CC BY
57
УДК 632.752.2 (470.44)
МИКРОБОЦЕНОЗ ЯБЛОННОЙ ТЛИ
(APHIS POMI DEG.)
В САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
А.М. Петерсон, Е.В. Глинская, Н.Ф. Пермякова
Саратовский государственный университет,
кафедра микробиологии и физиологии растений Е-mail: [email protected]
Проведено изучение микробоценоза пищеварительного тракта яблонной тли Aphis pomi Deg. на территории Саратовской области. Выявлено 23 вида бактерий, принадлежащих к 15 родам, среди них Curtobacterium flacumfaciens, вызывающий заболевания у растений.
Ключевые слова: тли, симбионты, бактерии
Microbial Ecological Systems of Aphis Pomi Deg. in Saratov Region
A.M. Peterson, E.V. Glinskay, N.F. Permyakova
Microbial ecological systems of Aphis pomi Deg. digestive tract in territory of the Saratov region was studied. 23 bacteria species belonging to 15 genera was revealed. Curtobacterium flacumfaciens causing diseases at plants was among them.
Key words: aphids, symbionts, bacteria
Тли (Aphidinea) - один из подотрядов равнокрылых насекомых (Homoptera), который включает 12 семейств и около 2500 видов. На территории бывшего СССР известно более 800 видов [1]. Зеленая яблонная тля Aphis pomi (Deg., 1773) относится к семейству Aphididae.
Жизненный цикл вредителя состоит из ряда поколений, отличающихся друг от друга не только по физиологическим особенностям, но и по морфологическим и включает самок-основательниц, бескрылых и крылатых девственниц, нормальных самок, бескрылых и крылатых самцов [2, 3]. Зеленая яблонная тля широко распространена по всей Голарктике. Основным кормовым растением ей служат разные виды дикой лесной яблони, с которых она переходит на культурные сорта яблони и другие растения: грушу, рябину, боярышник, сливу, абрикос и др. В Средней и Южной России при благоприятной для тли погоде у нее бывает 14-17 поколений [4].
Тли питаются исключительно соками растений. Жить на этой скудной диете им позволяет удачный симбиоз с бактериями, которые синтезируют для них аминокислоты, витамины и другие вещества. Более того, как показывают последние исследования, генетические особенности симбионтов могут сильнейшим образом сказываться на жизнеспособности и экологических характеристиках всего симбиотического комплекса. Наиболее изученными симбионтами тлей являются бактерии рода Биекпега, живущие в специализированных клетках хозяина - бактерио-цитах. Установлено, что именно они обеспечивают устойчивость тлей к высоким температурам [5].
Интерес к изучению микробных сообществ пищеварительного тракта тлей в значительной степени обусловлен их способностью передавать возбудителей болезней растений. Большинство работ в этой области посвящено участию тлей в циркуляции фитопатогенных вирусов [6]. Роль тлей в распространении фитопатогенов бактериальной природы остается мало изученной.
Наша работа была направлена на выявление микробоценоза пищеварительного тракта яблонной тли с целью выявления потенциальной возможности этих сосущих насекомых переносить различные фитопатогенные бактерии.
Работа проводилась в июне 2007 г. Было исследовано 100 бескрылых самок яблонной тли, собранных с молодых побегов яблонь в садах в черте г. Энгельса Саратовской области. Идентификация насекомых проводилась по определителю насекомых [7], правильность определения подтверждена кандидатом сельскохозяйственных наук, профессором ка-
А.М. Петерсон, Е.В. Глинская, Н.Ф. Пермякова, 2008
федры энтомологии Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова Б.С. Якушевым.
Непосредственно перед бактериологическим посевом насекомых усыпляли, обрабатывали в 96% этаноле в течение 5 мин для уничтожения микроорганизмов, обитающих на внешних покровах тлей, затем дважды промывали в стерильном физиологическом растворе. Десять экземпляров тлей, обработанных таким образом, растирали в ступке с 0,5 мл физиологического раствора. Средняя масса 10 самок тлей составляла 0,005 г, таким образом, получали разведение 10-2. По 0,1 мл полученной суспензии засевали на ГРМ-агар, картофельную среду и среду ВЯ следующего состава: вытяжка из яблоневых листьев (10%), яблочный сок (10%), пептон (1%), глюкоза (1%), фруктоза (1%), неорганические соли NaCl, FeSO4, KNO3, K2HPO4, MgSO4, CaCO3 (по 0,1%), голодный агар (3%), рН = 6. Последняя среда являлась экспериментальной и была разработана и апробирована нами для выделения микроорганизмов, приспособленных к обитанию в пищеварительном тракте растительноядных насекомых.
Посевы инкубировали при температуре 28 С в течение двух суток. Для идентификации выделенных культур проводили изучение их морфологических, культуральных, биохимических свойств. Видовую принадлежность устанавливали по определителю бактерий Берджи [8, 9] и определителю зоопатогенных микроорганизмов [10].
