Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Дрожжелитические бактерии в природных биотопах (распределение и таксономический состав)

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Дрожжелитические бактерии в природных биотопах (распределение и таксономический состав)"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М. В. ЛОМОНОСОВА

Факультет почвоведения

"СБ ОД

На правах рукописи

■ ШЬ'о

ЧЕРНЯКОВСКАЯ Татьяна Федоровна

ДРОЖЖЕЛИТИЧЕСКИЕ БАКТЕРИИ В ПРИРОДНЫХ БИОТОПАХ (распределение и таксономический состав)

Специальность 03.00.07 — микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степенн кандидата биологических наук

МОСКВА — 1996

Работа выполнена на кафедре биологи 1Г почв факультета почвоведения Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова.

кандидат биологических наук, доцент Б а б ь с в а И. П, кандидат биологических наук, вед. и. с. Добровольская Т. Г.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Васильева Л. В. кандидат биологических наук Чернов И. 10.

Ведущая организация

Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева

в 15 час. 30 мин. на заседании Специализированного совета по

микробиологии и агрохимии К 053.05.86 на факультете почвоведения МГУ, по адресу: 119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ, факультет почвоведения, аудитория М-2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан ^С'» — 1996 г.

Научные руководители:

Защита диссертации состоится

Ученый секретарь специализированного

Актуальность работы Одним из основных факторов, регулирующих состав и стабильность микробных сообществ в природных экосистемах, являются взаимодействия меэду составляющими их популяциями микроорганизмов. Вариантом проявления мехмикробных взаимодействий может быть выделение литических ферментов. 3 настоящее время литические ферменты интенсивно изучаются в связи с возмо;шостью использования их в биотехнологии. Однако поиски в природе продуцентов с заранее заданными свойствами проводились до настоящего времени непродуктивно: либо непредсказуемым выделением из природных источников большого числа новых изолятов, либо методом массовой проверки коллекционных штаммов. Это связано с тем, что нет четких ориентиров для яоис-ка продуцентов литических ферментов в природных биотопах. Работы но разработке научных основ поиска микроорганизмов с заданными свойствами начали появляться лишь в последнее десятилетие /Hanter ,¿986/. Эти исследования имеют большое практическое значение,, так как знание мест обитания микроорганизмов-продуцентов литических ферментов и их экологической роли позволит целенаправленно выделять их из природных биотоиов. Решение этих вопросов позволит также выяснить ряд проблем, касающихся функционирования микробных сообществ в их естественных местах обитания, разработать методы борьбы с патогенными видами дрожжей, а такте решить некоторые вопросы, связанные с систематикой дрожжевых организмов.

Цель работы Выявление в природных экосистемах местообитаний, заселенных одновременно популяциями бактерий и дрожжей для изучения их взаимодействия я обнаружения бактериальных продуцентов дроетели-тических ферментов в этих биотопах.

Основные задачи исследования

1. Изучить распределение бактерий разных таксономических и экологических групп по компонентам вертикально-ярусной структуры степных биогеоценозов / БГЦ /.

2. Выявить таксономическую структуру сапротрофного прокариотическо-го блока микроорганизмов / аэробные и.факультативно-анаэробные формы/во всех ярусах исследуемых типов БГЦ.

3. Определить численность, таксономический состав и структуру сообщества сапротрофных бактерий, населяющих пищеварительный тракт ди-плопод.

4. Выявить локусы концентрации бактерий гидролитического комплекса в изученных типах ЕГЦ я. зоомикробных комплексах диплопод /ЗМК/.

5. Определить дролаелитические свойства бактерий, выделенных из ис-

- г -

следуемых биотопов.

Научная новизна Проведено комплексное микробиологическое исследование бактериального населения в пределах вертикально-ярусной структуры разных типов степных БГЦ на заповедных территориях. Показано, что местообитание бактерий определенных таксонов обусловлено их экологическими функциями и типом стратегии. Выявлены локусы концентрации бактерий, гидролитического комплекса а степных экосистемах: это подстилки и дерновый, горизонт почв. Наибольшее такеономи-ческое разнообразие бактерий-гидролитиков в этих субстратах наблюдается осенью /октябрь - ноябрь,/.

