Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ДИНАМИКА ЧИСЛЕННОСТИ И СТРУКТУРЫ АКТИНОМИЦЕТНЫХ ПОПУЛЯЦИИ В ПОЧВЕ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ДИНАМИКА ЧИСЛЕННОСТИ И СТРУКТУРЫ АКТИНОМИЦЕТНЫХ ПОПУЛЯЦИИ В ПОЧВЕ"

л~т5сю

московский ордена ленина, ордена октябрьской революции, ордена трудового красного знамени государственный университет нм. м. в. ломоносова

Факультет почвоведения

На правах рукописи

ВОЛКОВА Елена Игоревна . ,

УДК 581.52 : 582.28 : «31.445Л

ДИНАМИКА ЧИСЛЕННОСТИ И СТРУКТУРЫ АКТИНОМНЦЕТНЫХ ПОПУЛЯЦИИ В ПОЧВЕ '

*.. Специальность 03.00.07— микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва —198?

работа выполнена на кафедре .биологии Яочв факультета почвоведения Московского государственного университета ии.'М. В. Ломоносова.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Д. Г. Звягинцев.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, старший научный сотрудник Н. С. Агре; кандидат биологических наук; научный сотрудник В. В. Ильинский.

Ведущее-учреждение — Институт изыскания новых антибиотиков АМН СССР. * -

Защита .состоится .* . ^¿«с^с , , . у . „ 1987 года, в * » часов' на заседании специализированного совета К 053.05.86 по . микробиологии и агрохимии в МГУ им. М. В. Ломоносова в аудитории М-2, адрес: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, Ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке фа' культета почвоведения МГУ. _

'Автореферат,разослан « 3 » ... 1987 года.

Ученый секретарь - специализированного совета—- "*

доцент ' .

И. П. Бабьева

■ у»//'

; Актуальность проОлецы. Актиношцеты, как типичнее предсташ-тали почв, играют важную роль в разлошшш аолииерных органические соединения в природе, яъляйтся осношишпродуцектаии антибиотиков. Вместе с* тем, до последнего ъреаенл представления об экологии данной группы складыъалмсь преимущественно исходя из результатов да-бораториых исследований. Для ьадделацего понимания экологии поч-венньег актиаоыицетов, их роли в макросе ценозе я решения прикладных, зада члеоОходки о иаучекие конкретных популяций непосредственно в природном местообитании. Имеющаяся информация о динакике видовых актиноиицетных подуляций полечена в основном методой посева и представлена ошисаниец изиенений во ьрекени показателя общей - численности (Полянская, 1973). Такой подход полезен, но не доста-. . точен.для полного популяца одного анализа, поскольку колонии, учи-тываеыья на среде, ьогут быть, образованы как спорами, теки обрывками мицелия. Провести вадеюшй ди^еренцированныЛ учет спор и мицелия пока не удалось. Поэтому основнойпроблеиоя в экологи-.,/чеоком изучении акткномицетов, как обьектовсо слокныы ъизкекныи циклон, остается получение надежного описания пооуляциокноп структуры. Исследования в указанном направлении: необходимы для решения как теоретических (особенности эковогидактиномицетов, ьключаяроль ' антибиотиков), так и прикладных проблем. В последней случае для управления желательно Я или нежелательной популяцией необходиш .даяние о йопуляционной структуре, поскольку в любом Случае (стимуляция, подавление) в дервув очередь следует воздействовать на ¿. наиболее уязвимое' звено в жизненно« цапле.

Цель' работы^ Целью раооты являлось выяснение особенностей динамики численности и структуры (споры, мкцелиа) почвенных актн-ноиааегов на; прахере БИгерготусеачИуое^огеиз

и л БЬгеръошусеэ гьегтоу1о1аооиа с прииекеняец количественного

Цогггральнг.я Ксггт. г--;, г*- »д

пояулкупонного полхода. л '■..-..'

Основное аадачя исследования..!. Рнвраоотка метода прямого.,коли-чеС1ьеиного учета спор и ш-.цедаь.■ коы^етнья вндовкх подуллцкЦ почвенных актнисмичатон на уровнях численности, близких к естественные, ¿. Изучение.дкиааакд.численности И-струкзды. (споры,, чице-ЛИЙ)» BHOCUlilX в почву популярна s.olivooinereua . и S.ther-movioiaceus ,3. Орав й цельная характер не ни а осооенностей диьамакя попуапцй»-посае вьесевмя в почву аа р&э-

. шх. отадкнх сукцессии почвенных никрооргаккэ^ов. '

новизна. Впервые изучена дкнаинка численности почвенных: актиномацегов в природном кзстооЬиташм-о полнш определением, структуры популяция (споры, оорывки икцелия —их число.; и Сиона оса) , Разраоотан метод лршого количественного учета спор и шцепия поч-■ венньк.актшюаицаюв-иа низких уровнях чксдекшзсги. В основе ие-хода - иьшунофлуоресце^ное оярализанке объектов после их концентрирования наадориых иекбранных фллы'рах. Показано, чго в et ру к -туре актпкошшегных популяций"всегда доминируют спори. Вместе;с -геи показатель обилия шщелия является оолее динамичной характеристикой, равноьесное значение - которой1( "еикосгв среды") практически не зависит- от уровня внесения. Изучены осооеьности динамики численности к структуры актйноккадтнш: популяций после внесения в почву на разных стадинх" ¡^кроеной сукцессии Определена на л солее олагопраятние ¿таны шкрооноа сукцисоки для разшгия цау-ченних акт.шоыкцемв. Полученные, данное «озводнит »сделать. вывод о неоднородности почвенных актг.ко^г.цетов по эк о логической сграгегии. нрчкту.чеснйя ценность, Разработанный новы.1 цеюд прямого колпчеог ьоьного учйга спор и ш;цел;:я лочьенн^ адт^ьолкцетов (^одех применяться при репейки разнообразных вопросов пог.^яцйонцол акологии