В результате проведённых исследований было выявлено обитание в пищеварительном тракте яблонной тли 23 видов бактерий, принадлежащих к 15 родам (табл. 1). Оказалось, что наиболее разнообразно в видовом отношении представлен род Bacillus (6 видов), за ним по видовому разнообразию следуют роды Staphylococcus (3 вида) и Aureobacte-rium (2 вида). Остальные роды представлены единичными видами.
Количественные показатели бацилл варьировали от 103 до 104 КОЕ в пробе из 10 особей тли. Наиболее часто обнаруживались бактерии B. megaterium. Достаточно богатый видовой состав выявлен среди грам-
Таблица 1
Микробоценоз пищеварительного тракта яблонной тли
Виды Среды выделения Количественные показатели* Встречаемость в пробах,%
Г рамположительные споровые палочки
Bacillus azotoformans КС 103 10
B. cereus КС 104 10
B. circulans ВЯ 103 10
B. megaterium КС, ВЯ 103 20
B. thuringiensis ВЯ 103 10
B. psychrosacharo-lyticus ГРМ-агар 103 10
Г рамположительные неспоровые палочки
Aureobacterium barkeri ГРМ-агар 103 10
A. testaceum ГРМ-агар 103 10
Cellulomonas sp. ГРМ-агар 104 10
Curtobacterium flacumfaciens ГРМ-агар 103 10
Exiguobacterium aurantiacum ВЯ 103 10
Microbacterium imperiale ГРМ-агар 103 10
Pimelobacter simplex ВЯ 103 20
Г рамположительные кокки
Deinococcus radiopugnans ГРМ-агар 103 10
Micrococcus agilis ГРМ-агар 103 10
Kocuria rosea ГРМ-агар, ВЯ 103 60
Kytococcus sedentarius КС, ВЯ 103 20
Planococcus citreus ГРМ-агар, ВЯ 103 70
Staphylococcus cohnii cohnii ГРМ-агар 103 30
S. shleiferi shleiferi ГРМ-агар, ВЯ 103 - 104 30
S. saprophiticus ГРМ-агар, ВЯ 103 20
Г рамотрицательные палочки
Aeromonas hydrophila ГРМ-агар 103 10
Pseudomonas stutzeri ВЯ 103 10
* Количество колониеобразующих единиц (КОЕ) в 10 особях.
положительных палочек (7 видов), однако и их численность не превышала 104 КОЕ в пробе. Грамположительные кокки были представлены в основном аэробными микроорганизмами, относящимися к 5 родам. В большинстве проб были обнаружены бактерии Kocuria rosea и Planococcus citreus. Среди факультативно-анаэробных кокков нами выделены 3 вида, принадлежащих к роду Staphylococcus. Количественные показатели кокковых микроорганизмов составляли 103 - 104 КОЕ в пробе. Небольшим видовым разнообразием отличалась группа грамотри-цательных аэробных палочек (2 вида).
В процессе идентификации выделенных штаммов было проведено изучение их биохимической активности (табл. 2-6). Большинство выделенных микроорганизмов были каталазоположительными и оксидазоотрица-тельными. Способностью к росту в анаэробных условиях обладали 12 видов. Обращает на себя внимание относительно низкая саха-ролитическая активность исследуемых штаммов. Способность использовать глюкозу выявлен а у 1 3 (56%) видов, остальные углеводы расщеплялись лишь единичными видами. Относительно высокой сахаролитической активностью обладали Bacillus circulans, Sta-
Таблица 2
Биохимическая активность бацилл, выделенных из пищеварительного тракта яблонной тли
Виды Подвиж- ность Рост в анаэробных условиях Ката- лаза Образование кислоты из Образо- вание ацетоина Редукция нитратов Исполь- зование цитрата Гидролиз
глю- козы кси- лозы араби- нозы ман- нита крах- мала жела- тины
Bacillus azotoformans + - - - - - - - - + - -
B. cereus + + + + - - - + + + + +
B. circulans + + + + + + + - + - - +
B. megaterium + + + + - - - - + + + +
B. thuringiensis + + + + - - - + + + + +
B. psychro-sacharolyticus + + + + +сл - - - + - + -
Примечание. «+» - положительная реакция; «+сл» - слабоположительная реакция; «-» - отрицательная реакция.
Таблица 3
Биохимическая активность грамположительных неспоровых палочек, выделенных из пищеварительного тракта яблонной тли
Виды Пигмент Подвиж- ность Рост в анаэробных условиях Окси- даза Ката- лаза Уреаза Жела- тиназа Образование кислоты из
глюкозы маннита
Aureobacterium barkeri ж - - - + - - - -
A. testaceum ж + +сл - + - + - -
Cellulomonas sp. - + + - + - - + -
Curtobacterium flacumfaciens р + - - + - + - -
Exiguobacterium aurantiacum - + + - + - + - -
Microbacterium imperiale ор + - - + - - + -
Pimelobacter simplex - + - - + - - - -
Примечание. ж - жёлтый; р - розовый; ор - оранжевый; +сл - слабоположительная реакция.
