CC BY
74
УДК 631.46-576.8
АНТАГОНИСТИЧЕСКИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ БАКТЕРИЙ И ГРИБОВ В ТОРФЯНИКАХ
Т.Г. Добровольская, А.В. Кураков, А.В. Головченко, Н.С. Павлова
Методом агаровых блоков исследованы антагонистические взаимодействия между микроскопическими грибами и бактериями — характерными обитателями верховых и низинных торфяников. Для оценки взаимоотношений между этими микроорганизмами было взято по 17 штаммов грибов и бактерий разных таксонов, что обусловило 289 возможных сочетаний. Установлено, что 24% от исследованных культур грибов обладали бактерицидным действием, фунгицидный эффект обнаружен лишь у 11% бактериальных культур. Ни один из представителей разных родов и видов грибов не оказал ингибирующего воздействия на рост бактерий гидролитического блока — миксобактерий и цитофаг. Бактерии этого блока, наоборот, проявили антагонизм по отношению ко многим видам грибов.
Ключевые слова: бактерии, грибы, торфяники, антагонизм.
Введение
Если о бактерицидных и фунгицидных свойствах сфагнового торфа известно давно, то о нахождении бактерий в торфах, которые являются антагонистами грибов и бактерий, до недавнего времени сведений не было. Немецкие микробиологи [5, 6] провели огромную экспериментальную работу по выделению и проверке на антагонизм более одной тысячи штаммов бактерий, выделенных из разных видов мхов, в том числе сфагновых. Ученые проверяли антагонизм бактерий по отношению к двум фитопатоген-ным грибам — Verticillium dahliae и Rhizoctonia solani. Было установлено, что 26% исследованных бактерий обладали антигрибной активностью. При этом среди бактерий-антагонистов доминировали представители рода Burkholderia — характерные обитатели сфагновых торфяников. Высокий процент антигрибных бактерий-антагонистов может служить, по мнению исследователей, защитой от фитопатогенов, так как известно, что сфагновые мхи не подвержены грибным заболеваниям.
Что касается антагонистических взаимоотношений сапротрофных грибов и бактерий, являющихся характерными обитателями торфяников, то таких исследований пока не проводилось. В наших работах по изучению микромицетных и бактериальных комплексов в торфяных почвах Западной Сибири [1] было установлено, что во все сроки наблюдения доминирующими видами в верховом торфянике были виды рода Penicillium. Низинный торфяник характеризовался максимальной долей быстрорастущих мик-ромицетов и доминированием видов рода Trichoder-ma. В пределах сапротрофного комплекса бактерий в низинных торфяниках преобладали бактерии гидролитического блока, представленные цитофагами, миксобактериями и актинобактериями. В верховых торфяниках доминировали подвижные гидробионты, относящиеся к трофическим группировкам копиотро-
фов и олиготрофов (спириллы, псевдомонады, алка-лигенесы). Бактерии-гидролитики были представлены лишь бациллами [1].
Цель исследований — изучение антагонистических взаимоотношений грибов и бактерий, выделенных из верховых и низинных торфяников и являющихся характерными компонентами этих почв.
Объекты и методы исследования
В качестве объекта использовали коллекцию бактерий и грибов, выделенных нами из горизонта 0—20 см торфяных почв южно-таежной подзоны Западной Сибири. Культуры микроорганизмов были выделены из низинных торфяных почв болота Таган, верховых торфов Васюганского болота Полынянка Томской обл. и окрестностей г. Нижневартовска Тюменской обл. Идентификацию штаммов бактерий до рода проводили на основании морфологических, куль-туральных и физиологических признаков, используя Определитель бактерий Берджи [3] и пособие по идентификации почвенных бактерий [2]. Грибы выделяли на картофельно-декстрозный агар, который подкисляли 40%-й молочной кислотой (4 мл/л) для подавления бактерий. Микроскопические грибы идентифицировали по культурально-морфологическим признакам, используя определители для конкретной систематической группы [4].
Антагонистическое взаимодействие грибов и бактерий исследовали методом блоков: на свежий бактериальный газон раскладывали блоки с микроми-цетами, на газон с микроскопическими грибами — бактериальные блоки. На 3—5-е сут. учитывали зоны вокруг блоков, которые измеряли в миллиметрах. В опыт было взято 17 культур бактерий, выделенных из низинного и верхового торфяников, и 17 штаммов грибов из верховых торфяников, представленных разными родами и видами. Методом блоков было проверено 289 сочетаний.
Результаты и их обсуждение
Изучение взаимоотношений грибов и бактерий, являющихся характерными сапротрофными обитателями торфяников, позволило установить антагонистические взаимодействия между ними. Так, 12 штаммов бактерий, т.е. 11% от всех сочетаний грибы—бактерии, проявили антагонистическую активность по отношению к грибам, 13 штаммов микроскопических грибов, т.е. 24% от всех сочетаний бактерии—грибы, проявили бактерицидное воздействие. Анализ антагонистической активности выявил, что на таких представителей бактерий-гидролитиков, как Myxococca-les и Cytophaga, ни один из исследуемых штаммов грибов не оказал антагонистического воздействия. Некоторые штаммы грибов обладали ингибирующим действием по отношению к спорообразующим бактериям рода Bacillus. Наиболее чувствительными к воздействию грибов оказались коринеформные бактерии и представители родов Alcaligenes, Serratia и Azo-tobacter. Максимальные зоны подавления (до 6 мм) наблюдались при воздействии грибов родов Tricho-derma и Umbelopsis на Arthrobacter (табл. 1).