актиио^ицетов. Результаты, полученные при изучении динамики численности и структуры акгинои^цетаьк популяций в кочге,шгут использоваться при диагностика микробиологического состояния почв, при реиекиа вопросов организации ксщроля за ведазелътггк а кеае-лате лькыки'ы икр о ор г а низ мам и з почве. Полученные результаты используются а'курсе "Экология почвенных иакроорганизцов" на кафедре, биологии почв факультета Почвоведения ¿¡ГУ. Апробация Работы. Ссиоькие"положения диссертации была додоЕе на - ва заездаили кафедры Отологии почв факультета почвоведе ж;« »ГУ . (1%5)(на УД съезде Е^О (Ал^а-Ата, 1985), на всесоюзной конференции "Агропочьобеденке а плодородие почв" (Ленинград, 19У6) и на' Все со йз ко 2 конкуренции "¿¡икр о организмы в сельской хозяйстве" -(Москва, 1986).

Публикации. По теме диссертации опубликовано б работ.. Объеммрасотц. Диссертация состоит из вввдакия. т^ глав, оСсуждения результатов, выводов. Материалы диссертации изломаны ка VЪ5 страницах машинописного текста, содержится рисунков, 2, таблиц, список литература кз"/^ названий (из лих -зарубежных).'' . V ^ ,'!. - ■

■ ■ ■ , 0£ь^к1ы Й «люди 1ссс.Яг:д0ЬАила /■'-■; В качестве объектов исследования были ^выбраны две культуры, почвенных актиноынцетов,* . 3$гер1ошусев ' оЦуо<з1пегсиа ; , . 11-38 из коллекции лаборатории антибиотиков ЫГУ и зъгерлотуоез гнвпоуюхасеиз И. 1663 КЗ Ш1 АН СССР. , Культуры' имеют легко определяете признаки («аркеры) пря высеве на;твердые питательные среды, что позволяет проводить хы,явление и учет. популяций этш методом. - б. й1^оо1пегеиз обладает 1 ссЮственноЯ. Л1оиинесцен«1а!!' пра фотовоэОулденип, благодари прпсут-'сзваю в культуре лмаинесщ^рую^ег о ^«»иСиотика гелиоинцикалВйьс-

градosа, 1975). Культура ывзо^ильва - диапазон роста 18°-45°С, s. theraovloiасеча ; выделяет ярко фиолетовый- лигиент на селективной каземн-глицериновой среде при температуре культивирования 45-55°С» Культура термотодерантва - диапазон poeta oí 37° ■ до 60°С. . ■■ ■ - . ■

В раооте использованы водяае суспензии спор и иицелия. Споры получали в виде коноопоровои суспензии по методике Кузнецова (1У7£). В опытах использован образец обыкновенного черкозе-аз

ца тчичаково-коьыльиой степи ССтрельцовскиа заповедник)•' .

Сукцессии почвенных микроорганизмов инициировали увлзжненией воздуино-сухих образцов (60> общей адагоеакоми) и инкубировали в эксикаторе при температуре 1Ь° и о7°. для изучения динамика численности и структуры внесенных популяция ükiинойидетев.нетодой посева через определенные'сроки (О,Ь,7,15,21,56 сутки) орали по. ... 2 Смешанных.ооразвд иочвы.и высевали на сел^ктльные агаризирован-ныа среды» Перед ыжроОиологическии анализом почвенную суспензию обрабатывали на ниэкочаогогно« ультразвуковом диспергаторе типа (22 кГц; 0,44 А; 2 мин). 4

Для инцунофлуоресцентього изучения динамита численности и структуры почвенных актиноыицетов Сцли получены антисыворотки.' : Для ыого проводили гвпериыыунизаци» кроликов пря внутривенной . введении антигенов. Всего ото: проведено 7-8 ■ инъекций с лроыелух-jtaiut в Ь*4дап, Через не дел» после последней инъекции .у кроликов •Срсла кровь из краеьои узьой иены. " '-'"'*

•Днтикролачиа гал«а-глооулин, кечешшй изохиоциакат cu олуо-1 п -

ресцана и ОычаЛ альбумин,, кечашша родаиинои,. сьли нолучены из.

*;нст;:тута эпидемиологии и анкросиологицку.' Н.С.Гааалеи.".

Нроьерку спе ци J ¡t чн о с тиа niс ыь ор о г ок ьроъодили црп ш*уно-¿луоросц^тьсц окраа^аьки- иочьенних акгинс^ццтог И бьмеркл - ■

. из коллекции кафедры биологии почв [¿ГУ»-

Препараты окраапвалипо непряноку методу ишу к офлу оре сце н-циа. Концентрирование ■кикробвой'Омелассы. на ядерных цемОранньас фильтрах проводили по лредаэгаеуоцу в настоящей реСоге ыетяду.

Продолжительность взаииодействия препарата с актксывороткоа и иеченныыа антктелаим, а такае окравяваацкб титры йкли определены экспериментально* В опытах (помимо оСычных контролен для -непря ' кого метода иммунофлуоресценцил) проводила параллельное окрашивание препаратов, приготовленных из почв Сез внесения актипо-иицетов,■. ■ V.' .