Выявлен специфический состав бактерий в ЗЖ дипдопод. Описаны два,принципиально различных по такеономическому составу и структуре типа сообществ сапротрофных бактерий, функционирующих в кишечнике диплопод: пристеночное сообщество, населяющее внутреннюю поверх-ноеть эпителия и кутикулы кишечника, и полостное сообщество, которое представляет микробиоту содержимого кишечника.

Установлено, что местом обитания бактерий гидролитического комплекса в ЗЖ диплопод является содержимое заднего отдела кишечника и экскременты. Здесь в значительных количествах обнаружены деструкторы сложных полимерных соединений.

Составлена коллекция из 700 штаммов бактерий - наиболее типичных представителей исследованных биотопов, и проведена их идентификация. Установлено, что способностью к лизису дрожлей обладают 40/» штаммов из этой коллекции. Наибольшей литической активностью обладали бактерии актиномицегной линии.

Практическая ценность Сведения о природных локусах концентрации бактерий.гидролитического комплекса могут быть использованы в биотехнологии для целенаправленного поиска микроорганизмов - продуцентов дрожжелитических ферментов. Данные по таксономическому составу бактериальных комплексов в ЕПЦ заповедников "Хомутовская степь" и "Каменные могилы" занесены в летописи природы и используются научным персоналом заповедника в научной работе.

Апробация работы Основные положения диссертации были изложены на Всесоюзном симпозиуме "Биодинамика почв" / Таллин,. 1988; Всесо^. юзной конференции "Регуляция микробного метаболизма" /Пущине,1989/, на заседании кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ /май, 1995 /. • '

Публикации По теме диссертации опубликовано 6 работ, из них 3 статьи и 3 тезисов, еще одна статья находится в печати.

Объем работы Диссертация состоит из введения, глав, заключения, выводов и списка литературы, включающего отечественных и иностранных работ. Работа изложена на машинописных страницах и включает таблиц, рисунков.

Объекты и методы исследования

Исследования степных ЕГЦ проводили в мае, июне, июле и октябре-ноябре 1988 года в отделениях Украинского государственного степного заповедника "Хостовекая степь" Донецкой области и "Михайловская целина" Сумской области,в центральном отделении Луганского заповедника "Стрельцовская степь" Ворошиловградской области и бывшем заповеднике "Попереченская степь" Пензенской области, имеющем теперь статус памятника природы.

Заповедники "Михайловская степь"' и "Попереченская степь" находятся в подзоне луговых степей, "Хомутовская степь" и "Стрельцовская степь" - в подзоне типичных или настоящих степей. Исследовали следующие почвы: обыкновенный чернозем Хомутовской и Стрельцовской степей, типичный чернозем -Михайловская целина, оподзоленный чернозем' - Попереченская степь. В исследуемых степных БГЦ выделяли участки разной степени-заповедности - абсолютно-заповедные ДЗС/, где полностью исключается хозяйственная деятельность человека, и участки с периодическим сенокошением /ПКС/.

Объектом исследования были бактерии эпифитно-сапротрофного комплекса - основные деструкторы органического вещества среди прокариот, выделенные из различных ярусов и субстратов исследуемых типов ВЩ. и дрожжи, изолированные из тех те субстратов, тех же ЕГЦ.

В качестве объектов исследования использовали таюае дишхопод ВИДОВ 6Д.отег1в согщеха С.Ь. КосЬ, 1844 ; СЬ.гота'1б3.и1из гобв1оиз ,Т1ш 1Э97 , участвующих в процессах деструкции растительного опада, а также населяющие их пищеварительный, тракт и экскременты сапратроф- . ные бактерии.

Отбор образцов проводили для каадого яруса БГЦ. В степных БЩ это надземный ярус, включающий травостой и ветошь; наземный -подстилка, и почвенный ярус, в котором рассматривали все генетические горизонты. Перед посевом образцы обрабатывали на ультразвуковом дяспергаторе УЗДН- I /22. кГц; 0,44 А; 2 мин./ для десорбции клеток.Дпя учета бактерий использовали среду, предложенную Добровольской и др. /1989/.В среды вносили 50 мг нистатина на 0,5 мл среды для ингибирования грибов.

Посев содержимого кишечника, тканей пищеварительного тракта,пери-

трофической мембраны, экскрементов диплопод проводили согласно методам, описанным в руководстве "Методы почвенной микробиологии и биохимии", 1991, а такхе Bysov et.ai, 1993, in press

Идентификацию культур бактерий, выделенных из растительных и -животных субстратов проводили на основании морфологических,культу-ральных и хемотаксономическкх признаков /Sergey-' з Manual of determinative 'bacteriology , 1989 ; Ihe Pxocaryotes , 1981 ; Добровольская и др., 1989 /.

