CC BY
15
Потапова З.М., Брянская A.B. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РОСТА КУЛЬТУР MASTIGOCLADUS LAMINOSUS И PHORMIDiÜM LAMINOSUM, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ТЕРМАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ УРО И КУ-ЧИГЕР (ПРИБАЙКАЛЬЕ)__
Ш Потапова\ Л.В. Брянская*
'Бурятский государственный университет 2Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН
температурные параметры роста культур маэтюосъабтс
ьАммозия и рношттм ыткояим, выделенных
из термальных источников уро и кучигер (прибайкалье)
Подученные результаты показали, что многие выделенные виды имели оптимумы разлития, близкие еетств)'Ющие природным условиям их обитания. Установлено, что реакция культур зависела от видова и диапазона приспособленности цианобактерий к условиям окружающей среды.
Z. M Potapova, A. V. Bryanskaya
temperature parameters of growth of cultures MASTJGOCLADUS LAMINOSUS and PHORMIDWM LAMINOSUM, isolated from hot springs uro and kuchiger (pr1baikalye)
The received results have shown that many isolated species had optimum of development their relatives or corresponding to an environment. It is established that reaction of cultures depends on specific composition ami a range of adaptation cyanobacteria to conditions of an environment.
Введение
В последние десятилетия экстремальные водные экосистемы, такие как термальные источники, содовые озера, представляют собой предмет активного изучения микробиологов всего мира. Они представляют интерес не только как центры наземного происхождения, но и играют важную роль в накоплении органического вещества. В Бурятии широко распространены эти экосистемы, в которых основу микробного мата составляют цианобак-терии. В термальных источниках главным физико-химическим фактором среды, оказывающим влияние на состав и распространение микробных сообществ, является температура. С точки зрения микробиологии температура 45°С является важной границей разделения микроорганизмов на мезофиллы и термофилы.
Целью нашей работы было определение температурных параметров роста цианобакте-риальных культур, выделенных из высокотемпературных источников Уро и Кучигер (Прибайкалье) и определенных по морфологическим признакам как Ма5Н§ос1а<1и5 ¡аттозт и РНогт1с1щт ЬатЫозит.
Материалы в методы
Отбор проб воды и цианобактериальных матов производили в летне-осенний период с 2002 по 2007 г. в термальных источниках Прибайкалья Кучигер и Уро. Для определения видового состава пробы матов фиксировали 4% формалином, нефиксированные пробы до
посева хранили при температуре 4°С. Температуру воды источников измеряли сенсорным электротермометром Prima. Идентификацию видовой принадлежности цианобактерий проводили на основании морфологических признаков по определителям Голлербах М.М. [1953] и Komarek К.А. [2005] с помощью светового микроскопа Axiostar plus [Karl Zeiss]. Монокультуры Mastigocladus ¡aminos us и Phormidium Laminosum были выделены из термальных источников Прибайкалья. При подборе наиболее оптимальной среды для роста выделенных цианобактерий пробы воды из водоемов разливали в колбы и добавляли к ним различные среды, рекомендуемые для этой группы организмов [Дрю, 1983; Панкратова и др., 1998; Apte et al., 1998]. В результате для получения активных монокультур цианобактерий была выбрана среда Кастенхольца [Определитель бактерий..., 1990] следующего состава (мг/л): NaHCCH - 0.1; К2НР04 - 0.1; NaN03 - 0.6; NaCl - 0.008; MgS04 7Н20 - 0.1 ; CaCI2 (10%) - 0.5; FeCl3-0.28; Na2SiOrO,2; микроэлементы - 1мл. На других средах рост отсутствовал или был менее интенсивным. Полученные монокультуры очищали от сопутствующих организмов путем многократного пересева с жидкой среды Кастенхольца на агаризованную. Чистоту культур контролировали микроскопическим методом. В результате были получены монокультуры цианобактерий. Выращивание полученных куль-
75
ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
2008/4
тур проводили в условиях лабораторного лю-миностата при освещении лампами дневного света. Освещенность на поверхности суспензии культур составляла 2 клк. Культивирование проводили в периодическом режиме при температуре 47.2<|С. Для выявления оптимальных параметров роста при различных температурах выделенных организмов были проведены лабораторные эксперименты по выращиванию их при различных температурах [Федоров, Карауш, 1974]. Диапазон изменяемых величин был подобран с учетом физико-химических характеристик во всех исследованных водоемах:
Температура (в °С) от 25,0 до 70,0 (25°С; 30°С; 35°С; 40°С; 45°С; 50°С; 55°С; 60°С; 65°С; 70°С).
