CC BY
68
Зайцева Светлана Викторовна - кандидат биологических наук, научный сотрудник ИОЭБ СО РАН РБ, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, 670047, тел. 8(3012)43-49-02, факс: 8(3012)43-30-34, e-mail: svet [email protected] Бархутова Дарима Дондоковна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ИОЭБ СО РАН РБ, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, 670047, тел. 8(3012)43-49-02, факс 8(3012)43-30-34.
Намсараев Баир Бадмабазарович - доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией микробиологии ИОЭБ СО РАН РБ, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, 670047, тел.: 8(3012)43-49-02, факс: 8(3012)43-30-34.
Kalashnikov Alexander MikAay/ovicA - post-graduate student of laboratory of microbiology, IGEB SB RAS, RB, Ulan-Ude, Sahyanova street, 6, 670047, tel.: 8(3012)43-49-02, fax: 8(3012)43-30-34, e-mail: karfagenqq 1 @rambler.ru Tudupov A/amzAi V/adimirovicA - post-graduate student of laboratory of microbiology, IGEB SB RAS, RB, Ulan-Ude, Sahyanova str., 6, 670047, tel.: 8(3012)43-49-02, fax: 8(3012)43-30-34, e-mail: [email protected]
Zaytseva Svet/ana Victorovna - candidate of biological sciences, research worker of IGEB SB RAS, RB, Ulan-Ude, Sahyanova str., 6, 670047, tel.: 8(3012)43-49-02, fax: 8(3012)43-30-34, e-mail: svet [email protected]
BarkAutova Darima Dondokovna - candidate of biological sciences, senior research worker of IGEB SB RAS, RB, Ulan-Ude, Sahyanova str., 6, 670047, tel.: 8(3012)43-49-02, fax: 8(3012)43-30-34.
Namsaraev Bair BadmabazarovicA - doctor of biological sciences, professor, manager of laboratory of microbiology of IGEB SB RAS, RB, Ulan-Ude, Sahyanova str., 6, 670047, tel.: 8(3012)43-49-02, fax: 8(3012)43-30-34.
УДК 579.266.4
Р.В. Колосов, А.Г. Захарюк, Л.П. Козырева, С.П. Бурюхаев
РАСПРОСТРАНЕНИЕ СУЛЬФАТРЕДУЦИРУЮЩИХ БАКТЕРИЙ В СОДОВО-СОЛЕНЫХ ОЗЕРАХ ЗАБАЙКАЛЬЯ*
* Работа выполнена при поддержке интеграционных проектов Президиума СО РАН № 38 и 95, грантов Минобразования и науки РФ № РНП 2.1.1/2165, НОЦ "Байкал", РФФИ № 10-04-01185 а
Изучено распределение сульфатредуцирующих бактерий в донных осадках содового озера Соленое и в песчаных матах озер Доронинское и Зун-Торей. В донных осадках и песчаных матах исследуемых озер широко распространены сульфатредуцирующие бактерии. Максимальное количество сульфатредуцирующих бактерий содержится в поверхностных и в глубинных слоях донных осадков и в поверхностном и подповерхностном слоях песчаного мата.
Ключевые слова/Забайкалье, содово-соленые озера, сульфатредукция.
R.V. Kolosov, A.G. Zakharyuk, L.P. Kozyreva, S.P. Buryukhaev DISTRIBUTION OF SULFATREDUCING BACTERIA IN SODA LAKES OF ZABAIKALIE
A number of sulfatreducing bacteria in ground deposits and sandy floor-mats of soda lakes Solenoe, Doroninskoe and Zun-Torey was studied. It is shown that sulfatreducing bacteria are widely distributed in these soda lakes. Maximum amount of sulfatreducing bacteria is contained in superficial and deep layers of ground deposits and in superficial layer of sandy floor-mat.
Key words/ Zabaikalie, soda lakes, sulfatreduction.
Содовые озера характеризуются экстремальными условиями обитания: щелочными значениями pH и высокой минерализацией. Содовые озера представляют интерес как места обитания алкалофильных микроорганизмов, участвующих в создании биологически активных веществ, таких как витамины, ферменты, органические кислоты и др. [1]. Алкалофильные микроорганизмы являются практически единственным компонентом биоты в содовых озерах [2].
Избыток сульфата в содовых озерах способствует преобладанию в анаэробных условиях процесса сульфатредукции над метаногенезом [3]. Поэтому ведущую роль в процессе разложе-
ния органического вещества на терминальных этапах в щелочных условиях играют алкало-фильные сульфатредуцирующие бактерии.
Цель настоящей работы - изучение численности алкалофильных сульфатредуцирующих бактерий в донных осадках и песчаных матах содовых озер Забайкалья.
Р.В. Колосов, А.Г. Захарюк, Л.П. Козырева, С.П. Бурюхаев. Распространение сульфатредуцирующих бактерий в содовосоленых озерах Забайкалья__________________________________________________________________________________
Объекты и методы
Объектами исследования служили содовосоленые озера Соленое (Республика Бурятия), Доронинское и Зун-Торей (Забайкальский край).