Статистическая обработка результатов - расчет стандартного отклонения: п = 5 , Р 0.01 /для метода посева/.

Основное содержание работы

Вертикально-ярусное.распределение микроорганизмов в степных биогеоценозах

Во всех обследованных: БЩ максимальное количество бактерий концентрируется в степном войлоке - ветоши и подстилке / Рис.1 /.Численность бактерий в обоих слоях войлока в июне примерно одинакова и измеряется величинами 70 - 100 млн колонии образующих единиц / КОЕ / на I г .В дерновом горизонте чернозема под луговой степью численность бактерий сохраняется почти на том уровне, что и в надземной фитомассе, в типичных степях происходит резкое уменьшение количества бактерий при переходе к дернине до 30 и 23 млй КОЕ/г в Стрельцовской и Хомутовской степях соответственно.

5 минеральных горизонтах почв / гор. Ai / численность бактерий уменьшается на порядок, составляя 1.5 - 2 млн КОЕ/г.'Далее вниз по профилю происходит дальнейшее снижение количества прокариот.Распределение бактерий по почвенному профилю различается в луговых и типичных степях. В луговой степи происходит резкое уменьшение ко- " личества бактерий - до 0,06 млн КОЕ/г в гор. ВС. В'черноземе под типичными степями падение численности бактерий более плавное - до глубины 60 - 80 сад плотность бактериального населения та ае, что в гор. Ai. Вероятно, эти различия в распределении бактерий связаны с большими общими запасами опада, но с-меньшей подземной фитомассой в луговых степях по сравнению о типичными / Базилевич и др.,1986/. При пересчете численности бактерий на 1 см*' поверхности почвы, горизонтом, в котором сосредоточена основная масса микроорганизмов, оказался дврновый горизонт, а не степной войлок. В нем обнаруживается до 500 млн кл на I см2 - это больше, чем суммарная численность бактерий во всем почвенном профиле / исключая дернину /.равная 70 -160 млн/см^.

1_§_3 х« я

Травостой

Ветошь

Подстилка

Дернина

Почва

Рис. I Пределы колебаний численности бактерий эпифитно-санротрофного комплекса по компонентам вертикальной структуры стенных биогеоценозов /в логарифмам численности,млн/см^/.

Рис. 2

Сезонная динамика численности основных групп эпифитных и сапротрофных бактерий в степной ветоши и подстилке

Численность к состав бактериальных комплексов в степных ЕГЦ изменяется по сезонам. В наибольшей степени сезонным изменениям подвергаются сообщества надземного и наземного ярусов. Пики численности наблюдали в мае и сентябре, в июне - снижение количества бактерий по сравнению с маем в 3 - 10 раз, в октябре - ноябре зарегистрировано самое низкое количество бактерий 13 - 40 млн КОЕ/г. Выявленная закономерность сохраняется независимо от типа степи и ре::;има заповедности. Сезонная динамика численности бактерий в субстратах надземной фитошссы совпадает с динамикой разложения растительного опада. Это свидетельствует об участии исследуемых бактерий в разложении органических- веществ.Пределы колебания численности бактерий в компонентах ЕГЦ с учетом сезонной динамки представлены на Рис. X в-виде логарифмов численности, млн/см^. Минимальная численность отмечена для травостоя, а максимальная - для дер-ниш.