Микроскопа проводила в кодащеи свете на люиинмсцентных -микроскопах « ИЛ-Ц. Полеченные зксиериыеягалыше результаты . обрзОаткьали сгатисглческа . «а ЫШ "¿скра-123п к "Электроника

■ ; .■:■" ^¿зультагы исслваобдеий .

. ; Нетод'количественного учета спорщщёдия-. актиномицетов в почве -

: [ До;настоя.адго времени отсутствовали «етоды, позволяющее на— .. дежво оценить' соотношение. шщелкальных зачатков а спор в видовой .лопул/ши активошцета непосредственно, в почЕе, а яоштки расзшф-; ровать'-структуру; популяция .(спорый мицелий) по даннш посева основаны на косвенном Приеые (показатель терколабальности).

V. Проблема ыоьет Оыть реве на с поыо^вю ьшнуно^луоресцснтноц Ш)кроскопия:(Ь'фреыеякова: с соавт., 1978),, но. ври условия, что учи .1цвае1ще'зачатиа предварительно сконцентрированы и отделена от ... почвенных частиц и коляохдов, затрудняющих выявление ооьектсв. Нави разработай;метод, который'позволяет'учи5ывать зачазки кон-дретвого актиаоаицета каказхих уровнях чисденнссги,. о.",:экпх к естестьенньа! покаэателя.М'1:х;оСиляя в' лочхе.' '

■ Для этого гсуовили ряд разьедашщ; почвенной суспензии (каждая по 100 кл). Суспекзи» обрабатывали на низкочастотной ультразвуковом дискергаторе (¿2 кГц;0,^ А; 2 ш.) с дооа пленяем 2-3 капель т»ана-60 дая оолее нольоа десорбции ыккроорганизмов. После предварительной обработки для удалении почвенных-частиц и коллоидов пр;а*еняли коагулянты кбсо^ и: Са(0Н)2 .( Эйш^«»; -► 1974),.После двуххннутного взбалтывания почвенную суопензию отстаивали В аи^исм ц^иаидрв'ьа 100 ыл'в течение 5 , затеи из прозрачной надосадочной фракции отбирали I - кл.' ьаддкоста - и фильтровала лра слабое - вакууме через; отечественные ядерные ижрофильт-ри (0 в 0,23 цка), предварительно выдерлаиные в насыщенном-спиртовом растворе судана черного Б, бто не оОходино для. тушения собственной люминесценции филвтра (Хар^ааенкоФильтры окрашивали ло обь>чноа.для неярямого метода двухатапной схеые и шшро-скопировали ("Люиаы-«В", ¿ 90), ■ - : ■

Установлено,, что полнота учета внесенных в почву спор определяется нассоа'почвенной навески,концентрацией коагулянтов и вреденем отстаивания почвы. Наиболее.прие-демод- а•заданных условиях осязалась навеска почвы в I г при добавлении 0,35 г сиеси "е005 и Са(СН)^(2:5), Оптимальное врекя отстаивания, соеспзчя-ваицее относительно высокую концентрацию спор и цицелмя при ни-1 н;шуи$ частицг составляет 5'«ия.(табл. 1, 2). Ьо всех случаях до-Оавление гвлна достоверно увеличивает в 1,5-5 раз количество" выявляемых зачатков. Полнота учета для укаааншдс условия' достига- -ет 70-ь0> (тасл. 2). Споры и ыицалиа акт^ко^^етов хорошо;ьыяв-.лнится и надежно - учитываются на поверхности ьккрофильтров.: Предлагаемый. кетод обладает двумя основными првиыуадстваыи: ночвешше часткцц не иеаоот выявлению спор, а процедура концентрирования ойесаечнвает учет популяции "в диапазоне естественна (нйзКих) уровней обилия." ^

ТаОлкца I

Долнота учета спор акткноивцетовв зависимости от времени • . отстаивания почвы*'

Время отстаивания почвы,: Количество спор

пин - .. : Б I г почвы ' 9 -/> от внесенного

5 . 3.7--Ю7 • 78

' . ю ■. 4,9- Ю6 10

40. ■ 5,3 • 10* 10

х/ Навеска снеси коагулянтов-0,7 г

Таблица 2

* :Полкма.учета спор б. оИтосшегсиэ ..:'■

в вариантах опыта . '"...- ■ л :

Навеска почвы, г

Количество смеси коагулянтов.

Время отстаива-: Количество ния- почвы, ; спор

Ш»Н

:в I Г СОЧ-Г/Ь от ' : вы :ввесен-

: :ного

I I I

10

0,7

^0,35; 0,35 .0,35 0,7

5 5 10 -10. :зо

з.эао'

3,8«107 2, 7-ю; 0,7*10*

.78 76 54

14 •/■ 2,8

'.". состав!! . . . __________

: * 60..На фильтрах сконцентрировано по I ил псчвеквоэ . суспензии. '.

Динаиакд численности и структуры популяций б. о11Уос1пе -геиа .. и ■ б. 1ьегиоу1о1аоеи8 д почве

С использованием методов посева и ¿одио^луорезденткой микроскопии на.пдзрякх фильтрах сши иэучеяа'данахика яоя^ляншг 5. 011тес1пеге1Д8. ' после »несения в иестералыуш почву. При внесении на висркон 1'ро.ьне (10^ спор/г почвы) (рас. I)

3 7 .15 22 '

3 7 15 23

■ 3?сут1Ш

| - 1тамоя:аль;ги?. доверен ель шй интервал.

