumina MiSeq of the 5.8S rDNA – ITS2 region of the 35S rRNA genes, which contain both a conservative and variable regions. The molecular genetic approach for AMF identification was quite effective and allowed us to reliably identify eight of nine isolates to the species level: five isolates of Rhizophagus irregularis, and one isolate of R. invermaius, Paraglomus laccatum, and Claroideoglomus etunicatum, respectively. For all five R. irregularis isolates high variability in the ITS region and the absence of ecotopic-related molecular characters in the ITS2 region were demonstrated. The NCBI data is still insufficient for accurate AMF identification of Acaulospora sp. isolates from the genus to the species level.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.