Структура"бактериальных сообществ ветоши и подстилки динамична. Таксономический, состав доминирующих форм бактерий изменяется по сезонам / Рис.2 /. Весной и летом в наземных яруеах /ветоши и дернине/ доминировали грамотрицателыше бактерии. Они составляли / в % /: в ветоши - 57-95; в подстилке - 70-97 от общего числа бактерий,. В октябре их доля значительно снижалась /18 и 35 % в ветоши и подстилке соответственно/. Коринеподобные бактерии /КПБ/ весной являлись минорной группировкой / 5-10$/, летом их доля возрастала. Осенью /октябрь/ они становились доминярущеЁ группой: 57% в ветоши и 45,? - в подстилке. Осенью в степном войлоке в значительном количестве появляются миксобактерии / до 15$ в ветоши и 20fi в подстилке/. Таким образом, осенью в структуре бактериальных комплексов наблвдается четкая перегруппировка - доминирующими стано«-вятея КПБ и миксобактерии. Спорообразукзщие бактерии не были обнаружены ни в одном из субстратов надземной фятомассы. Группа грам-отрицательннх бактерий во все ероки анализа была представлена родами Pseudomonas, Flavobac-teriuin, Erwlnia, Enterobacter . Осенью обнаруживались также представители сем. Azotobacteraceae / p.p. Asotobacter и. Beijerinckia. /, являющиеся спутниками целлкшозораз-рушающих бактерий. Из КПБ весной были выявлены р.р. Ehodoooccus и Mioroooccus .Летом к ним присоединяются бактерии р. Mycobacterium, осенью - р.р. CelXtiloroonag , Promicromonospora и Oerskovia. Миксобактерии были представлены п/пор Soranginae / сем. Муяо-соосаоеае и Polyangiaoeae /.обнаружены также микроорганизмы рода Cytophaga .

Рис. 3 Таксономический состав бактериальных сообществ в основных компонентах вертикальной структуры степных биогеоценозов

N а

II.

ч

.1 ви -

№

О

п

ч

1 4П

N

>

л

а

и к п

о

Ь'11 -

т

•л

I

Ветошь

Подстилка

Почэа

--,--,-с=р-г^=р-

Грамотрицательные ЙЬойососсуб Вао11и5

ГЫкоб акт ер ии Акт^номюиеты Аг (ИгоЬзс1ег

Рис.4 Частота доминирования основных бактериальных таксонов в компонентах вертикальной структуры степных биогеоценозов

во

40

Со результатам исследования, наибольшее относительное количество и таксономическое разнообразие бактерий гидролитического комплекса в степных экосистемах отмечено в степном войлоке в осеннее время /октябрь/ /Рис.2/.

Во всех типах черноземов с глубиной отмечено уменьшение численности грамотрицательшх форм бактерий и увеличение доли бацилл и КПБ .Гравдюлолштельные бактерии актиномицетной линии находятся в противогазе с грамотрицательнкми бактериями, их относительное количество максимально в тех горизонтах, где зафиксировано наименьшее содержание дротеобактерий /класс грамотрицательных бактерий/. Это, по-*вйдимому, объясняется разными типами стратегии этих груш микроорганизмов. Бациллы, не были обнаружены ни в одном из надземных субстратов и практически не выделялись из дернины , но в гор. А1 они составляли уае 14 - 36%, а далее,с глубиной, их содержание колебалось от 0 до 25%.

КПБ, выделенные из почв, представлены бактериями родов Аг^га-ЪаЫег/З вида/ и йЬойососсиз /5 видов/. Таким образом,наблюдали четкие различия в таксономическом составе бактериальных сообществ медду ярусами /Рис.З/'. Подсчет частоты доминирования делает различия в таксономической структуре бактериальных блоков еще более четкими: в подстилке доминируют грамотрицательные бактерии, а в почве - бактерии актиномицетной линии и в первую очередь - род Аг1:ЬгоЪас^ег /Рис. 4/.

Исследование зоомикробных комплексов диплопод

С целью поиска природных локусов концентрации бактерий гидролитического комплекса, были исследованы зоомикробные комплексы /ЗМК/ диплопод, обитающих в подстилках и питающихся растительным опадом. Было обследовано два вида диплопод (Лоае^з соппеха и СЬгоиа1о-¿и1и.З Г0Бз10иЗ .

При исследовании распределения бактерий в пище, кишечнике и экскрементах диплопод установлено, что численность микроорганизмов в подстилках, где обитали диплоподы, составляла величину порядка 10® КОЕ/г сухой подстилки. В сообществе кишечника наибольшее количество бактерий сконцентрировано в содержимом кишечника - около 10® КОЕ/г сухого веса,На стенках кишечника и перитрофической мембране бактерий несколько меньше - 10 - 10 КОЕ/г. Максимальной плотностью заселения бактериями характеризуются свежие экскремен-тц /10®- 109 КОЕ/г/. Нами показано, что в течение Зх месяцев лабораторного содержания .тавотных закономерности распределения бак-

-ГО-

терий в ЗМК изменятся незначительно у обоих видов диллодод.

При прямом счете бактерий иод сканирующим электронным микроскопом было обнаружено на стенках кишечника около 10®- 10^° клеток на грамм сухой, массы. Подсчитать число бактерий в содержимом кишечника и экскрементах не удалось, в связи с крайне неравномерным распределением микроорганизмов по поверхности органических частиц.