I. Динйвкка численности з.о11уос1пегвиэ в черноземе . при 16°С по пойеьз 41) и пршозд аетоадДг-сяоры,

крм икс оков А и «/.зкоу Е .уровне ьнесеш:я. - . " И - количество спор ^рагл^МЕСЩ «и„еа:иО'' I г'почь., ■ - ьоэ^лукелть 1 е р;; о^ ас;и: ьнос т ¿.

г

( ■

численность популяции по. методу; посева варьировала, слаоо, однако,

■ при этои- наОлюданись существенные сдвиги в величине "коэффициента териолабильности. Наиболее динаалчнш, по данным микроскопии; Оы- . ло число учитываемых обрывков мщелия. На 3-й.сутки после внесения'спор число обрывков; воз росло с 0 до Юб на г почвы и составило до зачатков (остальные. Зр^ - споры). К 37-км суткам доля зачатков, представленных мицелием; составляла около Сокостав-

: ляя-динааияу. структуры (споры,;обрывки мицелия). популяции и ъеда-'чины коэффициента терчолаоилььости, следует ответить, что ведкча-

■ на-коэффициента терцолабильности верно отражает тенденцию развития популяции лить В; начальные срока опыта..£ более поздние сроки а озрастаниекоэф^цие нт а: тер молаошгьностн^сокрово а далось увеличе-.

. кием доли ыкцелая ¿ структуре популяции актинокицета .по приему методу. Следовательно»' использование ■ коэффициента тераолзбцльнос-> . ти для'оценки.структуры популяций актиномицата:весьма ограничено. "

Яри внесении подуляции7 на шзкоц уровне (1с£ спор/г почвы) численность спор возрастает на 1,5-2 порядка, снижается »стабилизируется. . численность; обрывков нацелив возрастает';« О дз 10й . ; 1 обрывков ка г. почвы к З-ш суткам, , что составляет' до 5&;4 всех-за- ■ ; чатков, затеи стабилизируется. • • . . ;

V Установлено,: что; температура-инкубирования почвенньас образцов (16° и 37°) не влияет на емкость почвы как среды ооитанкя для 'внесенной копуляции б.о11уос1п»геи». • - -

-. Если популяция о. о11уос1пвгеия '. раззиъеетсл в начальные сро-'•ки опыта, то в случае с . 5.';"■ кицелгл В структуре ^популяции появляется на 15-35-е сутки, составляя в вариантах опн- ! та от2 до 30> ЕОпуляцнонной Скоиассы. ДРас,- 2).- Емкость' среда для внесенной популяции С12:а единое >;езависиао;Ьг уровня адссонкя.- . В нестерильной почве в- отлачиеот ;лабораторной среды .конуляцля

-3 - 7 " ^ 15 22 37 сутки

.Рис. 2. ДийЕШика структуры (слоры 1,3; ницедиа - 2,4) популяции

в. гьепвоу1о1аов1дв ' б черноземе (бысоквд уровень

внесения) пра 37°С (1,2) и 18°С (3,Ч. к -количество спор (срагаенток ыааелая) на I г почвы.

,з. 1Ьегщоу1о1асеиз' ногет развиваться и при температуре 18°. Биесхе с теи, оолее Слагоцршиноа для термотолерантного кнкроор-ганиэиа является температура почвы 37°, где иицедий регистрируется ужо на 15 сутки. .

1акш осразоц, количество оорывков икцелия является ваийолее динаиичнш показателем структура популяций "

и б. 1Ьеппоу1о1аовив -'■■. , так "если количество спор в структуре популяции варьируете пределах 1-1,5 порядков, го число оорыьков мицелия - до 6 порядков. Кикость почьы как среды ооизания для внесенных популяций практически не 'зависят от уровня ьиесенин. '

При сравнении результатов, полученных двумя «етодами, иожло ■ отметить, что локазагель оСшшя популяции по посеву опредзляет-ся в основной количеством спор. Температура индуйирования почвенных ооразцов в ьесвиа мирокоы диапазоне не оказала существенного влаяняя на даыаь'ику численно с ти и структуры популяции з.оНуоо!-

пегеиа '.. ,, Температура авляегсн значимым фактором,, определяющим структуру ПОП^ЛЯЦЙЛ

Дри внесении б дочву популяция - з.оИуос1оегеив разви-гается на 3 сутки опыта, а в.IьвгтоVIо!асеиа . - на [ 15сутка., ■ ■'Это связано д.приуроченностью популяций к различный стадиям-ммкт роОной сукцессии г почве. Это предположение ошо проверено.

"■-*. . Динамика численности,и структуры популяции 5.оцуос1пегеиа . ." внесенной в почву на разньос стадиях цикроояой сукцессии .

.;":.'■. При внесбнаи ПОяуляцяи ; : 5. вЦуосАпегеиа в нестерильную псч-ву на высоком уровне (10е. спор/г почвы) (рис. 5) в момент инициации сукцессии (температура инкубирования 18°) иицелця в структуре. яопуляцаи появляется на ЗГо'уткя опыта,' 'его длина достигает максимума на ?-е сутки, затем падает на 14-е сутки и в дальнейшей стабилизируется. В иоыеит появления мицелия. - В сутки, падает численность спор, что, по-видимому, связано с их прорастанием. Наиболее ' -'интеясквно' процесс спороойраэованая'-'происходит по ?-да су'т-

