Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биоразнообразие мицелиальных грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков залива Петра Великого Японского моря

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Биоразнообразие мицелиальных грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков залива Петра Великого Японского моря"

На правах рукописи

БОРЗЫХ ОЛЕГ ГЕННАДЬЕВИЧ

БИОРАЗНООБРАЗИЕ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ -АССОЦИАНТОВ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО ЯПОНСКОГО МОРЯ

03.02.08 — экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ои

1 г СЕН 2013

Владивосток - 2013

005533036

Работа выполнена в Лаборатории продукционной биологии Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института биологии моря им. A.B. Жирмунского ДВО РАН

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент

Зверева Любовь Васильевна

Официальные оппоненты: Тиунова Татьяна Михайловна

доктор биологических наук, профессор, ФГБУН Биолого-почвенный институт ДВО РАН, главный научный сотрудник лаборатории пресноводной гидробиологии

Пивкин Михаил Викторович

доктор биологических наук, доцент, ФГБУН Тихоокеанский институт биоорганической химии ДВО РАН, ведущий научный сотрудник лаборатории микробиологии

Ведущая организация: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный федеральный университет", г. Владивосток

Защита состоится «18» октября 2013 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 005.003.03 при Биолого-почвенном институте ДВО РАН по адресу: 690022, г. Владивосток, проспект 100-летия Владивостока, 159.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными печатью просим направлять по адресу: 690022, г. Владивосток, проспект 100-летия Владивостока, 159, ученому секретарю диссертационного совета. Факс: (423) 231-01-93, e-mail.ibss@eastnet.febras.ru

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке ДВО РАН.

Автореферат разослан 09, 2013 г.

Ученый секретарь __

диссертационного совета,

кандидат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Необходимость научного исследования комплексов морских грибов как структурных компонентов морских сообществ прибрежной зоны Японского моря и установление их роли в функционировании морских сообществ в условиях антропогенного воздействия имеет важное теоретическое значение и продиктовано практикой хозяйственного освоения морских акваторий Дальневосточного региона России. Мицелиальные грибы являются гетеротрофным компонентом в структурно-функциональной организации морских сообществ, играют важную роль в деструкции и трансформации органического вещества и энергии. Многие виды мицелиальных грибов являются условно-патогенными и токсигенными организмами, вызывая микозы и микотоксикозы растений, животных и человека. В условиях антропогенного загрязнения грибы совместно с бактериями имеют решающее значение в поддержании гомеостаза морских экосистем, в процессах биологического самоочищения морских вод.

Несмотря на столь существенную роль грибов в морских экосистемах, они остаются слабо изученной группой морских микроорганизмов как в Мировом океане, так и в Дальневосточном регионе России.

Цель исследования - изучить видовое разнообразие мицелиальных грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков из залива Петра Великого Японского моря, а также токсические свойства некоторых изолятов Aspergillus flavus Link. Задачи исследования

1. Изучить таксономический состав мицелиальных грибов -ассоциантов двустворчатых моллюсков Mizuhopecten yessoensis, Mytilus trossulus, Crenomytilus grayanus, Modiolus modiolus, Crassostrea gigas и Anadara broughloni из залива Петра Великого Японского моря.

2. Изучить распределение мицелиальных грибов на поверхности раковины и во внутренних органах моллюсков: в мантии, жабрах, мускуле, пищеварительной железе, почках, гонадах.

3. Изучить комплексы мицелиальных грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков в акваториях залива Петра Великого с разной степенью антропогенного воздействия.

4. Определить содержание афлатоксинов в тканях двустворчатых моллюсков, а также в штаммах патогенного и токсинообразующего гриба Aspergillus flavus Link, выделенных из внутренних органов гидробионтов. Научная новизна. В результате данного исследования:

1. Впервые установлен таксономический состав мицелиальных грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков Mizuhopecten yessoensis, Mytilus

trossulus, Crenomytilus grayanus, Modiolus modiolus, Crassostrea gigas и Anadara broughtoni из залива Петра Великого Японского моря.

2. Впервые установлен характер распределения мицелиальных грибов на поверхности раковины и во внутренних органах моллюсков: в мантии, жабрах, мускуле, пищеварительной железе, почках, гонадах.

3. Впервые изучены комплексы мицелиальных грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков в акваториях залива Петра Великого с разной степенью антропогенного воздействия.

4. Впервые проведены миколого-гистологические исследования двустворчатых моллюсков, в результате которых показан рост мицелиальных грибов в тканях обследованных гидробионтов.

5. Впервые определено содержание афлатоксинов в штаммах гриба Aspergillus flavus Link, выделенных из внутренних органов гидробионтов, а также в тканях двустворчатых моллюсков.

Теоретическое значение работы. Исследование взаимоотношений в биологической системе «двустворчатый моллюск - мицелиальные грибы» -фундаментальные проблемы экологии и биоценологии. Изучение таксономического состава мицелиальных грибов и их распределения на поверхности раковины и во внутренних органах моллюсков является основой для выяснения характера взаимоотношений грибов с моллюсками, установления их трофических и топических связей, в том числе патогенеза гидробионтов грибной этиологии, и, в конечном итоге, определения роли мицелиальных грибов в метаболизме двустворчатых моллюсков.

Практическое значение обусловлено тем, что двустворчатые моллюски - важнейший объект промысла и марикультуры, используются в пищевых, лечебно-профилактических и других коммерческих целях. В связи с этим, исследование патогенных и токсигенных грибов, заселяющих внутренние органы съедобных моллюсков, необходимо для разработки нормативов допустимого уровня зараженности их грибами и контроля за накоплением микотоксинов в ресурсных видах гидробионтов, для предотвращения токсикоинфекций при употреблении зараженных грибами и их токсинами морепродуктов, а также для успешного развития хозяйств марикультуры.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 работ, в том числе 3 - в ведущих рецензируемых журналах.

Апробация работы Результаты исследований были доложены на ежегодных научных конференциях ИБМ ДВО РАН (Владивосток, 2010, 2011, 2012, 2013), на Конференции молодых ученых ТОЙ ДВО РАН (Владивосток, 2011), на Российско-Китайском билатеральном симпозиуме "Marine Ecosystems under the Global Change in the Northwestern Pacific", Vladivostok, Russia (2012), на Объединенном гидробиологическом, экологическом и ихтиологическом

семинаре ИБМ им. A.B. Жирмунского ДВО РАН (2012), на заседании Отдела зоологии Биолого-почвенного института ДВО РАН (2013).

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы, включающего 213 названий, в том числе 162 работы на иностранных языках, и 4 приложений. Работа изложена на 169 страницах, содержит 15 таблиц и 40 рисунков.

Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю к.б.н. Любови Васильевне Зверевой. Выражаю огромную благодарность к.б.н. Л. Н. Ушевой за проведение гистологических исследований, к.б.н. И. В. Стоник, к.б.н. Т. Ю. Орловой, к.б.н. И. В. Чикаловец (ТИБОХ ДВО РАН) за сотрудничество в токсикологических исследованиях.

Выполнение работы поддержано грантами

ДВО РАН (№ 09-1-П15-04; № 09-III-A-06-201,№ 12-III-B-06-093).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, приведены научная новизна, теоретическое и практическое значение работы.

ГЛАВА 1. МИЦЕЛИАЛЬНЫЕ ГРИБЫ - КОМПОНЕНТЫ МОРСКИХ

СООБЩЕСТВ

В главе представлен обзор литературы по экологической группе морских мицелиальных грибов. Основное внимание уделено экологической роли грибов в морских сообществах, взаимоотношениям микромицетов и морских животных: моллюсков, амфипод, нематод, кораллов, голотурий, рыб и др. Приведены данные об инфекционных заболеваниях гидробионтов, вызываемых морскими микроскопическими грибами.

ГЛАВА 2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Дана общая краткая физико-географическая и гидрологическая характеристика залива Петра Великого Японского моря и краткая характеристика районов исследования.

Исследование мицелиальных грибов — ассоциантов двустворчатых моллюсков было проведено в различных районах залива Петра Великого Японского моря: Амурском заливе, акватории о. Рикорда, Уссурийском заливе и заливе Восток.

ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалы исследования. Материалом для микологических исследований служили двустворчатые моллюски: приморский гребешок Mizuhopecten

yessoensis (Jay, 1856), модиолус длиннощетинистый Modiolus modiolus (Kuroda et Habe, 1950), мидия Грея Crenomytilus grayanus (Dunker, 1853), анадара Броутона Anadara broughtoni (Schrenck, 1867), гиганская устрица Crassostrea gigas (Thunberg, 1793) и мидия тихоокеанская Mytilus trossulus (Gould, 1850), собранные в различных районах залива Петра Великого в период с 2008 по 2012 гг. и единичные сборы 2002 г. Приведены координаты мест отбора проб, дата, количество особей моллюсков.

В работе приведена характеристика обследованных моллюсков.

Методы микологического обследования моллюсков. Моллюски были собраны водолазным методом на глубинах 4-10 м. Сбор производили в стерильные пакеты. До камеральной обработки пробы хранили при -18°С в морозильной камере. Отпрепарированные внутренние органы промывали в трех- кратной гтовторности в стерильной морской воде, затем в течение двух часов вымачивали в растворе антибиотиков (500000 ед. пенициллина и 0,5г. стрептомицина на 1 л стерильной морской воды (Артемчук, 1981) для подавления сопутствующей бактериальной флоры. Затем промывали в стерильной морской воде для удаления остатков антибиотиков. Участки органов раскладывали на поверхность агаризованной питательной среды. Створки раковины перед вымачиванием очищали от обрастаний, затем промывали стерильной морской водой, дробили на кусочки приблизительно размером 2x2 см и проводили те же операции, что и с отпрепарированными органами.

Для количественного анализа пропагул грибов использовали метод разведений Ваксмана (Литвинов, Дудка, 1975; Методы экспериментальной микологии, 1982).

Питательные среды. Для выделения и культивирования грибов были использованы следующие питательные среды: универсальная среда Сабуро, среда Тубаки, сусло-агаровая среда (готовая), среда Чапека и среда на отваре из тканей приморского гребешка с добавлением глюкозы ЗОг/л, дрожжевого экстракта 0.5г/л и бакто-агара 15г/л (Литвинов, Дудка, 1975; Методы экспериментальной микологии, 1982).

Для идентификации выделенных грибов были использованы микологические ключи и определители (Ames, 1961; Rifai, 1969; Ellis, 1971; Gams, 1971; Pitt, 1979; Kohlmeyer, Volfcmann-Kohlmeyer, 1991; Ramirez, 1982; Егорова, 1986; Билай, Коваль, 1988; Черепанова, 1989; и др.).

Относительную численность грибных пропагул выражали в колониеобразующих единицах (КОЕ) в расчете на 1 г тканей моллюсков.

Биоразнообразие и выравненность определяли с помощью индекса Шеннона, доминирование оценивали с помощью индекса Бергера-Паркера (Мэгарран, 1992)

Положение таксонов устанавливали согласно 9-му изданию « Fungorum Index» (Kirk et al., 2001).

Сокращения авторов таксонов приведены согласно Ancell (2001).

ГЛАВА 4. ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ, АССОЦИИРОВАННЫХ С ДВУСТВОРЧАТЫМИ МОЛЛЮСКАМИ ИЗ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО ЯПОНСКОГО МОРЯ

В результате работы было выделено более 2000 изолятов, идентифицировано 110 видов мицелиальных грибов из 32 родов сумчатых, морфологической группы анаморфных грибов, зигомицетов и 4 штамма мицелиальных грибов Mycelia Sterilia, которые на питательных средах не образовывали

органов спороношения, но по культуральным признакам отличались друг от друга.

Большая часть выделенных видов является факультативно морскими грибами. Выявлено только два вида облигатно морских микромицетов: Alternaria litorea и Phialophorophoma litoralis.

В составе грибных комплексов обследованных моллюсков доминируют роды Aspergillus и Penicillium (по 27 видов, соответственно). Роды Acremonium, Chaetomium и Мисог были также сравнительно широко представлены (4, 6 и 4 вида, соответственно). Остальные роды представлены 1-3 видами (рис. 1).

Из всего многообразия обнаруженных видов мицелиальных грибов лишь один вид Alternaria alternata был изолирован из всех обследованных моллюсков. Этот вид встречается в морских грунтах Японского моря повсеместно (Пивкин и др., 2005).

Как видно, наибольшее количество видов мицелиальных грибов было изолированно из приморского гребешка (72 вида из 13 родов).

70 ГШ"------------——______и Chaetomium

60 4-тИ~ ---------------

50 +-*'Ш -------------------------- -------------------------Eurotium

40 И1-........-.................-...........................

30 - I' ..............—■..................... ........ ...............raTalaromyces

10 4""И má «MÍ аЫ л t Acremonium

0 Я -2 .W.....m

I - , «§r JJ я Alternaría

^ ^ a ' ■ Aspergillus

^ ^ Ж Ж ■ Chrysosporium

^Сг А ¿У

^ г<Г ^ ■ Cladosporium

N>°S ^ О ^

^ "Fusarium

О4

и Gliomastix

Рис. 1. Родовой состав грибов, обнаруженных в двустворчатых моллюсках из залива Петра Великого. (14 - количество видов грибов)

Наименьшее число видов мицелиальных грибов было обнаружено в анадаре Броутона - 5 видов грибов. Мы связываем это с образом жизни и биологией гидробионта, так как он относится к интерстициальной фауне и живёт в восстановленной среде - неблагоприятной для роста и развития грибов.

48 из идентифицированных видов мицелиальных грибов были впервые отмечены для Российских вод Японского моря.

Вид Aspergillus niger var. phoenicis впервые отмечен на Дальнем Востоке России.

Дана эколого - биологическая характеристика грибов - ассоциантов обследованных моллюсков.

ГЛАВА 5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ НА ПОВЕРХНОСТИ РАКОВИНЫ И ВО ВНУТРЕННИХ ОРГАНАХ ОБСЛЕДОВАННЫХ МОЛЛЮСКОВ

Распределение мицелиальных грибов на поверхности раковины и во внутренних органах обследованных двустворчатых моллюсков из акватории о. Рикорда

Распределение мицелиальных грибов на поверхности раковины и во внутренних органах двустворчатых моллюсков Mizuhopecten yessoensis, Crassostrea gigas и Mytilus trossulus из акватории о. Рикорда представлено на рис. 2.

Наиболее заселены мицелиальными грибами органы приморского гребешка: на створках раковины обнаружено 10 видов грибов, в мантии - 9, в пищеварительной железе — 11, в жабрах 12, в мускуле - 9, в гонадах - 4, в почках - 3 вида (рис. 2).

ы 12

10

// 'А

I Crassostrea gigas »Mizuhopecten yessoensis I Mytilus trossulus

Рис. 2. Количество видов мицелиальных грибов во внутренних органах двустворчатых моллюсков МЬиИореМеп уе55оет1з, Сга550$1геа gigas и МуШш 1гоя5и1ш из акватории о. Рикорда.

Phialophorophoma litoralis и Aliernaria alternata чаще других грибов выделялись из органов приморского гребешка: первый — из всех органов, кроме мантии, второй - из мантии, пищеварительной железы и почек.

Распределение грибов на поверхности раковины и во внутренних органах гигантской устрицы оказался следующим: на створках обнаружено 11 видов грибов, в мантии - 7, в пищеварительной железе - 3, в жабрах 3, в мускуле - 3, в гонадах - 4, в почках - 3 вида (рис. 2).

Aspergillus niger var. phoenicis был обнаружен во всех внутренных органах устрицы, но не был выявлен на створках.

Изучение распределения грибов в органах тихоокеанской мидии показало следующую картину: на створках обнаружено 7 видов грибов, в мантии - 2, в пищеварительной железе - 2, в жабрах 3, в мускуле - 2, в гонадах - 2, в почках - 1 (рис. 2).

Вид Alternaría Vitorea был встречен во всех обследованных моллюсках в разных органах: в Crassostrea gigas и Mytilus trossuhis он был изолирован со створок, в приморском гребешке обнаружен в мускуле, ПВЖ, почках и гонадах. Мы связываем такое распределение грибов с биологическими особенностями моллюсков: так, рельефная структура раковины гигантской устрицы способствует прикреплению, росту и развитию грибов. Также эти моллюски обитают на различных типах грунтов: Crassostrea gigas предпочитает твердые грунты, Mizufiopecten yessoensis встречается на илисто-песчаных и песчаных грунтах.