Нами было выявлено два типа бактериальных сообществ в килечном тракте диплопод: пристеночное и полостное. Пристеночное сообщество обоих видов диплопод во все сроки анализа было представлено грамотрицателышми -факультативно-анаэробными бактериями / 52 - &0% от общего числа бактерий/. Его составляли бактерии двух семейств: Entero^acteriaceae / p.p. Klebsiella , Enterobacter , Escherichia /и Vibrionaceae/p.p. Plesicaonas,Vibrio- /'.Эти микроорганизмы доминировали на стенках пищеварительного тракта всех трех отделов обоих видов диплопод. Максимальное их содер.гание было зафиксировано в среднем отделе кишечника. Бациллы, стрептоми-цеты и КПБ постоянно обнаруживались при анализе стенок кишечника, но в качестве минорных компонентов. Перитрофическая мембрана была заселена исключительно грамотрицательными факультативно-анаэробными бактериями.

Таксономический состав бактериального комплекса в содержимом кишечника /полостное сообщество/ качественно иной и изменяется по отделам. Доминантами являются аэробные грамотрицательные бактерии, стрептомицеты и КПБ, то есть именно те группы, которые были минорными компонентами в пристеночном сообществе. Доля грамотржцатеяьных факультативно-анаэробных бактерий, доминировавших на стенках кишечника, в полостном сообществе не превышала 10$ /Рис.5/.Стрептомицеты были представлены видами Streptomyces firaicularis, S.wedmoren-sisграмотрицательные аэробные- бактерии ~ родами Pseudomonas , Flavobacterium, Erwlnia,Aaotobacter . Среди "КПБ доминировали p.p. Promicromonospcra, Oexskovia. Бациллы включали банальные виды: Bacillus oereus, B.megaterium, В. ticheniformis.

В опаде , где обитали диплоподы, доминантами являлись аэробные грамотрицательные бактерии. Обнаружены также факультативно-анаэробные грамотрицатедьные бактерии из пристеночного сообщества.Минорными компонентами были стрептомицеты, КПБ, бациллы.

Бактериальное сообщество экскрементов по таксономическому составу блюке к содердшмому кишечника, особенно его заднему отделу, чем к бактериоценозу одада /Рис.5/. Однако в нем наблюдается

Рис. 5

Анализ зоомикробного комплекса диплопод на примере СИгота1о1 и1иэ гоэзюиз

Соотношение групп бактерии (%)

100

90 1ШКЯНШ|

подстилка пристеночное сообщество

содержимое кишечника

экскременты

Миксобактерии и род СуЬрИада Спорообразующие Коринеподобные

Стрептомицеты

Группы бактерий

Грамотрицательные аэробные Грамотрицательные факультативно - анаэробные

четко выраженная перегруппировка бактериального сообщества в пользу увеличения относительного количества бактерий гидролитического комплекса /p.p. Streptomyoes, Promicroraonospora, Oerskovia. , появляются миксобактерии и цитофаги.' Наблюдали, что состав микробного сообщества "входящего" в ЗЖ диплопод / опад / по результатам исследования отличается от "выходящего" из него /экскременты/.

Нами выявлены биотопы, в которых локализованы бактерии с гидролитическими свойствами. Это подстилки и дерновый горизонт почв степных БГЦ /октябрь/, а такз,е содержимое заднего отдела пищеварительного тракта и экскременты диплопод, питающихся растительным опадом.

В ходе работы была создана коллекция, включающая около 700 штаммов бактерий, принадлежащих 19 родовым таксонам и являющихся типичными представителями различных компонентов степных БГД /зеленые части растений, ризоплана, мертвые.растительные остатки,подстилки, почва / и ЗЖ диплопод /пристеночное сообщество, содержимое кишечников, экскременты/. Проверена литическая активность этих бактерий по отношению к клеткам многих видов дрс;таей эпифитного а почвенного комплексов:Spoxobolomyces roseus, Rhodotorula.glutinic / ассоциированные с растительными субстратами/,Pbaffia rhodozyma /со-котечения деревьев/, Cryptococcus albidus /вид-космополит, часто выделяется из подстилок/, U.ebaryomyces vanriji /специфическое местообитание - муравейники/, Pichia polymorphs /буровая мука ауков-короедов/,Ырошусез Icononenkoae . и l.tetrasporus /типичные педобионты, в других субстратах не встречаются/, а такие промышленные штаммы Candida maltose И Soocharoinyces cerevisiae .