ки," Затем до ¿1-х суток численность спор, остается постоянной, а к ' 35-*',суткам снижается до уровня внесения. Яри внесении популяции 3. о11уос1пегеиэ / . на 7-е сутки после инициации сукцессии нв-.=/. целий появляется такле па. 3-я сутки а.продолжает увеличивать свою длину до 15-х суток,' затеи его" обилие падает и стабилизируется.' Процесс спорообразования идет параллельно процессу уЬеличензк длк-... аы,лицелия:у численность спор увеличивается.до 7.суток, затек наб-,:людается.стабилизация. Динамйкагколичества спор и длины мицелия по., /■ пуляции, : внесенной на 15-е сутки после инициации сукцессии,сходна , ^ с таково;} в предыдуце« взраанте. При внесении популяции :;а £0-е - сугки'^акрссной,сукцессии длина ыяцелля быстро достигает сас^го -'.'максимума,' затеа быстро,снижается'.и■ стиоализируегся. Период ыаксц-:;:"«альног6;спорсобразоваи>:я соваадает по времени с началом паденкя .

s, olivoeinereus s чгрнозеае при внесении на Ü,?,15. и ЬО сутки сукцессии. ïeunepaiypo инкубации 1Ъ°С.

длины «афелия, загем,количество слор снижается а стабилизируется. Во-всех-вариантах опыта стабилизация количества спор, происходит на уровне внесения популяцдиаяи.чуть вше.

. В аналогично« опыте, .но с уровнеы. внесения.ка^порядок нике, динамика-длины мицелия сходна с предыдущим опытом, исключает вариант с внесением популяции на 30-е сутки после.инициации микробной^ сукцессии» где уровень стасклизавди на. 0,5 порядка пиле. Обращает на сеОя^ьнииание единая "еккость" среды для ыицелия в нестерильной почве. Характер'динамики количестваспор.аналогичен пре двдуцецу- опыту, различаясь лишь и аксиальный и уровнями численности;" В этом опыте максшальное количество спор яаолюдается при внесении популяции в момент инициации сукцессии (возрастание на 2 порядка), в.'вариантах-с внесением на :7-е.и сутки - примеряв на 1,5 порядка, а при внесении на 30-е сутки сукцессии - на порядок*-При высоком же уровне внесения возрастание количества спор не столь!выражено (не более чем на порядок).

Ори внесении на всех стадиях сукцессии, за исключением внесения в момент инициации сукцессии,стабилизация численности спор про исходит: примерно на уровне внесения, а при внесении популяции в момент инициации микробной сукцессии-- на порядок выше.

Параллельно в тех-яе вариантах опита изучалась динамика численности: почвенных: ажтмноиацетов методом посева* Лп^ашка комплекса, почвенных актиномицетов в опыте была однотипной с таковой в контроле (без;внесения актиномицетноа.. популяции). Внесенная популяция-значимо не повлияла на. херактер динаыакклочвенных ектиноыи-цетов,.причем динамика комплекса во многих вариантах сходная дина микоз спор внесенной популяции. Очещдшз, внесенная популяция органично встраивается.в ко-плеко соостьенных иочьенншс актиномице-тов^и подчиняется закономерностям, управляющим его динаавкод. .

При внесении популяции б.о11лгоо1;пеге11з ^ в нестерильную поч-. ву на обоях уровню: численности яри температуре 37°С не наблюдалось существенных отличив в характере динамика численности спор и длины лицелия по сраьяешш с инкубированием почвенных образцов лри 1В°. Сходны «аксиаалыше значения длины мицелия и уровни стабилизации, хотя & варианте при а? наблюдалось ускорение процесса активного развития. Особенности) динамики длины мицелия при 'внесении популяции на всех-стадиях .кшсробко& сукцессии (исключая ' " вариант1 с гвоселием на 7-е сутки) является то, что максимальная_ ';-длина мицелия -зарегистрирована в ыомент его появления (3"сутки), затеи наолядали постепенное уменьшение его длины и стабилизацию.

Полученные данные по динамике численности спор и длины ий- ; целил позволяют, вычислить процент биомассы мщелия в структуре по дудяцш. За исключением варианта с внесением популяции в момент инициации сукцессии/ биомасса иицелия варьирует' в пределах ох!. -до от общей биомассы спор и мицелия^ При внесении популяции в момент иницкиации сукцессии'процент Сиома ссу мице лия до стагает V 10-17^1. Таким образом, в структуре популяции доминирует споры во всех вариантах опыта. Это ¿е в целом характерно и для опытов с ккзкла уроьнеа: вкесешя популяции. ¿десь доля мицелияв общей : биомассе также невелика; хотя и древшает; таковую-в "опыте с высоким уровне» внесения в 2-3 раза.' Особо следует отметить вариант-с внесением популяции в момент.инициации сукцессии ,'где доля мине -: ■ лия превысила &0/ь. -.'.V ; .*',■

; Динамика, численности и структуры популяции я.гь<»гп<оу1д1ас«»из,

' рнеоекпой.в почву на .разных стадиях микробной сукцессии.-У-

Динамика популяции ^.ъьогтоулохасеиз" ' ^ внесенной на раз--ных стадиях пикробкой"сукцессии в нестерплььую почву,: существенно

обличается от диканихп £*оЦлгОс1пегеиЭ. _

При внесонии в почву популяции на высоком уровне при температуре 18°. Численность спор в период. 0-15 сутяи снимется . (рис. 4), затем количество спор возрастает (что связано с появление« в структуре популяции ьицелая и последующим его спорообразование-) и несколько снижается или стабилизируется к. концу опыта. -

Вреин появления мицелия зависит от стадии мкнробкоа сукцессии, на которой была внесена популяция. Лри внесении я.гЬегшоую-1ас«\18 в почву в момент инициации сукцессии ыкцелка в структуре, популяции появляется на35_-в сутки. Ери внесении популяции на 7-е и 15-е сутки микрооноЕ сукцессии мицелий регистрировался на, 7-е сутч кй, а при внесении на УО-е сутки — на 3-й сутки наблюдения. В ва- * риактах опыта с внесением на 7-е и 25-е сутки сукцессии отмечалось постепенное увеличение его длины на протяжении опыта. При вне-, соаии популяции на"30-е сутки микробной сукцессии длина шцелия . резко падает к 7-и суткам наблюдения, затеи-до 15-х суток возрастает и стабилизируется.

