Bacterial life history strategies in gamma-irradiated arable soil receiving different microbial inocula

Bc. Karolína FARKOVÁ

Master's thesis

Abstract:

Soil contains an extraordinary level of microbial biodiversity that supports key ecosystem functions. Understanding how soil microbial communities assemble in agricultural ecosystems, as well as what traits they exhibit (i.e., what functions and services they mediate), is essential to better predict the consequences of biodiversity loss. This thesis analyzes the composition, diversity, and life history strategies of soil bacterial communities after the introduction of microbial communities from different sources (i.e., soil and cow excreta) into sterile soil (-irradiated). The results show that bacteria from soil and excreta successfully established in the -irradiated soil and that the bacterial composition and diversity strongly depends on the inoculation source. Analyses of selected functional traits proved that early colonizer taxa were characterized by having higher 16S rRNA copy numbers, smaller genomes and elevated motility and sporulation abilities than the original soil bacterial community. In addition, despite the soils showing similar initial physicochemical and biochemical properties, the different bacterial assemblages generated strong differences in soil properties and microbially-mediated functions. This thesis contributes to a better understanding on how the composition of microbial community is important for the microbial biodiversity in soil and in turn, how biodiversity can contribute to changes in soil fertility and bacterial activity through different life history strategies and traits.

Abstract:

Půda obsahuje mimořádnou úroveň mikrobiální biodiverzity, která podporuje klíčové funkce ekosystému. Pochopení toho, jak se půdní mikrobiální společenstva v zemědělských ekosystémech utvářejí a jaké vlastnosti vykazují (tj. jaké funkce a služby zprostředkovávají), je nezbytné pro lepší předvídání důsledků ztráty biologické rozmanitosti. Tato práce analyzuje složení, diverzitu a životní strategie půdních bakteriálních společenstev po zavedení mikrobiálních společenstev z různých zdrojů (tj. půdy a kravských exkrementů) do sterilní půdy (ozářené -zářením). Výsledky ukazují, že bakterie z půdy a exkrementů se v -ozářené půdě úspěšně etablovaly a že složení a diverzita bakteriálních společenstev silně závisí na zdroji inokulace. Analýzy vybraných funkčních znaků prokázaly, že taxony časných kolonizátorů se vyznačovaly vyšším počtem kopií genu 16S rRNA, menšími genomy a zvýšenou pohyblivostí a schopností sporulace než původní půdní bakteriální společenstva. Kromě toho, přestože půdy vykazovaly podobné počáteční fyzikálně-chemické a biochemické vlastnosti, různá mikrobiální společenstva vytvářela podstatné rozdíly ve vlastnostech půdy a mikrobiálně zprostředkovaných funkcích. Tato práce přispívá k lepšímu pochopení toho, jak je složení bakteriálního společenstva důležité pro mikrobiální biodiverzitu v půdě a jak naopak může biodiverzita přispívat ke změnám půdní úrodnosti a aktivity bakterií prostřednictvím různých životních strategií a vlastností.

Keywords

půda, bakteriální komunita, funkční znaky, životní strategie, zemědělství

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Jan Moudrý, Ph.D.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Agriculture and Technology

Master programme / field:
Agriculture Engineering / Agricultural Ecology