Среди бактерии, изолированных с зеленых частей растений и из ри-зоолаяы, а тагие со стенок пищеварительного тракта диплопод /пристеночное сообщество/, доля активных штаммов незначительна /5%/, низко такле их содержание, в почве /£8%/. Активные штаммы бактерий, в основном сосредоточены в подстилках и зоогенных субстратах /содержимом кишечника и экскрементах беспозвоночных животных/.Половина всех выявленных в этих субстратах бактерий проявили дроюхелитичес-кую активность /Табл.1/.'

Сообщества бактерий из содержимого кишеаника и экскрементов диплопод и подстилок степных БГЦ близки по таксономическому составу и различаются, в основном, количественными соотношениями.

По результатам настоящего исследования, дро;юкелитаческой активностью обладают преимущественно бактерии гидролитического компяек-

Таблица I

Дроххелитическая активность бактерий, выделенных из разных субстратов исследуемых биогеоценозов

Субстраты

Число штаммов выделено и проверено на акт-ть

Из них активны

ЧИС- а

ло *

Основные таксоны

Филлонлана,

ризоплана,

пристеночное

сообщество

диплопод

г 52

8 5

üierocoecus, Rhodococeuc Curtobacterium, Brovi-baoterium, Paeudoraonas, Plesiomonas, Vibrio

Мертвые расти- 233

тельные остатки, подстилки

119 51 Streptorayces,K Oerskovia. Promicromonospora*, КусоЪасXerluai, Bacillus, Cytophaga, Cellulomonas, ,Уу xob ас t erales

Зоогеннке суб- ?г ■ ¡ rr cc Streptomyces*, OersioVia,

страты /содер- Promicromonospora жимое кишечников И экскре- Bacilrus, bycobac-terium,

менты диплопод/ Cytophaga, üyxotacterales

Почва 50 9 18 Agromycesx, Bacillus,

Axthrotactет

Примечание: Активность определяли по 4-м штаммам дрожей разных видов /см.текст/;

х - таксоны, среди которых было выявлено наибольшее число активных штаммов.

Таблица 2

Дрожжелитическая активность бактерий разных родовых таксонов

: -РйДО&Вф:ГЖССЙ0;' V ./> -бактерий Количество/;., 'йггаммоф- : --¡''штаммов v ~. 'С KhE-Äi;' /-fepöi^iiiötpftä;, ; Rh g&rtirls КГ5Б 2544

Strepfomyces 40 85 Н/О 83 H/O 70

Promicromonospora 64 81 58 61 61 75

Aqromyces 12 75 17 66 33 50

Oerskovia 111 68 26 37 21 32

Bacillus 56 54 30 32 52 48

Mycobacterium 83 42 11 20 12 37

Micrococcus 30 27 6 16 0 16

Cytophaqa 20 25 0 25 15 0

Soranginae 30 17 0 17 0 _ 3

Cellulomonas 30 0 0 0 0 0

Arthrobacter 30 0 0 0 0 0

Rhodococcus 36 0 0 0 0 0

Curtobacterium 4 0 0 0 0 0

Brevibacterium 2 0 о 0 0 0

Pseudomonas 20 0 0 0 0 0

Erwinia 15 0 0 0 -0 0

Serratia 5 0 0 0 0 0

Plesiomonas 20 0 0 0 0 0

¡Vibrio 20 0 0 0 0 0

Условные обозначения:

Н/О - литическую активность не определяли

О - литическая активность не выявлена (у всех штаммов бактерий)

активных

Рис.6 Чувствительность видов дршяей к литическому действии бактерий

^ - БассНаготусез сегем1з1ае; 2 - Р1сЬ1а ро1ушогрКа;

Рис.? Проявление чувствительности дрожжей к литическоя/у действию бактерий / в % /.

са, принимающие участие в деструкции растительного опада на поздних стадиях сукцессии. Это бактерии рода Streptomyces, Promicromonospora, Agromyces, Oerskovia, Bacillus , Cytophaga , n/nop Soxanginae . Нами впервые была выявлена дрожкелитическая активность у представителей родов Mycobacterium и Microooccus .