Следует отметить виды грибов, которые были изолированы почти из всех органов обследованных моллюсков. Для гигантской устрицы это Aspergillus niger var. phoenicis. Он не был обнаружен лишь на створках устрицы. У приморского гребешка гриб Phialophorophoma litoralis был изолирован из всех органов, кроме мантии. Этот вид грибов был выявлен только в приморском гребешке и является одним из двух обнаруженных облигатно морских грибов. Второй облигатно морской гриб, Alternaria litorea, так же был обнаружен в гребешке, заселял большинство обследованных органов (мускул, ПВЖ, гонады и почки), и, также как и предыдущий вид, он не был обнаружен в мантии обследованного моллюска. В тихоокеанской мидии микромицетом, обнаруженным почти во всех органах, кроме почек, оказался Sarocladium strictum. Данный вид гриба в Японском море встречен впервые, упоминания о нем есть в работах М. В. Пивкина (Пивкин, 2010): гриб был обнаружен в губках, офиурах и колониальных асцидиях в Охотском море.

В заселении грибами органов двустворчатых моллюсков в данном районе прослеживается некоторая закономерность: наиболее заселенными грибами органами оказались створки и мантия моллюсков, а для приморского гребешка ещё и жабры. Для всех видов обследованных гибробионтов отмечено низкое количество мицелиальных грибов в почках и в гонадах (рис. 2).

Распределение мицелиальных грибов на поверхности раковин и во внутренних органах двустворчатых моллюсков из Амурского залива

Распределение мицелиальных грибов на поверхности раковины и во внутренних органах двустворчатых моллюсков в Амурском заливе было изучено у МЬпИореМеп уе-у-уседак и Апас/ага Ьгог^Мот (рис. 3).

В Амурском заливе наиболее заселены мицелиальными грибами органы приморского гребешка: на створках раковины обнаружено 12 видов грибов, в мантии - 12, в пищеварительной железе - 10, в жабрах 8, в мускуле - 4, в гонадах - 16, в почках - 3 вида грибов (рис. 3).

H 16

14

12 -

10 ■

8 -

6 -

4

У1™—

! —

■ Mizuhopecten yessoensis J Anadara broughtoni

Рис. 3. Количество видов мицелиальных грибов во внутренних органах двустворчатых моллюсков Mizuhopecten yessoensis и Anadara broughtoni из Амурского залива. N - количество видов грибов.

Наиболее часто были встречени 3 вида мицелиальных грибов: Aspergillus foetidus (ПВЖ, гонады, мантия, створки), Pénicillium simplicissimum (мускул, гонады, мантия, створки), Pénicillium urticae (жабры, гонады, мантия, створки).

У анадары Броутона было обнаружено 3 вида мицелиальных грибов: на створках и в мускуле - Aspergillus conicus, в мантии - Aspergillus Candidus, на ноге - 3 вида: Aspergillus conicus, Aspergillus Candidus и Pénicillium frequentans (рис. 3).

Распределение мицелиальных грибов на поверхности раковин и во внутренних органах двустворчатых моллюсков из залива Восток

Распределения мицелиальных на поверхности раковины и во внутренних органах двустворчатых моллюсков Mizuhopecten yessoensis, Modiolus modiolus и Mytilus trossulus из залива Восток показано на рис. 4.

1 я УИя

^ S >

J* f

f .«Г -Г V ж

I Modiolus modiolus 1 Mytilus trossulus ■ Mizuhopecten yessoensis

Рис.4. Количество видов мицелиальных грибов во внутренних органах двустворчатых моллюсков Mizuhopecten yessoensis, Modiolus modiolus и MytHus trossulus из залива Восток. N - количество видов грибов.

У модиолуса на створках обнаружено 8 видов грибов, в мантии — 5, в пищеварительной железе - 4, в жабрах 1, в мускуле - 2. в гонадах - 2 (рис.4). У модиолуса отмечено низкое содержание мицелиальных грибов в гонадах и жабрах.

Наиболее часто встреченными видами микромицетов оказались Pénicillium verrucosum var. verrucosum - выделен с раковины, из мантии, мускула и ПВЖ; Aspergillus flavus - с раковины, из мантии и жабр.

У приморского гребешка на створках обнаружено 7 видов грибов, в мантии - 5, в пищеварительной железе - 5, в жабрах 3, в мускуле - 5, в гонадах - 2 (рис. 4).

В наибольшем числе органов были обнаружены Cladosporium oxysporum (раковина, мантия, мускул и ПВЖ), Rhizopus stolonifer (раковина, мускул, ПВЖ и гонады).

В органах тихоокеанской мидии на створках обнаружено 4 вида грибов, в мантии — 3, в пищеварительной железе - 3, в жабрах 2, в мускуле -2, в гонадах - 3 вида (рис. 4).

Вид Aspergillus ochraceus изолирован из 3 органов MytHus trossulus (мантия, мускул, гонады).

Следует отметить вид Geomyces раппогит, который был обнаружен у всех обследованных моллюсков в данном районе на поверхности раковины.

Наиболее заселенными грибами органами у обследованных моллюсков оказались створки, мантия и пищеварительная железа.

Общие закономерности распределения мицелиальных грибов на поверхности раковины и во внутренних органах обследованных моллюсков из залива Петра Великого Японского моря

Большинство видов грибов обнаружено на поверхности раковины, в мантии, пищеварительной железе и в, меньшей степени, в жабрах. Мы это объясняем тем, что раковина напрямую контактирует с грунтом и водой.

Количество грибов на раковине зависит от особеностей её строения: чем более рельефная поверхность раковины, тем больше видов грибов её заселяют. Мантия также непосредственно контактирует с окружающей средой, через неё идет ток воды и попадают частицы грунта с микроорганизмами. В пищеварительную железу грибы попадают с частицами детрита, грибы сами являются пищей для двустворчатых моллюсков, что требует дополнительных исследований. Наименьшее количество грибов обнаружено в почках двустворчатых моллюсков. Следует отметить, что в загрязненных биотопах, вероятно вследствие снижения иммунной защиты моллюсков или возможных патологий раковины, грибы проникают в гонады, представляющие высококалорийный питательный субстрат.

Таким образом, количественные данные и характер распределения мицелиальных грибов во внутренних органах моллюсков косвенно свидетельствует о состоянии иммунной защиты двустворчатых моллюсков, что напрямую зависит от состояния окружающей среды.

Миколого-гистологические исследования двустворчатых моллюсков

Гистологические исследования были проведены совместно с сотрудниками Лаборатории сравнительной цитологии ИБМ ДВО РАН. В результате проведенных миколого-гистологических исследований показан рост грибных структур в тканях двустворчатых моллюсков (Ушева, Зверева, 2010) (рис. 5).

Ш

\ I I

ЙгИгЭР'

■ • I > т , ... <ж ч-*' :

о

Я

» - " -

V !

Рис. 5. Участок мицелия гриба с плотным переплетением гифов (звездочка синего цвета) располагается непосредственно в пищеварительной железе приморского гребешка (звездочка зеленого цвета). Линейка — 20 цт.

ГЛАВА 6. КОМПЛЕКСЫ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ -АССОЦИАНТОВ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ПО СТЕПЕНИ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ РАЙОНОВ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО ЯПОНСКОГО МОРЯ

12

Комплексы грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков из акватории о. Рикорда

Видовое разнообразие грибов, ассоциированных с двустворчатыми моллюсками в акватории о. Рикорда, было изучено у Mizuhopecten yessoensis, Mytiliis trossuliis и Crassostrea gigas .

В результате работы было выделено 540 изолятов мицелиальных грибов, относящихся к 54 видам из 20 родов.

Почти четвертая часть обнаруженных видов грибов (24%) принадлежит к роду Pénicillium (14 видов).

С поверхности раковин и из внутренних органов Crassostrea gigas был выделен 21 вид грибов; из Mizuhopecten yessoensis — 39 видов, из Mytihis trossuliis - 10 видов.

В микобиоте Mizuhopecten yessoensis доминируют представители родов Pénicillium (9 видов), Aspergillus и Мисог (5 и 4 вида,соответственно).

В микобиоте Crassostrea gigas доминируют роды Aspergillus (5 видов) и Pénicillium (4 вида). В органах Mytilus trossuliis доминируют роды Aspergillus и Pénicillium, каждый из них представлен двумя видами (рис. 6).