Аналогичное закономерности характерны для вариантов опыта с внесением в почву популяции на нлзкоц уровне численности с той лииь разницей,, что при внесении популяции на 7-е и 15-е сутки кик-роокой сукцессии мицелий в структуре популяции появляется не на 7-е сутки, а на 15-е сутки после внесения, при внесении в момент инициации сукцессии на 21-е, а не на сутки.

такасе как и для популяшш Б.оИ -. 1гос1иегеив характерии единая "емкость" среды для мицелия не зависящая от уровня внесения в лочьу.

Ьа, исключением варианта внесения лодуляции в момент инициации сукцессии температура инкубирования почьенных образцов не оказала су цест в ей кого влияния на динамику численности и структуры по-, йулнции 3. ^егшоу1о1аоеиз, Динамика численности спор и

и длины и идея и я популяции при температуре 37° сходны с таковыии в вариантах опыта при температуреинкубирования почвеккьзс образцов IS0. Однако, при 37° популяция быстрее проходит стад из активного развития; ыаксн^лькая длина мицелия отмечается в movem его первоначального появления. Это характерно для всех сроков внесения. Наблюдалось увеличение процента биокассы мицелия в структуре внесенной популяции к суткам наблюдения. Ьио.аасса ак-; целая достигла ыаксуиуыа (&0-£Ь£) к о5-м суткам наблюдения. Ка протяжении всего опыта биомасса иацелая в средней составляла ыало различаясь в ь ар пантах с низкий и высокий' уровней внесения популяции.

Популяция s. thermoviolaeews успешно прибивается в нестерильной почве при внесении на разных стадиях микробной сукцессии, причем актъкое развитие популяции отмечено спустя 15—35 суток после внесения. Внесение- s.theraoviolaceus в почву на более . поздних стадиях сукцессии способствует появлении в структуре популяции мицелия, что свидетельствует оо экологическое приуроченности популяции к поздним стадиям .микробной сукцессии в почве. До конца наблюдения (35 суток) в структуре популяции во всех вариантах опыта доминировали споры, однако йио«асса мицелия к концу срока наблюдения все ецс возрастала.

Температура инкубирования почвы оказала влияние на динамику структуры популяции . S. t h erat) Vi 01 ас атдз на первых этапах ÜHK-рооно.1 сукцессии,солее благоприятной для термотолерантнои популяции является теилерагура после внесения спор на самом неблагоприятном для популяции начальном этапе сукцессии аицедиа регистрируется уже на 15-е сутки. "

6 •

О Б С У £ Д Е Н И В

С полный разработанного метода прямого количественного учета опор л иицелая популяция почвенных зктыноыщетов на основе им-мунофлуоресцснции удалое* определить соотяотение мицелиальннх зачатков и спор в структуре популяции конкретного "актиношщета не- ■ посродственно в почве. Споры и ыхцелиа актиноыкцетов хорошо выявляется и Еддегно учитываются на поверхности ядерных кекОранных фильтров, почвенные частицы не ыеиаюг их выявлению. Полнота'учета . достигает ?0-Ь0£. Предлагаемый кетод;обладаетвааньщ.дреимуизст--вои - процедура концентрирования ооесяечивает учет; ыадочасленныхЛ популяция на уровнях численности, близких к естественный.: Разработка дакного летода позволила дерейти к.изучению динамики сгрук- -тури (споры, иицелиа) акгино:шцетнь2С популяций в лот®.

В работе-показано, что использование, коэффициента терыола- .* Силькосзн для характеркстаки структуры кола^еткоц зк^овдалолуля-ции акткношщета ограначено лишь; начальнцщ сроками.после внесения Г'; микроорганизма' в почву. '•■.: У у:у '-у -'-v-V ■

у-.' С покощь» разработанного метода впервые; детально гзучакада-,\ : намика численности и структуры двух-видовых популяций почвенных У; актиноыицетов s.. ollvocinereus ■ и 1 S.titerwoYlol&ceu3. ■ '*';■ 'У ;

Обдие черта динамики структуры,/свойственные, двуы популяциям, -', состоят в следующем,- После внесения' слор.» почву в структуре популяций появляется мицелип.^В частности, при внесении спор sioiivoct- ; oereus в чернозем мицелий регистрируется yse,г через 3 суток,после: ■ качала опыта. В структуре s. thermoviolaceus .'кацёлий появляет-'j; с я на 15-35-е сутки. Отмечается 'выраженная тенденц1ш к стабсдиза- Л4^4» адм структуры. Равкомсше показатели ооилня спор и иицелая срак-тичеекц.не.зависят -от уровня, внесения спор. В пересчете ка биомассу для. s.oilvociiiei-evis . доля мицелия в раваовссноа структуре'.' 4 •

■ . . . ' ■ - 19 -

в большинстве случаев не превышает. Более высокое ¡содержа-

ние икцелия (Ю-оОД наолюдается-кратковреиенво в вариантах с: внесением спор э.оЦуос1пегеиа в начальный иоивит инициации

сукцессия. Такие же закономерности выявляются при рассмотрении динашки- з. (доля мицелия по биомассе в .кон-

це опыта составляла 30-35^) (рис.' 5). ;

Таким.оОраэои, экспериментальное изучение диванакй струяту-. рц двух акткноиицетщдс допуляцийпосле внесения их спор в.весте- . рильную почву убедительно доказывает $акт прохождения .иакроор-ганкзмаыи ста дна ¡шэнеиного цикла ипозволяет оценить иаоштаби активности по изменениям соотношения числа спор и фрагментов ни' пения."