Наибольшей дролделитической активностью среди бактерий обладали представители рода Streptomyces / 8Ь% активных штаммов от числа проверенных/, Promicromonospora /81 %/, Agromyces /75%/; наименьшей - миксобактерии п/пор Soranginae /17$/. P-P. Microaoccus /27£/ Cytophaga /2Ъ%/, Представители рода Oerslcovia /54$/, Bacillus /68$/, Mycobacterium/42^/ занимали промежуточное положение мезду этими двуш группировками / Табл.2/.

Обследованные штаммы р. Cellulononas и типичные педобионты р. Arthrobacter дрожжелитическую активность не проявили. Отсутствие способности к лизису клеточных стенок дрожжей характерно таьие для бактерий из пристеночного сообщества диплопод /Табл.2/.

Большинство обследованных штаммов бактерий были активны по отношению к клеточным стенкам к .-¿ивнх и убитых нагреванием дроккей.

Наиболее чувствительными к литическому действию бактерий из 446 проверенных штаммов среди дро.хкей были Rbodotorula glutinis /AL%/ и. Pichia polymorpha /38¡í/. Промышленные штаммы Candida maltosa и Ssccharomyces cerevisiae в меньшей степени были подвержены лизису /24 и 22% соответственно/ /Рис.6/.

При дальнейшем исследовании бактерий, проявивших наибольшую дро;.-;келитическую активность, было установлено, что чаще всего ли-тические взаимодействия выявлялись мезду подстилочными бактериями р.р. Promiсгоахокозрora, Oerskovia и дро^аами эпифитного комплекса Rh.glutinis, Ph. rhodozyna , Cr. albidus .Эти ке бактерии были активны и по отношению к почвенным дрожяам L.kononen&oae и L.tet-rasporus /Рис.7/. Среди представителей почвеншх бактерий-гидро-литиков р.р. Bacillus и Agrorayces активные штаммы выявлялись реже.

Таким образом, наибольшей чувствительностью 'к литическому действию подстилочных бактерий-гидролитиков обладали, по результатам исследования, дродад эпифитного /Rh.glutinis, Cr. albidus,Ph.rhodo-zyma , -P. polymorpha / и почвенного / L. tetrasporus , L. Icononeii-koae / комплексов.

Обсуждение результатов

На основании проведенного исследования установлено, что относи-

тельное количество бактерий гидролитического комплекса в надземном ярусе степных ЕГЦ /травостой и ветошь/ незначительно. В противоположность этому, для дроздевых организмов надземный ярус - это основная сфера жизни. Здесь зарегистрировано такхо максимальное разнообразие видов. Дротки в этом ярусе представлены главным обра~ зом видами родов Sporobolonyces, Cryptococcus, Rhodotorula >к0~ торые входят в комплекс фитобионтов /Bab'eva, Chernov , 1995/.

Бактерии гидролитического комплекса сосредоточены в тех компонентах степных БГЦ, где вдут активные процессы деструкции органических веществ: в подстилках и дерновом горизонте почв. Эти субстраты характеризуются так...е максимальным таксономическим разнообразием населяющих их микроорганизмов. Так, на травостое обнаружено 5 родовых таксонов бактерий, в ветоши - 5, в подстилках - 9,в дернине - П. Относительное количество бактерий гидролитического комплекса значительно возрастает осенью. Дрожжевой компонент биоты в подстилках и дернине практически отсутствует. В верхних горизонтах подстилок спорадически обнаруживались эпифитные дрожжи, но в почве они не были выявлены. По-видимому, мощный дроткелитический комплекс подстилочных бактерий' является причиной элиминирования зпифитных дрожжей.

В минеральных горизонтах почвы состав бактерий-гидролитиков качественно иной. В основном здесь были выявлены представители p.p. Bacillus и Streptomyces , а также.типичный педобионт -род Ar-throbaeier , который по нашим данным, литической активностью не обладает. Относительное количество этих бактерий сна.ается с глубиной. Минеральные горизонты почв являются также сферой жизни для дрспей почвенного комплекса, представленных типичными педо-биоятами рода Xipomyces . Дро:мевые организмы почвенного комплекса, по нашим данным, более устойчивы эолитическому воздействию со стороны почвенных бактерий, чем подстилочных. По-видимому, они подвергаются бактериальному лизису, когда попадают в подстилку.

Гидролитический комплекс бактерии, населяющих подстилки степных ЕГЦ,вероятно, является мощным "фильтром", регулирующим состав ми-кробиоты в нижележащих слоях.