Несмотря на довольно большое количество обнаруженных в данной акватории микромицетов (54 вида), общим для всех обследованных моллюсков был лишь один - Alternaria alternata - вид, широко распространенный как в наземных (Егорова, 1986), так и в морских экосистемах (Пивкин, Зверева, 2000).

Комплекс грибов Mizuhopecten yessoensis имеет 7 общих видов грибов с комплексом Crassostrea gigas, с грибным комплексом Mytilus trossuliis - 4 общих вида .

Следует отметить, что высокие показатели видового богатства микромицетов, в том числе мукоровых грибов, свидетельствуют о большой насыщенности исследованного биотопа легкодоступными органическими соединениями, особенно привлекательными для грибов этой группы, как было отмечено В.А. Тереховой (2007) в анализе микобиоты в донных отложениях водохранилищ.

0EEE 10

tr Щ Y smâ ■ ,

¡=xs:=

.......mf.n^sT ¥--------------------— m, P J2JJJ

Crassostrea Mizuhopecten Mytilus gigas yessoensis trossulus

а Малочисленные роды

■ Mycelia Sterilia

■ Trichoderma a Talaromyces

Pénicillium u Mucor

■ Fusarium и Eurotium

■ Aspergillus

■ Altemaria

■ Acremonium

Рис. 6. Сравнительная характеристика комплексов мицелиальных грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков (о. Рикорда). N -количество видов грибов.

Комплексы грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков из Амурского залива

В Амурском заливе проведено микологическое обследование 2 видов двустворчатых моллюсков Mizuhopecten yessoensis и Anadara broughtoni.

В результате работы было выделено более 650 изолятов мицелиальных грибов, относящихся к 38 видам из 17 родов.

С поверхности раковин и из внутренних органов Mizuhopecten yessoensis было изолировано 35 видов мицелиальных грибов, из Anadara broughtoni - 3 вида. Из выделенных видов большая часть (97%) относится к группе анаморфных грибов (36 видов из 13 родов), 1 вид Pilaira anomala -зигомицет, один вид является представителем Ascomycota - Chaetomium globosum. В составе грибных комплексов, ассоциированных с обследованными моллюсками из Амурского залива, доминируют роды Aspergillus и Pénicillium (11 и 9 видов, соответственно). Род Acremonium также сравнительно широко представлен (3 вида). Остальные роды представлены 1-2 видами.

Малое количество грибов, обнаруженных в Anadara broughtoni, по-видимому, связано с биологией данного вида (Арзамасцев и др., 2001).

Следует отметить, что высокие показатели видового богатства микромицетов в двустворчатых моллюсках в акватории залива коррелирует с таковым в морских грунтах, изученных М.В. Пивкиным с соавторами (Пивкин и др., 2005), который показал, что в морских грунтах (аквапочвах) Амурского залива в условиях антропогенного воздействия возрастает видовое богатство мицелиальных грибов.

Комплексы грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков из Уссурийского залива.

В Уссурийском заливе проведено микологическое обследование 2 видов двустворчатых моллюсков Modiolus modiolus и Crenomytilus grayanus. В результате работы было выделено 372 изолята мицелиальных грибов, относящихся к 34 видам из 9 родов.

В составе грибных комплексов, ассоциированных с обследованными моллюсками из Уссурийского залива, доминируют роды Aspergillus и Pénicillium (11 и 10 видов, соответственно). Роды Chaetomium и Cladosporium были также сравнительно широко представлены (6 и 3 вида). Остальные роды представлены 1 видом.

С поверхности раковины и из внутренних органов Modiolus modiolus было изолировано 22 вида мицелиальных грибов, из Crenomytilus grayanus также 22 вида.

У Modiolus modiolus наиболее широко представлен род Aspergillus (7 видов), роды Pénicillium, Chaetomium и Cladosporium включают 6, 4 и 2 вида, соответственно. У Crenomytilus grayanus роды Aspergillus и Pénicillium представлены одинаковым количеством видов (7 видов), Chaetomium (4) и Cladosporium (3 вида).

Общими для комплексов грибов Modiolus modiolus и Crenomytilus grayanus были 8 видов: Chaetomium globosum, Aspergillus niger, A. ochraceus, A. versicolor, Cladosporium sphaerospermum, Pénicillium citrinum, P. commune и P.jensenii.

Возможно, такое сходство обусловлено тем, что оба вида двустворчатых моллюсков принадлежат к одному семейству Mytilidae.

В комплексе микобиоты моллюсков из данной акватории присутствует большое количество полисапробных видов рода Chaetomium (6 видов), наблюдается снижение числа родов мицелиальных грибов. Следует отметить, что соотношение представителей родов Aspergillus и Pénicillium в пользу рода Aspergillus свидетельствуют о значительном загрязнении биотопа поллютантами, в том числе углеводородами нефти и тяжелыми металлами (Билай, Коваль, 1988; Христофорова, 1989; Лебедева, 2000; Зверева, Высоцкая, 2005, 2007; Пивкин, 2010).

Комплексы грибов - аесоциантов двустворчатых моллюсков из залива Восток

В заливе Восток проведено микологическое обследование 4 видов двустворчатых моллюсков: Miziihopecten yessoensis, Mytilus trossulus. Modiolus modiolus и Anadara broughtoni.

В результате работы было выделено 502 изолята мицелиальных грибов, относящихся к 27 видам из 10 родов.

Около трети видового состава грибов (37%) принадлежит к роду Pénicillium (10 видов).

Во всех видах обследованных двустворчатых моллюсков, за исключением анадары Броутона, доминируют представители рода Pénicillium. Роды Aspergillus, Alternaria, Cladosporium были также сравнительно широко представлены (рис. 7). В микобиотeAnadara broughtoni обнаружены только 3 вида: Alternaría altérnala, Cladosporium sphaerospermum и Geomyces pannorum. Данные виды являются общими для всех обследованных моллюсков из залива Восток.

и

13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 I 0

' Pénicillium I Geomyces

■ Cladosporium

■ Aureobasidium

■ Aspergillus I Alternaria

ns?

Рис.7. Сравнительная характеристика комплексов доминирующих и сравнительно широко представленных видов мицелиальных грибов -ассоциантов двустворчатых моллюсков из залива Восток.

С поверхности раковин и из внутренних органов Mizuhopecten yessoensis было изолировано 15 видов мицелиальных грибов, из Modiolus modiolus - 15 видов, из Mytilus trossidus - 11 видов, из Anadara broughtoni - 3 вида мицелиальных грибов (рис.7).

Сравнение грибных комплексов приморского гребешка из различных по степени антропогенной нагрузки районов залива Петра Великого

Сравнение грибных комплексов моллюсков из районов с разной степенью антропогенной нагрузки было проведено на примере приморского гребешка Mizuhopecten yessoensis. Местом отбора моллюсков для исследований были выбраны акватории Амурского залива, подверженные промышленно-бытовым стокам г. Владивостока (Звалинский и др., 2012), акватория у о. Рикорда, эвтрофированная из-за расположенной там плантации по выращиванию двустворчатых моллюсков, и относительно чистые акватории залива Восток (Огородникова, 2001).

Всего с поверхности раковины и из внутренних органов приморского гребешка были выделены изоляты 72 видов мицелиальных грибов из 30 родов, из них 60 видов анаморфных грибов, принадлежащих к 21 роду, 5 видов сумчатых грибов из 4 родов, а также 6 видов из 3 родов зигомицетов.

Комплекс мицелиальных грибов - ассоциантов приморского гребешка из Амурского залива составляет 36 видов грибов из 16 родов, из них 34 вида анаморфных микромицетов из 14 родов, 1 вид сумчатых грибов и 1 вид зигомицетов (рис. 8).

Комплекс мицелиальных грибов - ассоциантов приморского гребешка из акватории у о. Рикорда составляет 39 видов мицелиальных грибов из 20 родов: 30 видов анаморфных грибов из 15 родов, 4 видов сумчатых грибов из 3 родов, а также 4 вида зигомицетов и 1 вид Mycelia Sterilia (рис. 8).

Залив Восток был выбран в качестве контроля как акватория, наименее подверженная антропогенному воздействию. Комплекс грибов -ассоциантов приморского гребешка из этого района составили 15 видов из 8 родов: 14 видов анаморфных грибов из 7 родов и один зигомицет (рис. 8).