Биомасса

30 ьнпелия

20

10; - • *, 1 ' - ГГ-тТ I

з . V . . 15 . 21 ".;■■■ 35 сутки

Рис. 5. Динамика оиоиассы а;щелия(^>. з.оЦуоо1пегеи» ■ («У • И з.^е1тч\цо1аоеиз () в черноземе при внесений на высоко« уродке (те^яерагура 'пнкусицаи почвенных образцов Ь7°С).;

Прк сравнении результатов микроскопии и посева мснно отметить, что показатель обилия популяции по посеву определяется в основном количеством спор, ^кцелкй в равновесной популационаой струи туре составляет по биомассе' 1-4>>. Вместе с тем, его сеялке является наиболее динамичный показателем.. Лолучзшие данные в принципиальном стиошяйа согласуются с прогнозом магвАштач^ской матричной модели, ка основе косвенных ланн^ы (Кожвкн с соазт,, где

допускается возможность прохождения^ кизнекаого цикла акгпношце-то посте енссснпн спор в нестерильную почву*. Расчеты показали,что^ несмотря ка относительное; преобладание, спор (Э0-Э5>)), .число.коло-киеобразующих"гдивиц, представленных мицелием, мс^ет;возрастать" .'. на несколько порядков^.Несмотря'на относительно-небольшое.содержат ние ка^здия по сравнении с количеством спор, можно сделать вывод о тем, что наблюдаемые масштабы развития кпцелкя достаточны для компенсации процессов гибели и наблюдаемого в конечном.счете ус- Г; кеваого вкгавания лопуляцая.-.' ■

Существование единого равновесного уровня:("емкость среды") ■ ЕВ9:зависимости от начального обилия для каждого акгиноаицета ао-ает быть объяснено тек, что мицелиадьный;росг позволяет осваивать близдежадпе благоприятные почвенник ¡шнрозокы. Другими. слоьаш,?;- ■•'. двя:вктикошщетов почва.является-су^естьенно^енее гетерогенной . средой ло сравнен им о другими бактериями, динамика которых еущест венно зависит.от начальной численности:(Панчиакина и др., 19{А).

Предположение о приспособленности'Езучаемьсс/подуляцид к■ раз -иым этапам сукцессии; основанное на существенной разнвца-в сроках появления мкцелия в.структуре популяций, подтвердилось в:экепери-.-•ионхах по ьнесению объектов в почву на разных , стадиях: микробной • сукцессия* Учитывая различной отвозение исследуемых: популяций «■''-' температуре,.опыты проводились при 16° и Динамша соотлоле-.: »ия спор и мицелия для з.оилгосЗ,пегеив-. почти не менялась при

внесении популяции на разных стадиях сукцессии как при 18°, так и при 37° инкубации почвенных образцов. Инвариантность популяци-овноа динамика наруаалась лишь в одной случае: при внесении спор в момент инициации сукцессии популяция получает дополнительное преимущество - на это указывает появление мицелия yate на 3-7-ые сутки после внесения спор s.oiivooinereua - , в почву и срав-' нительно высокое.его содержание. Ка этом фоне наиболее примечательным свойством популяции s. thermovioiaceue является выраженная приспособленность к развитию на поздних этапах микробной сукцессии. 1ак при внесении популяции в цемент кницнации сукцессии при 18° мицелий появляется только на 20-30-е сутки. Структура популяции s.thermovioiaeeua существенно зависит к

как от стадии сукцессии, так и от температурного режима инкубации образцов. Б частности, при внесении спор на начальном этапе сукцессия при 18° мицелий появляется только на 35-е сутки. . Однако, при внесении спор'на почьу на 30-е сутки после запуска сукцессии ми цели;] регистрируется уш через 3 суток. Иоано сделать вывод, что в нестерильной .почве вря температуре 18° в отли-. чие от. лабораторных сред, на поздних этапахмикрооиой сукцессии мо гут-создаваться условия для развития мицелия Sth erm о vi olae eu s. Вместе с теп, как и следовало ожидать,-более благоприятным для термотолерантного объекта оказывается вариант с инкубацией образцов при 87°. В этом,случае после внесения спор на самом неблагоприятном для популяции'начальном етеапе сукцессии шщеяий регистрируется уже на 15-е сутки (üej«iy тем, в варианте с внесением спор ; на.ЫО-е.сутки мицелий:обнаруживается через 3 суток). Таким образом для, s.thermovioieceua,. г . температура инкубирования почвенного образца яьлнется значимым- (фактором, определявшим, динамику, его ■ структуры,: осооенно.на первых этапах, ^икробноя сукцессии в почве.'

