Обзорная статья ученых Южного федерального университета вошла в число самых цитируемых в мире по версии престижной аналитической платформы Web of Science с момента её публикации до текущего времени. Такой статус свидетельствует о высоком международном признании и значимости исследования.
Работа «Heterotrophic nitrification in soils: Approaches and mechanisms», подготовленная учёными Академии биологии и медицины Д.И. Ивановского ЮФУ в сотрудничестве с коллегами из Геттингенского университета (Германия) и Российского университета дружбы народов(РУДН), посвящена одному из наиболее малоизученных процессов земного азотного цикла — гетеротрофной нитрификации. Этот процесс играет ключевую роль в трансформации азота в почвах, особенно кислых, где он может существенно превосходить по вкладу другие механизмы нитрификации.
Важно понимать, что изучение гетеротрофной нитрификации имеет большое практическое значение. Этот процесс влияет на то, как почвы удерживают и теряют азот — элемент, необходимый для роста растений и поддержания плодородия. От того, насколько точно учёные понимают работу азотного цикла, зависит эффективность сельского хозяйства, сохранение лесов, устойчивость экосистем к климатическим изменениям и даже качество воды, поскольку избыток азота может вымываться в реки и озёра. Поэтому исследования в этой области помогают не только продвигать фундаментальную науку, но и создавать более устойчивые способы управления природными ресурсами.
Коллектив авторов, Е. П. Пуликова, А. В. Горовцов, Я. В. Кузяков, К. А. Дёмин, Т. М. Минкина и Вишну Д. Раджпут, не только систематизировал существующие данные о гетеротрофной нитрификации, но и обозначил перспективные направления развития исследований. Среди них — использование генетических маркёров, методов изотопной трассировки и современных микроскопических подходов.
«Гетеротрофная нитрификация остаётся одним из самых загадочных процессов азотного цикла. Наш обзор показывает, насколько важно объединять биохимические, молекулярные и экологические методы исследования, чтобы наконец понять, как именно этот механизм работает в реальных почвенных системах. Мы надеемся, что предложенные нами подходы станут основой для нового этапа исследований», – отметила д.б.н., заведующий кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов, профессор АБиМ ЮФУ Татьяна Минкина.
В обзоре подробно рассматриваются существующие методики анализа процесса, включая использование 15N-меченых органических соединений и ингибиторов, позволяющих разделять вклад различных групп нитрификаторов. Авторы подчёркивают ограничения этих методик и предлагают новые исследовательские стратегии: изоляцию и очистку ферментов гетеротрофной нитрификации, определение их аминокислотных последовательностей для создания генетических маркёров, использование стабильных изотопов, а также сочетание флуоресцентной гибридизации in situ с микроавторадиографией для изучения структуры и активности микробных сообществ.
Цель обзора — углубить понимание механизма гетеротрофной нитрификации и улучшить инструментарий для её исследования. В некоторых типах лесных почв этот процесс может обеспечивать до 99% общей нитрификации, существенно влияя на динамику азота в наземных экосистемах.
Статья опубликована в журнале Soil Biology and Biochemistry, который входит в топ-2% научных изданий по своей тематике. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение № 075-15-2023-587), Программы стратегического академического лидерства ЮФУ «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети») и РУДН.