Как видно, наибольшее количество грибов было обнаружено в гребешке, собранном в акватории о. Рикорда. Наиболее широко представлены роды Pénicillium (17) и Aspergillus (13). В заливе Восток род Aspergillus имел одного представителя - Aspergillus nidulans. Зигомицеты из рода Мисог (4 вида) были обнаружены только в моллюсках из акватории у о. Рикорда. Мукоровые грибы для жизнедеятельности требуют легко усваиваемую органику. Почему же тогда мукоровые грибы не были обнаружены в Амурском заливе? По видимому, из-за того, что в Амурском заливе биогены антропогенного происхождения, в то время как в акватории о. Рикорда они, в основном, образуются из-за жизнедеятельности большого количества культивируемых двустворчатых моллюсков. Кроме того, в Амурском заливе присутствуют

тяжелые металлы (Cd, Ni, Мп) в более высокой концентрации (Кобзарь, Христофорова, 2012)._

40 35 - ---- -—■--„„„„........ в Mycelia Sterilia ■ Малочисленные

■В 8 --___

30 25 -20 2_____ 8 ----_ роды s Trichoderma » Pénicillium

15 -K В ——------- ■ Mucor ■ Fusarium ■ Cladosporium

10

5 1 / ----- 1.....~

0 .....

Амурский залив акватория у о. Рикорда залив Восток ■ Chrysosporium ■ Aspergillus ш Alternaria

Рис. 8. Сравнительная характеристика видового состава комплексов мицелиальных грибов — ассоциантов приморского гребешка из различных районов залива Петра Великого. N - количество видов грибов. Из общего числа видов грибов только два вида были общими для всех обследованных районов: Geomyces pannorum (Link) Sigler et J.W. Carmich. и Penicillium simplicissimum (Oudem.) Thorn (рис. 9). Geomyces

pannoram - вид, широко распространенный как в почвах, так и в морских грунтах (Пивкин и др., 2005; Слинкина, Пивкин, 2007).

Вид Pénicillium simplicissimum так же широко распространен в грунтах наземных и морских местообитаний, выделен из морских губок (Пивкин и др., 2006). Гриб продуцирует вторичный метаболит шеринин, обладающий противораковой активностью (Пивкин и др., 2011)._

Амурский залив

Рис. 9. Сравнительная характеристика видового богатства мицелиальиых грибов — ассоциантов приморского гребешка из различных районов залива

Петра Великого

Амурский залив и акватория у о. Рикорда оказались наиболее сходными по видовому составу грибных комплексов - 11 общих видов (рис. 9).

Грибные комплексы моллюсков в акватории о. Рикорда и в заливе Восток включают 5 общих видов (рис. 9).

Наименьшее число общих видов грибов зафиксировано в Амурском заливе и заливе Восток - 3 общих вида (рис. 8, 9).

Микобиотический мониторинг моллюсков из различных районов залива Петра Великого Японского моря показал, что видовое богатство условно — патогенных и токсинообразующих мицелиальных грибов, в первую очередь грибов родов Aspergillus, Pénicillium, Cladosporium, Chaetomium во внутренних органах двустворчатых моллюсков возрастает в загрязненных прибрежных водах (Зверева, Высоцкая, 2005; 2007; Zvereva, Borzykh, 2010).

Экологическое разнообразие комплексов грибов, ассоциированных с двустворчатыми моллюсками

При анализе сходства микобиоты обследованных двустворчатых моллюсков обнаружена зависимость её состава от условий обитания моллюсков и от их видовой принадлежности (рис. 10).

Рис. 10. Дендрограмма сходства грибных комплексов, ассоциированных с двустворчатыми моллюсками из залива Петра Великого: А - Mizuhopecten yessoensis из Амурского залива, В - Mizuhopecten yessoensis

из акватории

о.Рикорда, С - Mizuhopecten yessoensis из залива Восток, D - Anadara broughtoni из Амурского залива, Е - Anadara broughtoni из залива Восток, F -

Crassostrea gigas из акватории о.Рикорда, G - Mytilus trossulus из залива Восток, Н - Mytilus trossulus из акватории о.Рикорда, I - Modiolus modiolus из залива Восток, J - Modiolus modiolus из Уссурийского залива, К - Crenomytilus grayanus из Уссурийского залива.

Данные исследования согласуются с ранее проведенными микологическими исследованиями губок и иглокожих (Pivkin, 2000;. Пивкин и др., 2006). Авторами отмечалось низкое сходство комплексов грибов, ассоциированных с разными видами беспозвоночных.

Показатели биоразнообразия и выравненное™ комплексов грибов, ассоциированных с двустворчатыми моллюсками Mizuhopecten yessoensis и Anadara broughtoni из Амурского залива, представлены в табл. 1.

Таблица1. Показатели биоразнообразия и выравненное™ комплексов грибов, ассоциированных с двустворчатыми моллюсками Mizuhopecten yessoensis и Anadara broughtoni из Амурского залива.

Виды Число Среднее Число Индекс Средняя Индекс

моллюско видов число пропаг разнооб выравне Бергер

в мицел пропагул ул разия нность а-

иальны всех видов самого Шеннон Паркер

X грибов на 1 обильн а а

грибов г мягкого тела моллюска ого вида (на 1г)

Mizuhopec ten 4,28±0.0 0,84±0.0 0,156±

yessoensis 35 4 22 5 2 0.02

Anadara

broughton 1.416±0. 0,89±0.0 0,46±0.

i 3 13 18 02 2 03

Среднее число пропагул, рассчитанных на 1 грамм тканей Mizuhopecten yessoensis, довольно высокое, так же отмечается довольно высокий индекс разнообразия, высокий показатель выравненное™ и слабое доминирование. Возможно, это связано с тем, что Амурский залив загрязнен хозяйственно- бытовыми стоками и в связи с этим здесь находится высокое содержание органического вещества, что способствует росту и развитию микромицетов.

Таким образом, качественный состав комплексов мицелиальнвх грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков зависит от видовой принадлежности моллюска. Для микобиоты двустворчатых моллюсков выявлены существенные различия качественной и количественной структуры комплексов мицелиальных грибов, что мы связываем с различными экологическими условиями обитания моллюсков в изученных районах зал. Петра Великого, в том числе разным качеством и степенью антропогенной нагрузки на изученные акватории.

ГЛАВА 7. МИКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ

Для определения характера воздействия обнаруженных грибов рода Aspergillus на двустворчатые моллюски впервые нами были проведены миколого-токсикологические исследования. Известно, что грибы рода Aspergillus являются продуцентами афлатоксинов и способны вызывать микотоксикозы как у человека, так и у животных из наземных и морских местообитаний.

Токсикологические исследования моллюсков и штаммов мицелиальных грибов из рода Aspergillus, выделенных из двустворчатых моллюсков, выполнены в Центре мониторинга вредоносных микроводорослей и биотоксичности морских акваторий, созданном на базе

ИБМ ДВО РАН, совместно с сотрудниками ТИБОХ ДВО РАН (Зверева, Орлова, Стоник, Чикаловец, 2009; Зверева, Борзых, 2010).

Определение содержания микотоксинов (афлатоксинов) в штаммах мицелиального гриба Aspergillus flavus и в тканях двустворчатых моллюсков.

В анализе на содержание афлатоксинов использовали штаммы Aspergillus flavus, выделенных из мускула, мантии, жабр и почек приморского гребешка, собранного в различных по степени антропогенной нагрузки акваториях залива Петра Великого.

Суммарное содержание афлатоксинов В)В2 ^ ,G2 в штаммах Aspergillus flavus, выделенных из мускула моллюска из открытых вод составило 15.40 мкг/кг, из мантии - 3.57 мкг/кг, из жабр - 2.82 мкг/кг .

Суммарное содержание афлатоксинов В]В2 ,G) ,G2 в штаммах Aspergillus flavus, выделенных из почек моллюска из Амурского залива составило 2.48 мкг/кг .

Проведены миколого-токсикологические исследования

двустворчатых моллюсков приморского гребешка, мидии Грея, анадары Броутона, гигантской устрицы из природных популяций из акваторий Амурского залива (район загрязнен промышленно-бытовыми стоками) и приморского гребешка из открытой части залива Петра Великого (относительно чистый район).