Озеро Соленое находится в Кяхтинском районе Республики Бурятия. Площадь водного зеркала составляет 0,36-1 км2, глубина - 2,5-3м. Общая минерализация 6,9 г/л. pH воды в озере составляет 9,4-9,6.
Озеро Доронинское находится в 154 км от г. Читы в бассейне реки Ингода. Площадь водной поверхности озера 4,5 км2, глубина около 6 м. Вода характеризуется высокой степенью минерализации (от 35 000 мг/дм3 на поверхности до 50 000-60 000 мг/дм3 и более у дна), pH находится в щелочной области и варьирует от 9,7 до 10.
Озеро Зун-Торей расположено на юге Забайкальского края. Его площадь в годы повышенной водности достигает 300 км2. Наибольшая глубина 7 м. Наибольшие глубины в озере Зун-Торей отмечены в северной его части. Минерализация от 1000 мг/дм3 при высоких уровнях до 10 000 мг/дм3 при низких. Значение pH воды 9,6.
Пробы донных осадков и песчаных матов отбирали из разных горизонтов, включая поверхностный слой. До проведения анализов пробы хранили в пластиковых пакетах в темноте при температуре, соответствующей природным значениям, или в холодильнике.
Для изучения распространения сульфатредуцирующих бактерий в алкалофильном микробном сообществе численность определяли высевом проб на жидкую минеральную среду следующего состава [4] (г/л): Ка2С03 - 1,2; КаНС03 - 1,85; №С1 - 15; К2НР04 - 0,5; дрожжевой экстракт - 0,05; раствор микроэлементов по Пфеннигу - 1 мл/л.
Из концентрированных растворов в стерильную среду добавляли (мМ): MgC12 - 1; Ка28 - 1; Ка2804 - 20, металлическую скрепку или раствор Бе804.
В качестве источника углерода и донора электронов использовали лактат или ацетат натрия с конечной концентрацией в среде 0,4%.
Среды стерилизовали при температуре 120°С и давлении 1 атм в течение 20 минут. Перед посевом среды кипятили для удаления растворенного кислорода. Посевы проводили во флаконы, наполненные средой доверху, и закрывали резиновыми пробками. pH среды при посеве - 9,6.
О росте сульфатредуцирующих бактерий судили по почернению скрепки и образованию осадка сульфида железа.
Результаты и обсуждение
По глубине колонки донных осадков озера Соленое численность сульфатредуцирующих
бактерий варьировала от 1000 до 100 тыс. кл/мл пробы, вне зависимости от используемого донора электронов (табл. 1). Максимальная численность сульфатредукторов (100 тыс. кл/мл) выявлена в поверхностном слое, на глубине 10 см и 28 см.
С увеличением глубины численность сульфатредукторов снижается. Причем в пробах, выращенных с ацетатом, число клеток сульфатредуцирующих микроорганизмов снизилось сразу на два порядка (от 100 тыс. кл/мл до 1 тыс. кл/мл). На глубине 10 см вновь зафиксировано увеличение численности сульфатредуцирующих бактерий. От 10 до 25 см резких колебаний числа клеток не обнаружено. Третий максимум выявлен в нижнем слое колонки, на глубине 28 см.
Таблица 1 Численность сульфатредукторов в колонке донных отложений оз. Соленое
Слой, см Численность, кл/мл
Лактат Ацетат
1 105 105
5 104 103
10 105 104
19 104 104
25 104 104
28 105 105
Таким образом, максимальное количество сульфатредуцирующих бактерий выявлено в поверхностных и в глубинных слоях донных осадков. Наличие высокой численности суль-фатредукторов в верхних слоях отложений объясняется наибольшим количеством органического вещества, которое поступает из водной толщи и откладывается на поверхности донных осадков. Наивысшие значения численности сульфатредуцирующих бактерий, зафиксированные в нижнем слое колонки, т.е. на глубине 28 см, вероятно, связаны с присутствием большего количества сульфата.
В песчаном мате озера Доронинское численность сульфатредукторов варьировала от 10 тыс. до 10 млн кл/мл (табл. 2). Максимальная численность клеток (10 млн кл/мл) была зафиксирована на среде с лактатом в верхних слоях мата. С глубиной численность сульфатредуци-рующих бактерий, выращенных на лактате, снижалась. При использовании ацетата в качестве донора электронов численность сульфатре-дукторов была на два порядка ниже и составила 100 тыс. кл/мл. Заметного снижения численности с глубиной не наблюдается. Наоборот, в
нижних слоях мата численность сульфатредук-торов, выращенных на ацетате, выше, чем на лактате.