Биохимическая активность грамположительных аэробных кокков, выделенных из пищеварительного тракта яблонной тли
Таблица 4
Виды Пигмент Подвиж- ность Рост в анаэробных условиях Окси- даза Ката- лаза Жела- тиназа Образование кислоты из глюкозы Редукция нитратов Исполь- зование цитрата Рост при
5% №01 15% №01
Deinococcus radiopugnans р - - - + - - - + - -
Micrococcus agilis - + - - + + +сл - - + -
Kocuria rosea р + - - + - - + - + -
Kytococcus sedentarius ж - - - + + - - - + -
Planococcus ж + - - + - - - - + +
Примечание. Обозначения см. в табл. 1, 2.
Таблица 5
Биохимическая активность стафилококков, выделенных из пищеварительного тракта яблонной тли
Под- виж- ность Рост в Образование кислоты из Образо- вание ацето- ина Редук- ция нит- ратов Рост при
Виды Пиг- мент анаэро- бных усло- виях Окси- даза Ката- лаза ы з о м 2 3 ксилозы арабинозы маннита ы з о н Л % ы з о X н а м ы з о Й у р сахарозы лактозы 10 °С 37 °С С О 5%№01 § ох 10 15% №01
Staphylococcus cohnii cohnii - - + - + + - - - - + + - - - - - + - + + -
S. shleiferi shleiferi кр - + - + + - - - + + + - - + + + + +сл + + +
S. saprophiticus ж - + - + + - - - + + + - - +сл - + + + + + +
Примечание. кр - красный; остальные обозначения см. в табл. 1, 2.
Таблица 6
Биохимическая активность грамотрицательных палочек, выделенных из пищеварительного тракта яблонной тли
Виды Пиг- мент Под- виж- ность Рост в анаэроб-ных условиях Окси- даза Ката- лаза Образование кислоты из Образо- вание ацето- ина Редук- ция нит- ратов Исполь- зование цитрата Гидролиз Рост при
ы з о м 2 лг ксилозы арабинозы | маннита | ы з о н Л ма маннозы | сахарозы | лактозы крах- мала жела- тины 10 °С 37 °С 43 °С 15% №01
Aeromonas hydrophila - + + + + + + + + + + + - + + +сл - - + + - -
Pseudomonas stutzeri - + - + + + + - + - + + - -
Примечание. Обозначения см. в табл. 1, 2.
phylococcus shleiferi shleiferi, S. saprophiticus и Aeromonas hydrophila.
Часть штаммов, выделенных на ГРМ-агаре и среде ВЯ, в дальнейшем не удалось культивировать ни на одной из использованных сред. По морфологии они представляли грамположительные кокки (2 штамма), грам-
положительные палочки (2 штамма) и грам-отрицательные палочки (2 штамма). Вероятно, в организме насекомого эти бактерии использовали продукты метаболизма других симбионтов, и для их культивирования в лабораторных условиях требуются более сложные питательные среды.
Большинство выделенных видов являются широко распространенными в окружающей среде сапрофитами. Интересен факт обнаружения в пищеварительном тракте тли бактерий Bacillus thuringiensis, характеризующихся продукцией кристаллообразных протеиновых включений, обусловливающих патогенность для некоторых насекомых. Aureo-bacterium barkeri, A. testaceum, Microbacterium imperiale являются типичными обитателями организма насекомых [11]. Особый интерес представляет обнаружение в тле Curto-bacterium flacumfaciens, вызывающего бактериальные гнили некоторых сельскохозяйственных культур, в том числе у фасоли [12].
Библиографический список
1. Бей-Биенко Г.Я. Общая энтомология. М.: Высш. шк., 1980. 416 с.
2. Мордвилко А.К. Фауна России и сопредельных стран. Петроград, 1919. Вып.2. С.237-508.
3. Ивановская О.И. Тли Западной Сибири. Новосибирск: Наука, 1977. 4.II. C.70-71.
4. Бергун С.А. Экологические аспекты мониторинга зеленой яблонной тли (aphis pomi deg.) в яблоневых садах центральной зоны Краснодарского края: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Ставрополь, 2004. 22 с.
5. Dunbar H.E., Wilson A.C., Ferguson N.R., Moran N.A. Aphid Thermal Tolerance Is Governed by a Point Mutation in Bacterial Symbionts // PLoS Biol. 2007. №5. P.96.
6. Дьяков Ю.Т. Фитопатогенные вирусы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984. 178 с.
7. П.лав,ильщиков, Н.Н. Определитель насекомых. М.: Топикал, 1994. С.119.
8. Определитель бактерий Берджи: В 2 т. / Под ред. Дж. Хоулта и др. М.: Мир, 1997. Т.1. 432 с.
9. Определитель бактерий Берджи: В 2 т. / Под ред. Дж. Хоулта и др. М.: Мир, 1997. Т.2. 368 с.
10. Сидоров М.А., Скородумов Д.И., Федотов В.Б. Определитель зоопатогенных микроорганизмов. М.: Колос, 1995. 319 с.
11. Пивоваров Ю.П., Королик В.В. Санитарно-значимые микроорганизмы. М.: Икар, 2000. 268 с.
12. MundelH.H., Kiehn F.A., Huang H.C. et al. Resolute great northern bean // Canad. J. Plant Sc. 2005. Vol.85, №2. P.393-395.