Суммарное содержание афлатоксинов В, В2 ,G) ,G2 во внутренних органах Mizuhopecten yessoensis из открытых вод залива Петра Великого составило 0.482 мкг/кг в жабрах, в пищеварительной железе - 0.567 мкг/кг. В 50 % исследованных проб моллюсков, собранных в открытых водах зал. Петра Великого, обнаружены лишь следы афлатоксинов. Суммарное содержание афлатоксинов В|В2 ,G) ,G2 во внутренних органах Mizuhopectenyessoensis из Амурского залива составило 0.771 мкг/кг в жабрах, в пищеварительной железе - 0.708 мкг/кг, в мускуле - 0.721 мкг/кг, что ниже ПДК содержания афлатоксинов в пищевых продуктах, установленного в России (5 мкг/кг). У анадары Броутона афлатоксины обнаружены во всех обследованных органах в концентрациях - 0.52 - 0.59 мкг/кг, у гигантской устрицы - 0.29 - 0.59 мкг/кг, наименьшее содержание афлатоксинов - в тканях мидии Грея - 0.0010.36 мкг/кг.

ВЫВОДЫ

1. В результате микологического обследования двустворчатых моллюсков Mizuhopecten yessoensis, Mytilus trossulus, Crenomytilus grayanus, Modiolus modiolus, Crassostrea gigas и Anadara broughtoni из залива Петра Великого Японского моря обнаружено 110 видов из 32 родов мицелиальных грибов, в том числе 14 видов из 6 родов сумчатых грибов (Ascomycota), 86 видов из 23 родов группы анаморфных грибов (Anamorphic fungi), 6 видов из 3 родов зигомицетов (Zygomycota) и 4 вида Mycelia Sterilia.

2. Максимальные показатели видового богатства комплексов мицелиальных грибов — ассоциантов Mizuhopecten yessoensis составляют 39 видов, Mytilus trossulus - 11 видов, Crenomytilus grayanus - 22 вида, Modiolus modiolus — 22 вида, Crassostrea gigas - 21 вид, Anadara broughtoni - 3 вида. Видовой состав комплексов мицелиальных грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков зависит от видовой принадлежности моллюска-хозяина.

3. В распределении мицелиальных грибов в органах двустворчатых моллюсков прослеживается определённая закономерность: большинство видов грибов обнаружено на поверхности раковины, в мантии, пищеварительной железе и в, меньшей степени, в жабрах; наименьшее количество грибов обнаружено в почках двустворчатых моллюсков.

4. Максимальные показатели видового богатства комплексов мицелиальных грибов — ассоциантов двустворчатых моллюсков в Амурском заливе, загрязненном промышленно-бытовыми стоками, составляют 38 видов из 17 родов, в акватории Уссурийского залива, загрязненной тяжелыми металлами - 34 вида из 9 родов, в акватории размещения хозяйства марикультуры моллюсков у о. Рикорда - 57 видов из 20 родов, в относительно чистом заливе Восток - 27 видов из 10 родов. Это свидетельствует о зависимости видового богатства грибов от степени и характера антропогенного воздействия.

5. Видовое богатство комплексов мицелиальных грибов -ассоциантов приморского гребешка в Амурском заливе и акватории о. Рикорда выше, чем в наименее загрязненном заливе Восток.

6. Качественный состав комплексов мицелиальных грибов — ассоциантов двустворчатых моллюсков главным образом определяется районом обитания двустворчатого моллюска-хозяина, а также его видовой принадлежностью. Для микобиоты двустворчатых моллюсков выявлены существенные различия качественной и количественной структуры комплексов мицелиальных грибов, связанные с различными экологическими условиями обитания моллюсков в изученных районах зал. Петра Великого, в том числе с разным качеством и степенью антропогенной нагрузки на изученные акватории.

7. В штаммах Aspergillus flavus, выделенных из моллюсков из открытых вод залива Петра Великого, выработка афлатоксинов выше, чем в загрязненных водах Амурского залива, вероятно, вследствие реакции гриба на более высокую защиту моллюсков от токсикологического воздействия микобионта.

8. Микотоксины преимущественно накапливаются в жабрах, пищеварительной железе, мантии, мускуле моллюсков. Содержание афлатоксинов во внутренних органах Mizuhopecten yessoensis, собранного в загрязненных биотопах Амурского залива выше, чем в моллюсках из открытых вод зал. Петра Великого.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах

1. Борзых О. Г., Зверева JI. В. Микобиота гигантской устрицы Crassostrea gigas (Thunberg, 1787) (Bivalvia) из залива Петра Великого Японского моря // Микробиология. 2012. Т. 81. № 1. С. 117-119.

Borzykh. O.G., Zvereva L.V Mycobiota of the giant oyster Crassostrea gigas (Thunberg, 1787) (Bivalvia) from the Peter the Great Bay of the Sea of Japan // Microbiology. 2012. Vol. 81. l.Pp. 109-111. DOI: 10.1134/50026261712010031.

2. Борзых О.Г., Зверева JI.B. Мицелиальные грибы в эпибиозе приморского гребешка Mizuhopecten yessoensis в заливе Петра Великого Японского моря //Биология моря. 2012. Т.38. № 6. С. 483-484.

3. ЗвереваЛ.В., Борзых О.Г. Комплексные миколого-токсикологические и гистопатологические исследования двустворчатых моллюсков // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2010. № 1.С. 103-104.

Работы, опубликованные в материалах всероссийских и международных

конференций

4. Зверева JI.B., Борзых О.Г. Комплексы мицелиальных грибов -ассоциантов двустворчатых моллюсков приморского гребешка Mizuhopecten yessoensis и тихоокеанской мидии Mytilus trossulus в различных районах залива Петра Великого Японского моря // «Экология водных беспозвоночных». Сборник трудов Международной конференции, посвященной 100-летию Ф.Д.

Мордухай-Болтовского. Борок. Ноябрь, 2010. С. 101-103.

5. L.V. Zvereva, O.G. Borzykh. Filamentous fungi in the epigrowth of the Pacific oyster Crassostrea gigas (Bivalvia) in Peter the Great Bay, Sea of Japan //

Proceedings of the China - Russia Bilateral Symposium on "Comparison on Marine Biodiversity in the Northwest Pacific Ocean". 10-11 October 2010. Qingdao, China P. 215-219.

6. L.V. Zvereva, O.G. Borzykh. Fungal complexes associated with the Primorsky Scallop Mizuhopecten yessoensis and the Mussel Mytilus trossulus (Bivalvia) from polluted and clean areas of Peter the Great Bay, Sea of Japan // Proceedings of the China - Russia Bilateral Symposium on "Comparison on Marine Biodiversity in the Northwest Pacific Ocean". 10-11 October, 2010 Qingdao, China. P. 220-224.

7. Lubov V. Zvereva, Oleg G. Borzykh. Biostructure of Assemblages of Filamentous Fungi Associated with Bivalves in the Sea of Japan// III International conference BIOSPHERE ORIGIN AND EVOLUTION. Rethymno, Crete, Greece. October 16-20, 2011. Novosibirsk. 2011. P. 251-252.

8. Oleg G. Borzykh and Lubov V. Zvereva. Filamentous fungi associated with the Giant Oyster Crassostrea Gigas (Bivalvia) from the Peter the Great Bay of the Sea of Japan // Proceeging of the Russia - China Bilateral Symposium

"Marine Ecosystems under the Global Change in the Northwestern Pacific", Vladivostok, Russia. October 8-9. 2012 .Vladivostok: Dalnauka. P. 71-74.

9. Борзых О. Г., Зверева Jl. В. Комплексы мицелиальных грибов -ассоциантов приморского гребешка Mizuhopecten yessoensis из различных по степени антропогенной нагрузки акваторий залива Петра Великого Японского моря // Высокие технологии, исследования, финансы. Т. 2: сборник статей XV международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике". 25-26 апреля 2013 года, Санкт-Петербург, Россия / под ред. А.П. Кудинова. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2013. С. 217 - 221.

БОРЗЫХ ОЛЕГ ГЕННАДЬЕВИЧ

БИОРАЗНООБРАЗИЕ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ -АССОЦИАНТОВ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО ЯПОНСКОГО МОРЯ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано в печать . Формат 60 х 84/16. Усл. печ. л. 1.0. Уч. изд. л. 1.0. Тираж 80 экз. Заказ № 19.