На основе всей полученной информации ьреыя появления^ице-лия в аолуляцконпоа структуре б.' *Ьегшоук>1&се»з.' в первом приблизили определяется.по формуле;

г » 0,СС5ху - I,628х - 1,053у + 53.9А-,' где — время регистрации мицелия (сутки); х - ьреыя после за, пуска сукцесс5ж суток); у - температура,

Полученные данные позволяют сделать вывод о зараженной неоднородности почвенных актиноьицетов по ряду признаков, которые в эколог;;;: г.р^лекьштся для определения так называемой'экологичес--юй стратегии (Оду«, 1975), До сих пор актиномицеты в целом рассматривается как относительные к '-стратеги, имейте невысокую скорость роста и предпочитающие условия поздних этапов микроонол • сукцессии (Полянская, Ху85 ; Звягинцев с. соавт., ЪБ4). Получен- . иые в настоящей работе результаты позволяют при оолее детальном. подхода выделить в этой группе объекты с разными стратегиями. В рассматриваемой случае 8. о11уос1пегеия . проявляет черты

-стратегас относительно быстрш развитием ;в.выслодоии системе, то есть на первых этапах сукцессии,При этом популяция териоюде-рантного актиномицета э. ъьегтоукяасеиэ, - проявляет черты К-стратег а с признаками приспособленности/к развитию нааоздник„ »тапах микробной сукцессии в "зрелых" .системах. \.'.- у

■.:■/■'"-" 'выв о д ы

Разработан метод выявления и количественного учета попу-'.

ляций почвенных акхиномицетоь, позаедяишй с. помощью концентриро-

на ■ ■ .-"■"-■■.■■■ .■/■■■;■• "■

вания ядеркых фильтрах и последующего кыыунофлуоресцентвогоокрашивания. изучать экологию популяций прямщтмикросяопическим методов в сиро кон диапазоне, численности, .." ; ■.. '.■;■ :

2.впервые определена структура популяций почвенных актиаоми-

цетов «а примере ' 5. о11уос1пегеиз и , э: еЬегюоуХоХооеиэ. Структура коалиций-су£есг2е«но(Шекяется во времени, что является доказательством прохождения стадий активного развития в глчве. Остановлено такав сумествоваяне равновеснол структуры.

Э. Структурным доминантой являются спори, которые и образуют большинство колоний (оолае' ЬО/о) при учете популяций методой посева. . Однако более дина^чнда является показатель ооилпя ищелкя, который варьирует в шнроком'диапазоке (от 0 до Ю ед/г).

Показано, что в структуре популяция э. оИтов1иегеиз мицелий,появляется на 3-к сутки, а в структуре з.«ьепаоу1о1асеи» ~-иа:15_-е.' Числа фрагментов мицелия достигает- /г почвы,

составляла равноьеснсй,поиулщки 1-4^ йиомасоц популяции.

5. Показано, что в условиях эксперимента "емкость" почвы, как -среди октана«, образования мнцйлца вносимых иоп^ляадл актано-мицетов не заьиспг от уровня ььесенал. : . . . ..

: 1 6. Остановлены различия в дйнауиш_ численности и структуры •э. онтюслпегеиз и э.' тег»оу1о1аоема в нестерильной почвечто: указывает на неоднородность;актйномицетов с точки зрения их стратегий. Популяция б. оцуос^егеиа проявляет относительные признаки г -стратега, нолучал при развитии на вер-

ных атапах,'сукцессии,.а 5. гЬегиоуКЦасеиз на этом ^ош-. К-стратег, предпочитающий поздние стадии сукцессии.

7. Установлено, что температура инкусироьанил почвенного образца в дзалазоне 18-37°С существенно' не повлияла на развитие Л.- о11уоо1пег®иа. ... . Тогда как для популяции' 5.^егтоухо- " Ласеиз * температура является значительным ^ктороу, определяющим данамнку ее^структуры,; осооенно ш'.лерьых этапах «икрооноа сукцессии в почв«. ...

_ilo материалам диссертации опубликованы следующие работы: '

. I. Количественный учет спор актиномкцетов в почве с помощь» имыуно$луоресценции// Микробиология. - I9&5, - а. 54. - с. 860' /соавт, JJ.il.Полянская, П.А.Ко»евин/,

. • ■ 2. Динамика численности яс структуры актиномицетных популяций. в почве'// Уивробиология. - - т. 55. - fe б. - с. 102? /соавт. -

Л.И.Полянская, П.А.Коневин, Д.Г.Звягинцвв) .

- 3. ОсоСенности динамики яодулявдонной структуры почвенных ак-тивоаицетов in situ // Цикробиодогия. - 1987. - т.56 . - fe 3 .

- с. /соавт. Д.И.Подянская,Д,А.Кожевия, Д.Г.Звягинцев/.

4. Актиноцицетныв популяции в почве// Агролочвоведение и плодородие.дочв: Тез. докл. Все с. .конф., Ленинград; 1^6. - с.;66 /соавт. Jt.il: Полянская, Л.А.Кокевин, Д.Г.Звягинцев/. ,

5.Динааика структуры актиномицетных- популяция в почве// Доо-,-тихения'ыикробиологии-прантике: 1еэ. .докл. УП съезда Всес.микро- .-Оиол. об-ва, Алма-Ата,, 1935. - т. 6.: - с. 151 /соавт.•Л.Ц.Полян-

: екая, П.А.Кохе вин/.

б. Динамика;популяционаоа структуры актиномицотов в почве// Микроорганизмы в сел ьс кол хоз яйстве ;1ез . И £се с . конф, , Ы о сква, '' 1Э86. г с. 144.. ; ' ■■ гу'.'

Ч

Л-55550 20/П-87 г. Объем ]»/д п. д. . Зак. 620._Тир. 100

Типография Московской с.-*. академия им. К- А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тнниряз«вская ул., 44

Бесплатно