Таблица 2 Численность сульфатредукторов в песчаном мате оз. Доронинское по слоям
Слой, см Численность, кл/мл
лактат ацетат
0 - 0,2 107 105
іл 0, 1 ,2 0, 107 105
0,5 - 1,0 104 104
1,0 - 1,5 104 105
,5 2, 1 ,0 2, 104 105
3,0 - 3,5 104 105
Максимальная численность сульфатредуци-рующих бактерий (10 тыс. кл/мл) в песчаном мате озера Зун-Торей зафиксирована на среде с лактатом в верхних слоях мата (табл. 3). При использовании ацетата в качестве донора электронов численность сульфатредукторов варьировала от 100 кл/мл до 10 тыс. кл/мл. Наивысшие значения численности (10 тыс. кл/мл) выявлены на глубине 0,5-1,0 см. С увеличением глубины численность сульфатредуцирующих бактерий резко снижается.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что в такой экосистеме, как песчаный мат с очень низким содержанием органического вещества, широко распространены бактерии, осуществляющие восстановление сульфата в щелочных условиях. Максимальные численности сульфатредукторов выявлены в поверхностном и подповерхностном слоях мата. С увеличением глубины численность сульфатредуцирующих бактерий снижается.
Таблица 3 Численность сульфатредукторов в песчаном мате оз. Зун-Торей по слоям
Слой, см Численность, кл/мл
лактат ацетат
0 - 0,2 104 103
0,2 - 0,5 104 103
0,5 - 1,0 102 104
1,0 - 1,5 104 102
3,0 - 5,0 103 102
Таким образом, в донных осадках и песчаных матах исследуемых содовых озер Забайкалья широко распространены бактерии, способные осуществлять восстановление сульфатов в щелочных условиях.
Литература
1. Заварзин Г.А., Жилина Т.Н., Пикута Е.В. Вторичные анаэробы в галоалкалофильных сообществах озер Тувы // Микробиология. - 1996. - Т.65. - №4. - С. 546-553.
2. Сорокин Д.Ю. О возможностях процесса нитрофикации в сильнощелочных условиях содовых биотопов // Мик-робиолгия. - 1998. - Т. 67. - №3. - С. 404-408.
3. Горленко В.М., Намсараев Б.Б., Кулырова А.В., Заварзина Д. Г., Жилина Т. Н. Активность сульфатредуци-рующих бактерий в донных осадках содовых озер ЮгоВосточного Забайкалья // Микробиология. - 1999. -Т.68. - №5. - С. 664-670.
4. Sorokin D. Yu., Tourova T. P., Henstra A. M., Alfons J.M. Stams, Erwin A. Galinski and Gerard Muyzer. Sulfidogene-sis at extremely haloalkaline conditions by Desulfonatrono-spira thiodismutans gen. nov., sp. nov., and Desulfona-tronospira delicata sp. nov. - a novel lineage of the Del-taproteobacteria from hypersaline soda lakes // Microbiology. - 2008. - V. 154. - P. 1444-1453.
Колосов РусланВячеславович - аспирант лаборатории микробиологии, ИОЭБ СО РАН, РБ, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, 670047, тел.: 8 (3012) 43-49-02, факс: 8 (3012) 43-30-34, e-mail: [email protected]
ЗахарюкАнастасияГеннадьевна - младший научный сотрудник лаборатории микробиологии, ИОЭБ СО РАН, РБ, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, тел.: 8 (3012) 43-49-02, факс: 8 (3012) 43-30-34, e-mail: [email protected]
Козырева Людмила Павловна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории микробиологии ИОЭБ СО РАН, РБ, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, тел.: 8 (3012) 43-49-02, факс: 8 (3012) 43-30-34, e-mail: [email protected]
Бурюхаев СавелийПетрович- кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории микробиологии ИОЭБ СО РАН, РБ, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, тел.: 8 (3012) 43-49-02, факс: 8 (3012) 43-3034, e-mail: [email protected]
Ko/osov Rus/an Vyacheslavovich - post-graduate student of laboratory of microbiology, IGEB SB RAS, RB, Ulan-Ude, Sahyanova str., 6, 670047, tel.: 8(3012)43-49-02, fax: 8(3012)43-30-34, e-mail: [email protected] Zakharyuk Anastasia Gennadievna - junior research worker of IGEB SB RAS, RB, Ulan-Ude, Sahyanova street, 6, 670047, tel.: 8(3012)43-49-02, fax: 8(3012)43-30-34, e-mail: [email protected]
Kozyreva Ludmi/a Pav/ovna - candidate of biological sciences, senior research worker of IGEB SB RAS, RB, Ulan-Ude, Sahyanova street, 6, 670047, tel.: 8(3012)43-49-02, fax: 8(3012)43-30-34, e-mail: [email protected]
Buryukhaev Save/iy Petrovich - candidate of biological sciences, research worker of IGEB SB RAS, RB, Ulan-Ude, Sahyanova street, 6, 670047, tel.: 8(3012)43-49-02, fax: 8(3012)43-30-34, e-mail: [email protected]