Отпечатано в типографии "БАККОН" г. Владивосток, ул. Семеновская, ЗА, 8 (423) 222-99-11, 226-09-91, 220-96-64 manager^) bakkon.ru, www.bakkon.ru

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Борзых, Олег Геннадьевич, Владивосток

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ МОРЯ ИМ. A.B. ЖИРМУНСКОГО

БИОРАЗНООБРАЗИЕ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ -АССОЦИАНТОВ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ ЗАЛИВА ПЕТРА

ВЕЛИКОГО ЯПОНСКОГО МОРЯ

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

04201 361 906

На правах рукописи

БОРЗЫХ ОЛЕГ ГЕННАДЬЕВИЧ

03.02.08- экология

ДИССЕРТАЦИЯ

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент Любовь Васильевна Зверева

Владивосток 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ...........................................................................................................6

ГЛАВА 1. МИЦЕЛИАЛЬНЫЕ ГРИБЫ - КОМПОНЕНТЫ МОРСКИХ СООБЩЕСТВ .......................................................................................................12

1. Мицелиальные грибы в морских сообществах ...........................................12

1.1. Морские грибы как экологическая группа..............................................12

1.2. Видовое богатство морских грибов ..........................................................13

1.3. Размеры морских грибов ...........................................................................14

1.4. Образ жизни морских грибов ..................................................................15

1.5. Географическое распространение морских грибов ................................16

1.6. Вертикальная зональность грибов на литорали ......................................20

1.7. Экологическая роль грибов в морских местообитаниях ........................23

2. Морские грибы на субстратах животного происхождения..........................24

3. Взаимоотношение грибов и морских животных ......................................28

3.1. Взаимоотношения грибов и двустворчатых моллюсков .............................28

3.2. Взаимоотношения грибов с амфиподами ................................................31

3.3. Взаимоотношения грибов и нематод ............................................................32

3.4. Взаимоотношение грибов и морских клещей ............................................32

3.5. Взаимоотношение грибов и кораллов ....................................................33

3.6. Микобиота голотурий ................................................................................33

3.7. Грибные болезни гидробионтов........................................................................34

3.7.1. Инфекции, вызываемые представителями рода Fusarium .................34

3.7.2. Инфекции, вызываемые представителями рода Ochroconis ..............36

3.7.3. Инфекции, вызываемые представителями рода Exophiala ...............38

3.7.4. Инфекции, вызываемые представителями рода Scytalidium ..............40

3.7.5. Грибные инфекции креветки - богомола.................................................41

ГЛАВА 2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА

ИССЛЕДОВАНИЯ................................................................................................44

2.1. Краткая физико-географическая и гидрологическая храктеристика залива Петра Великого Японского моря (Лоция, 1972) ..................................44

2.2. Краткая характеристика районов исследования.........................................46

ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ...........................51

3.1. Материалы исследования ......................................................................51

3.1.1. Краткая характеристика обследованных двустворчатых моллюсков ....51

3.2. Методы исследования ...................................................................................61

ГЛАВА 4. ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ, АССОЦИИРОВАННЫХ С ДВУСТВОРЧАТЫМИ МОЛЛЮСКАМИ ИЗ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО ЯПОНСКОГО МОРЯ ...................................67

4.1. Видовое разнообразие мицелиальных грибов, ассоциированных с двустворчатыми моллюсками из залива Петра Великого Японского

моря.......................................................................................................................67

4.2. Эколого - биологическая характеристика грибов - ассоциантов

обследованных моллюсков..................................................................................76

ГЛАВА 5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ НА ПОВЕРХНОСТИ РАКОВИНЫ И ВО ВНУТРЕННИХ ОРГАНАХ ОБСЛЕДОВАННЫХ МОЛЛЮСКОВ................................................................80

5.1. Распределение мицелиальных грибов на поверхности раковины

и во внутренних органах обследованных двустворчатых моллюсков из акватории о. Рикорда ..........................................................................................80

5.2. Распределение мицелиальных грибов на поверхности раковин и во внутренних органах двустворчатых моллюсков из Амурского залива..........86

5.3. Распределение мицелиальных грибов во внутренних органах двустворчатых моллюсков из Уссурийского залива.........................................89

5.4. Распределение мицелиальных грибов на поверхности раковин и во внутренних органах двустворчатых моллюсков из залива Восток .............93

5.5. Общие закономерности распределения мицелиальных грибов на поверхности раковины и во внутренних органах обследованных моллюсков из залива Петра Великого Японского моря .................................97

5.6. Миколого-гистологические исследования двустворчатых

моллюсков ............................................................................................................98

ГЛАВА 6. КОМПЛЕКСЫ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ - АССОЦИАНТОВ

ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ПО СТЕПЕНИ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ РАЙОНОВ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО ЯПОНСКОГО МОРЯ...................................................................100

6.1. Комплексы грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков из акватории о. Рикорда..........................................................................................100

6.2. Комплексы грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков из Амурского залива ..........................................................................................104

6.3. Комплексы грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков из Уссурийского залива ...................................................................................108

6.4. Комплексы грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков из

залива Восток......................................................................................................112

6.5. Сравнение грибных комплексов приморского гребешка из различных

по степени антропогенной нагрузки районов залива Петра Великого.........115

6.6. Экологическое разнообразие комплексов грибов, ассоциированных с

двустворчатыми моллюсками ..........................................................................124

ГЛАВА 7. МИКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУСТВОРЧАТЫХ МОЛЛЮСКОВ ..............................................................127

7.1.Адаптация метода иммуно-ферментного анализа с помощью системы «RIDERSCREENFast (Aflatoxin)», разработанного для определения микотоксинов в зерне, кормах, орехах, для определения афлатоксинов в штаммах мицелиальных грибов из рода Aspergillus, выделенных из двустворчатых моллюсков и токсикологического

обследования мягких тканей моллюсков ........................................................128

7.2. Определение содержания микотоксинов (афлатоксинов) в штаммах мицелиального гриба Aspergillus flavus, выделенных из двустворчатых моллюсков из природных популяций и

марикультуры (морепродуктов) .......................................................................130

7.3. Сравнительное миколого - токсикологическое обследование двустворчатых моллюсков из природных популяций с разной степенью

антропогенной нагрузки и марикультуры (морепродуктов) .........................132

ВЫВОДЫ ............................................................................................................136

Список используемой литературы ....................................................................138

Приложение 1. Общий список мицелиальных грибов - ассоциантов

двустворчатых моллюсков залива Петра Великого японског моря..............158

Приложение 2. Виды мицелиальных грибов, впервые отмеченные для

Российских вод Японского моря.......................................................................166

Приложение 3. Анализ морепродуктов из двустворчатых моллюсков на

содержание афлатоксинов.................................................................................168

Приложение 4. Анализ морепродуктов на содержание афлатоксинов (пробы №№ 1-9) ..............................................................................................................169

Введение

Необходимость научного исследования комплексов морских грибов как структурных компонентов морских сообществ прибрежной зоны Японского моря и установление их роли в функционировании морских сообществ в условиях антропогенного воздействия имеет важное теоретическое значение и продиктовано практикой хозяйственного освоения морских акваторий дальневосточного региона России, а также обусловлено экологической политикой государства в области охраны окружающей среды.

Актуальность темы заключается в следующем:

• конец прошлого и начало этого тысячелетия в мировой биологической науке проходят под лозунгом всестороннего изучения биологического разнообразия, приоритеты которого определены Международной конвенцией по биоразнообразию в Рио-де-Жанейро в 1992 г.;

• мицелиальные грибы являются гетеротрофным компонентом в структурно-функциональной организации морских сообществ, играют важную роль в деструкции и трансформации органического вещества и энергии,

• исследование мицелиальных грибов — ассоциантов гидробионтов, в том числе двустворчатых моллюсков, имеет теоретическое значение в области биоценотических отношений компонентов биологических систем «макроорганизм - микроорганизмы», в частности «двустворчатый моллюск — мицелиальные грибы»;

• исследования патогенных и токсикогенных грибов, заселяющих внутренние органы промысловых и культивируемых морских организмов могут служить основой миколого-токсикологический мониторинга гидробионтов, а также для разработки нормативов допустимого уровня зараженности их грибами и контроля за накоплением микотоксинов в морепродуктах.

• в условиях антропогенного загрязнения грибы совместно с бактериями имеют решающее значение в поддержании гомеостаза морских экосистем, в процессах биологического самоочищения морских вод;

• морские грибы представляют значительный научный и практический интерес во всем мире как перспективный, но малоизученный источник биологически активных веществ, имеющих большое фармакологическое значение.

Несмотря на столь существенную роль грибов в морских экосистемах, они остаются слабо изученой группой морских микроорганизмов как в Мировом океане, так и в дальневосточном регионе России.