Бактерии в свою очередь также проявили антагонизм по отношению к микроскопическим грибам (табл. 2). Максимальное ингибирующее воздействие на представителей большинства исследуемых грибов оказали представители порядка Myxococcales (зоны до 7 мм). Именно миксобактерии, как было показано в предыдущих опытах, не подавлялись грибами. Некоторые штаммы Bacillus также проявили антагонистическое действие по отношению к грибам, типичным для верховых болот (Penicillum, Umbelopsis, Absidia).
Интересным представляется факт обнаружения ингибирования роста бактериями рода Arthrobacter энтомопатогенных грибов (Isaria, Lecanicilium). Зоны подавления роста составили 7 мм. Таким образом, между бактериями и грибами, обитающими в торфяниках, могут складываться антагонистические взаимоотношения, что может влиять на их функционирование в микролокусах торфяников и, возможно, в целом в болотных экосистемах. Представляется значимым, что грибы не подавляли развитие бакте-рий-гидролитиков, что позволяет представителям этой группы, доминирующим в низинных торфяниках,
Таблица 1
Антагонистическая активность микроскопических грибов
Таксоны бактерий Таксоны грибов
Aspergillus Cladosporium sp. Clonostahys solani Penicillium** Trichoderma sp.
sp. sydowi versicolor 1* 2* 1* 2* 3* 4* 5*
Cytophaga
Myxococcales
Alcaligenes 5 2 4 1 2 4 4 4 3
Azotobacter 1 1
Serratia 5 3 4 1 3 4
Arthrobacter sp. 1* 4 2 2 2
2* 4 2 5 5 2 6
3* 4 2 6 1 5 5
4* 6 2
Micrococcus 2 2 2 5 4
Bacillus sp. 1* 4 4 3 2
2* 3 2 4 2
3* 1
4* 3 2 2
5* 1 1 4 1
B. cereus 2 1
3 диаметр зоны угнетения, мм отсутствие зоны
* Штаммы бактерий и грибов;
** Представители рода Penicillium: 1 — Penicillium sp., 2 — P. aurantiogriseum, 3 — P. brevicompactum, 4 — P. thomi, 5 — P. glabrum.
Таблица 2
Антагонистическая активность бактерий
Таксоны грибов Таксоны бактерий
Cytophaga Myxococcales Serratia Arthrobacter Bacillus
1* 2* 3* 4* 1* 2* 3*
Absidia sp. 7
Aspergillus sydowi 1
A. versicolor 1*
2*
Cladosporium cladosporioides 1 1 1
Clonostachys solani 1* 1 1 1 3
2* 1 5
Isaria sp. 1 7 7 1
Lecanicillium lecani 1 3 3 4
Pénicillium aurantiogriseum 7 5
P. brevicompactum 2
P. glabrum 5
P. thomi 5
Penicillium sp. 7
Trichoderma sp. 4 4 2 2 4
Umbelopsis alpine 2 4 2 2 2
3 диаметр зоны угнетения, мм отсутствие зоны
* Штаммы бактерий и грибов.
эффективнее осуществлять свою деятельность. Среди бактерий, напротив, представители многих таксонов часто проявляли антагонистическую активность
по отношению к грибным обитателям болот, что может негативно сказываться на их активности в деструкции органических субстратов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Добровольская Т.Г., Головченко A.B., Кухаренко О.С. и др. Структура микробных сообществ верховых и низинных торфяников Томской области // Почвоведение. 2012. № 3.
2. Лысак Л.В., Добровольская Т.Г., Скворцова И.Н. Методы оценки бактериального разнообразия почв и идентификации почвенных бактерий. М., 2003.
3. Определитель бактерий Берджи. Т. 1, 2. М., 1997.
4. Domsch K.H., Gams W, Anderson T. Compendium of Soil Fungi. Vol. 1. IHW-Verlag. 1993.
5. Opelt K., Berg G. Diversity and antagonistic potential of bacteria associated with bryophytes from nutrient-poor habitats of the Baltic Sea Coast // Appl. Environ. Microbiol. 2004. Vol. 70.
6. Opelt K., Chobot V., Hadacek F. et al. Investigations of the structure and function of bacterial communities associated with Sphagnum mosses // Environ. Microbiol. 2007. Vol. 9(11).
Поступила в редакцию 22.02.2012
ANTAGONISTIC MUTUAL RELATIONS OF BACTERIA AND FUNGI IN PEATBOGS T.G. Dobrovolskaya, A.V. Kurakov, A.V. Golovchenko, N.S. Pavlova
The antagonistic interactions between microscopic fungi and bacteria that are characteristic inhabitants of oligotrophic and eutrophic peat lands were established by agar block method. 17 strains both bacteria and fungi were used for study of interrelations between these microorganisms that
289 possible combination gave. It was established that 24% of all investigated fungal cultures possessed bactericidal action, and only 11% of bacterial cultures have demonstrated fungicidal effect. No one of representatives of different genera and species of the fungi taken in experience had suppression influence on growth of the bacteria of hydrolytic block — myxobacteria and cytophaga. Bacteria of this block, contrary, have shown antagonism to many species of fungi.
Key words: bacteria, fungi, peatlands, antagonism.
Сведения об авторах
Добровольская Татьяна Глебовна, канд. биол. наук, ведущ. науч. сотр. каф. биол. почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-43-15; e-mail: [email protected]. Кураков Александр Васильевич, докт. биол. наук, доцент каф. микологии и альгологии биол. ф-та МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-39-70; e-mail: [email protected]. Головченко Алла Владимировна, ст. науч. сотр. каф. биол. почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-43-15; e-mail: [email protected]. Павлова Наталья Сергеевна, дипломница 2011 г. каф. биол. почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова.