Для определения температурных оптиму-мов роста стандартные количества клеточных суспензий выращивали в пробирках на градиентном термостате при освещенности 2000 лк. Эксперимент проводили в трех повторностях. Для сравнения параметров роста в различных экспериментах рассчитывали среднюю скорость роста каждой накопительной культуры по формуле:
Уср= (XI - Хо) / (I] - Го) [отн.ед.ОП/сут.],
где ^ - момент времени начала интервала, сут,;
I] - момент времени конца интервала, сут.;
Хо — величина биомассы в момент времени ^ отн. ед. ОП;
XI - величина биомассы в момент времени гь отн, ед. ОП [Иерусалимский, 1963].
Для построения кривых роста и выхода биомассы были вычислены средние арифметические по результатам измерений, полученных в трех повторностях [Максимов, 1980].
Результаты
Уринский источник расположен в Баргу-зинском районе Республики Бурятия в бассейне реки Уро (левого притока реки Баргузин) по левому берегу ручья Лиственничного в 1,3 км от его устья. Координаты источника 53°39' с.ш., 110°07' в.д. Термальные воды выходят из-под груд биотитовых гранитов на площади около 200 м2. Выходы расположены в нескольких, хаотично расположенных местах. По литературным данным, на термальной площадке насчитывается более 30 выходов, при этом выделяются три линии разгрузки термальных вод: первая с температурой 6467,5 °С, вторая 45-68 °С, третья 25-45 °С. Суммарный дебит источника - до 1 л/сек. Во-
ды источника г нд рокарбо натно-сул ьфатно-натриевого типа. Во время исследования температура воды на изливах менялась незначительно и составляла от 69 до 38°С, рН 8,8-9,1, ЕЬ от -72 до +199 мВ, общая минерализация была менее 0,1 г/л, содержание сульфида менее 0,1 мг/л. Из Уринского источника была выделена монокультура, определенная по морфологическим признакам, как Мй$П%ос\аЗт \aminosus. Выделенная монокультура относится к классу Гормогониевые (Нопг^опеае). Из литературных данных известно, что М. \aminosus является типичным термофилом. Этот вид имеет верхний предел развития в природных условиях при температуре 60-65 °С, в лабораторных - 64 °С. Наблюдение за исследуемым организмом непосредственно в экосистеме Уринского источника показало, что в природном мате Ы. Iаттозиз встречается в температурном диапазоне 38 - 64 °С. При 47 и 64 его численность и биомасса достигают значительных величин. Проведенный лабораторный эксперимент позволил не только определить оптиму-мы, но и изучить особенности роста культуры в контролируемых условиях. Результаты показали, что культура М. 1ат\пот$ имеет ярко выраженный оптимум роста при температуре 50 °С. Как по мере повышения температуры, так и по мере ее понижения накопление биомассы и ростовые характеристики снижались. При температурах свыше 60 "С роста не было, на 3 сутки происходило отмирание культуры. Вплоть до температуры 25 °С рост культуры продолжался, но менее интенсивно. Таким образом, обнаруженный в Уринском источнике и выделенный в культуру вид М. 1ат'то$ю проявляет свойства, характерные для термофильной цианобактерии, описанной в литературе.
Выходы вод источника Кучигер, представленные группой родников, находятся у северо-западного борта Баргузинского хребта, в 44,5 км от с. Улюнхан (Курумканский район, Бурятия). Воды характеризуются высоким содержанием сероводорода. Воды источника являются слабощелочными термальными, Значение рН в разных выходах изменялось от 7,8 до 8,8. Температура воды в них колеблется от 26,4-50 аС. В анионном составе так же превалирует кремнекислота, содержание которой варьируется в пределах 351,45-475,54 мг/дм3. Слабощелочная среда определяет присутствие карбонатов в воде. Их значение изменялось от 28,5 до 42,0 мг/дм5. Содержание гидрокарбо-
76
Санданова И.Б., Буянтуева ДБ.ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ-ДЕСТРУКТОРОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ОПАДА
натов относительно невысокое и составило 73,2-91,5 мг/дм3 [Власов , 1970]. Из термального источника Кучигер была выделена монокультура РкоггпгсИит ¡аттозит.