Теоретическое значение данного исследования. Исследование мицелиальных грибов, ассоциированных с двустворчатыми моллюсками, имеет большое теоретическое значение. С одной стороны, изучение таксономического состава мицелиальных грибов и их распределения на поверхности раковины и во внутренних органах моллюсков является основой для выяснения характера взаимоотношений грибов с моллюсками, установления их трофических и топических связей и, в конечном итоге, определения роли мицелиальных грибов в метаболизме двустворчатых моллюсков. Исследование взаимоотношений в биологической системе «двустворчатый моллюск - мицелиальные грибы» - фундаментальные проблемы экологии и биоценологии. С другой стороны, многие виды мицелиальных грибов являются условно-патогенными организмами, вызывая микозы растений, животных и человека. Кроме того, многие штаммы мицелиальных грибов продуцируют микотоксины, способные вызывать микотоксикозьт животных и человека.

Практическое значение обусловлено тем, что двустворчатые моллюски - важнейший объект промысла и марикультуры, используются в пищевых, лечебно-профилактических и других коммерческих целях. В связи с этим, исследование патогенных и токсикогенных грибов, заселяющих внутренние органы съедобных моллюсков, необходимо при проведении

миколого-токсикологического мониторинга их зараженности микроскопическими грибами, для предотвращения токсикоинфекций при употреблении зараженных грибами и их токсинами морепродуктов, а также для успешного развития хозяйств марикультуры.

Цель исследования - изучить видовое разнообразие мицелиальных грибов - ассоциаитов двустворчатых моллюсков из залива Петра Великого Японского моря, а также токсические свойства некоторых изолятов Aspergillus flavus Link.

Задачи исследования

1. Изучить таксономический состав мицелиальных грибов — ассоциантов двустворчатых моллюсков Mizuhopecten yessoensis, Mytilus trossulus, Crenomytilus grayanus, Modiolus modiolus, Crassostrea gigas и Anadara broughtoni из залива Петра Великого Японского моря.

2. Изучить распределение мицелиальных грибов на поверхности раковины и во внутренних органах моллюсков: в мантии, жабрах, мускуле, пищеварительной железе, почках, гонадах.

3. Изучить комплексы мицелиальных грибов - ассоциантов двустворчатых моллюсков в акваториях залива Петра Великого с разной степенью антропогенного воздействия.

4. Определить содержание афлатоксинов в тканях двустворчатых моллюсков, а также в штаммах патогенного и токсинообразующего гриба Aspergillus flavus Link, выделенных из внутренних органов гидробионтов.

Научная новизна. В последнее время возрос интерес ученых к взаимоотношениям двустворчатых моллюсков и микроорганизмов. Изучены болезни моллюсков, вызываемые бактериями, простейшими и другими паразитами, низшими грибами. Большое внимание уделяется симбиотическим отношениям двустворчатых моллюсков и бактерий. Однако, о взаимоотношениях мицелиальных грибов и двустворчатых моллюсков

крайне мало ииформации. В Дальневосточных морях России такие исследования практически не проводились.

В результате данного исследования:

1. Впервые установлен таксономический состав мицелиальных грибов — ассоциантов двустворчатых моллюсков Mizuhopecten yessoensis, Mytilns trossiiliis, Crenomytilus grayanus, Modiolus modiolus, Crassostrea gigas и Anadara broughtoni из залива Петра Великого Японского моря.

2. Впервые установлен характер распределения мицелиальных грибов на поверхности раковины и во внутренних органах моллюсков: в мантии, жабрах, мускуле, пищеварительной железе, почках, гонадах.

3. Впервые изучены комплексы мицелиальных грибов -ассоциантов двустворчатых моллюсков в акваториях залива Петра Великого с разной степенью антропогенного воздействия.

4. Впервые проведены миколого-гистологические исследования двустворчатых моллюсков, в результате которых показан рост мицелиальных грибов в тканях обследованных гидробионтов.

5. Впервые определено содержание афлатоксинов в тканях двустворчатых моллюсков, а также в штаммах гриба Aspergillus flavus Link, выделенных из внутренних органов гидробионтов.

Апробация работы

Результаты исследований были доложены на Годичных научных конференциях ИБМ ДВО РАН (2010, 2011, 2012, 2013), на Конференции молодых ученых ТОЙ ДВО РАН (2011 г.), на Российско-Китайском билатеральном симпозиуме "Marine Ecosystems under the Global Change in the Northwestern Pacific", Vladivostok, Russia (2012 г.), на Объединенном гидробиологическом, экологическом и ихтиологическом семинаре ИБМ им. A.B. Жирмунского ДВО РАН (2012), на заседании Отдела зоологии Биолого-почвенного института ДВО РАН (2013), материалы исследований представлены на III Международную конференцию «Происхождение биосферы и эволюция», Крит, Греция (2011 г.), на Международную конференцию «Экология водных беспозвоночных», посвященную 100-летию Ф.Д. Мордухай-Болтовского. Борок. (2010 г.), на Российско- Китайский билатеральный симпозиум "Comparison on Marine Biodiversity in the

Northwest Pacific Ocean". Qingdao, China. (2010 г.), на XV международную научно-практическую конференцию "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике". Санкт-Петербург (2013).

По результатам исследований опубликовано:

Публикации в рецензируемых журналах:

1. Борзых О. Г., Зверева JT. В. Микобиота гигантской устрицы Crassostrea gigas (Thunberg, 1787) (Bîvalvia) из залива Петра Великого Японского моря // Микробиология. 2012. Т. 81. № 1. С. 117-119.

Borzykh. O.G., Zvereva L.V Mycobiota of the giant oyster Crassostrea gigas (Thunberg, 1787) (Bivalvia) from the Peter the Great Bay of the Sea of Japan // Microbiology. 2012. Vol.81. l.Pp. 117-119. DOI: 10.1134/50026261712010031.

2. Борзых О.Г., Зверева JT.B. Мицелиальные грибы в эпибиозе приморского гребешка Mizuhopecíen yessoerisis в заливе Петра Великого Японского моря //Биология моря. 2012. Т.38. № 6. С. 483-484.

3. Зверева JT.B., Борзых О.Г. Комплексные миколого-токсикологические и гистопатологические исследования двустворчатых моллюсков // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2010. № 1. С. 103-104.

Работы, опубликованные в сборниках материалов международных

конференций

4. Борзых О. Г., Зверева JI. В. Комплексы мицелиальных грибов -ассоциантов приморского гребешка Mizuhopecíen yessoensis из различных по степени антропогенной нагрузки акваторий залива Петра Великого Японского моря // Высокие технологии, исследования, финансы. Т. 2: сборник статей XV международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике". 25D26 апреля 2013 года, Санкт-Петербург, Россия / под ред. А.П. Кудинова. — СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2013. С. 217 - 221.

5. Oleg G. Borzykh and Lubov V. Zvereva. Filamentous fungi associated with the Giant Oyster Crassostrea Gigas (Bivalvia) from the Peter the Great Bay of the Sea of Japan // Proceeging of the Russia - China Bilateral Symposium "Marine Ecosystems under the Global Change in the Northwestern Pacific", Vladivostok, Russia. October 8-9. 2012 .Vladivostok: Dalnauka. P. 71-74.

6. Lubov V. Zvereva, Oleg G. Borzykh. Biostructure of Assemblages of Filamentous Fungi Associated with Bivalves in the Sea of Japan// III International conference BIOSPHERE ORIGIN AND EVOLUTION. Rethymno, Crete, Greece. October 16-20, 2011. Novosibirsk. 2011. Pp. 251-252.

7. Зверева JI.B., Борзых О.Г. Комплексы мицелиальных грибов -ассоциантов двустворчатых моллюсков приморского гребешка Mizuhopecten yessoensis и тихоокеанской мидии Mytilus trossnhis в различных районах залива Петра Великого Японского моря // «Экология водных беспозвоночных». Сборник трудов Международной конференции, посвященной 100-летию Ф.Д. Мордухай-Болтовского. Борок. Ноябрь, 2010. С. 101-103.

8. L.V. Zvereva, O.G. Borzykh. Filamentous fungi in the epigrowth of the Pacific oyster Crassostrea gigas (Bivalvia) in Peter the Great Bay, Sea of Japan // Proceedings of the China - Russia Bilateral Symposium on "Comparison