Температурный оптимум развития данной монокультуры приходился на 40 °С. Логарифмическая фаза роста отмечена при температурах 30-35 °С и 40-45 °С. При 20 и 30 гС наступает стационарная фаза. При других температурах культура продолжала расти. По мере повышения температуры накопление биомассы постепенно снижалось. Температура в 45 °С практически полностью угнетала рост. В целом по мере понижения температуры скорости роста повышались, максимальная (0,42 отн. ед/сут) отмечена при 35 °С. Интересно, что РИогт'кИит 1аттозит в данном случае не проявил устойчивость к высоким температурам.
Выводы
Выделенные монокультуры цианобактерий проявили более широкий диапазон приспособленности к различным значениям температуры, чем ранее для них указывалось в литературе [Еленкин, 1949].
Полученные результаты показали, что многие выделенные виды имели оптимумы развития, близкие или соответствующие природным условиям их обитания. Установлено,
что реакция культур зависела от видового состава и диапазона приспособленности цианобактерий к условиям окружающей среды.
Литература
1. Власов H.A., Павлова Л.И., Иванов A.B. Гидрохимические исследований природных вод Восточной Сибири / H.A. Власов, Л.И. Павлова, А.В Иванов // Труды ИГУ, - 1970. -Т.50,- Вып. 3. - С, 19-40.
2. Вассер С.П., Кондратьева HB., Масюк Н.П. Водоросли / С.П. Вассер, HB. Кондратьева, Н.П. Масюк и др. //Справочник . - Киев: Наук, думка, 1989. - С. 170-¡88.
3. Голлербах М.М., Коси некая Е.К., Полянский В.И. Определитель пресноводных водорослей / М.М. Голлербах, Е.К. Коси некая, В.И Полянский // СССР. Вып.2, Синезсленые водоросли. - М.: Советская наука, 1953, С. 398.
4. Дрю С. Жидкая культура ! С. Дрю Ii Методы общей бактериологии, - М.: Мир, 1983. - Т.2. - С. 374442.
5. Еленкин A.A. Сине-зеленые водоросли / A.A. Еленкин // СССР. Специальная часть. - М.-Л: Изд-во АН СССР. - Вып.2, - 1949. - С 990-1907,
6. Иерусалимский Н.Д. Основы физиологии микробов / Н.Д, Иерусалимский. - М.: Изд-во АН СССР, 1963.-С. 241.
7. Никитина В.Н. Синезеленые водоросли (циа-кобактерии) природных термальных биотопов / В.Н, Никитина. - СПб., 2005. - Т. 80. - С. 1-40.
8. Федоров В.Д., Карауш Г.А. Исследование физиологически активных моио- и смешанных культур некоторых сине-зеленых водорослей / В.Д Федоров, Г.А. Карауш // Актуальные проблемы биологии сине-зеленых водорослей. -М.: Наука, 1974. - С. 90-98.
И. Б. Санданова1, Л. Б. Буянтуева2
'Агинский филиал Бурятской государственной сельскохозяйственной академии 2Бурятский государственный университет
ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ-ДЕСТРУКТОРОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ОПАДА
Изучено влияние абиотических факторов на микробиологическую деструкцию растительного опада на примере модельных субстратов в полевых условиях. Незначительная деструкция модельных субстратов в холодный период (•октябрь-апрель) свидетельствует о низкой целлюлозной и протеазной активности микроорганизмов. За этот период разлагается всего 0,09-0,34% целлюлозы и 0,]6~0,38% белка. Максимальное разрушение модельных субстратов наблюдается в летний-раннеосеиний период. По гидротермическим условиям этот период является наиболее благоприятным для деятельности микроорганизмов. Потеря массы целлюлозы и белка составила 25,08-34,73% и $5,7- 78,96% соответственно.
I.B. Sandanova, L.B, Buyantueva
INFLUENCE OF ABIOTIC FACTORS TO FERMENTATIVE ACTIVITY OF MICROORGANISMS-DESTRUCTORES OF PLANTS
The influence of abiotic factors to microbiological destruction of plants on model substratum has been studied. Small destruction of model substratum in cold period (from October till April) confirmed by low fermentative activity of microorganisms. In this period only 0,09-0,34% ofcellulose and 0,16-0,38% of protein destructed. The highest destruction of model substratum observed in summer. This period is the most propitious for microorganisms activity. Destruction of cellulose and protein are 25,08-34,73% and 35,70-78,96, respectively.
77