Аналогичная закономерность смены доминирующих групп бактерий была выявлена .при изучении ЗМК диплопод /Рис,5/. Максимальное относительное обилие и таксономическое разнообразие бактерий гидролитического комплекса были обнаружены в содержимом кишечника заднего отдела и экскрементах диплопод. Состав микробных сообществ, . который в степных БГЦ зарегистрирован в подстилке и дерновом гори-

зонте почв глубокой осенью, в ЗМК формируется значительно быстрее, в течение одного трофического акта /6-8 часов/. Возможно, это связано с тем, что бактерии и дрожжи в пищеварительном тракте дишго-под взаимодействуют наиболее тесно. По данным Ву Нгуен Тханъ /1993/ в кишечниках диплопод в первую очередь подвергаются лизису дро.тзи эпвфитного комплекса.

В проведенном исследовании было выявлено, что среди дрохкей наибольшей чувствительностью к лигическому действию бактерий, обладали дрохш эпифитного комплекса Р.ро1утогр11а, НЬ. я1и1::и1хз, РЬ..гЬос1огута, Сг.а1Ъ1(1и5 , а также почвенные дрохки Х.копопепЗсоае, ь. tetrasporus - Наибольший процент ме'хмикробных взаимодействий зафиксирован в подстилках /Рис.?/.

Очевидно, эпифитные дрожжи попадают в подстилки вместе с растительными остатками и трупами насекомых, где, частично, подвергаются лизису, а частично, автолизу. Кроме того, почвенные беспозво-ночные-сапротрофы, захватывая вместе с растительными остатками зпифитные дрожжи, утилизируют их в своем кишечнике при помощи собственных пищеварительных ферментов, а также за &чет активности лк-тических ферментов бактерий гидролитического комплекса, получающих преимущество в развитии в содержимом заднего отдела кишечника и »нскрементах. Возможно, что таким образом регулируется состав ми-кробиоты кишечника диплопод.

Типичные почвенные дрожяи рода Ыротусез заселяют минеральные горизонты почв. Из бактерий гидролитического комплекса в этом субстрате обнаружены только спорообразующие бактерии.

По-видимому, попадая в верхние горизонты почвы при перемешивании слоев подстилочными и почвенными беспозвоночными животными, ' лиломицеты контактируют с микроорганизмами-гидролитиками,подвергаясь деструкции за счет литических агентов бактерий.

Дрожяелиткческая активность бактерий-гидролитиков сапротрофного комплекса подстилок и почв - это один из возможных факторов, регулирующих в природных экосистемах состав, численность и соотношение популяций в сукцессионных процессах разложения растительных остатков. Причем этот фактор проявляется как при непосредственных взаимодействиях бактериальных и дрожжевых популяций, так и при проходце-нии растительного материала через кишечный тракт беспозвоночных нивотных, населяющих подстилку и почву.

Выводы

1. Впервые изучено вертикально-ярусное распределение бактерий в разных типах степных биогеоценозов. Установлено увеличение концентрации прокариогных микроорганизмов в ряду: .кивые растения -ветошь - подстилка - дерновый горизонт. При переходе к минеральным ■ горизонтам почвы, численность бактерий резко снижается и падает далее вниз по профилю.

2. Определен таксономический состав бактерий эпифитно-сапротрофного комплекса с учетом его сезонной динамики. Бактерии гидролитического комплекса сосредоточены в подстилке, их относительное количество и таксономическое разнообразие увеличиваются осенью.

3. Участие подстилочных диплопод в разложении растительного опада ускоряет сукцессионные процессы" и динамику структуры формирующихся бактериальных сообществ. Установлено, что локусами аккумуляции бактерий гидролитического комплекса, являются задний отдел кишечника и экскременты диплопод.'

4. Изучена способность к лизису дрожжевых клеток у более 400 штаммов бактерий, выделенных из растительных и яивотных субстратов. 40% штаммов этих бактерий обладают дроЬхелитической активностью. Способностью к образовании литяческих ферментов обладают представители 9 таксонов бактерий, из которых наиболее активны представители бактерий актиномицетной линии. Впервые выявлены литические свойства у бактерий родов МусоЪас-Ьегхшп и Кхсгосоосив .

5. Показано, что дролкселитическая активность бактерий сапротрофно-го комплекса - это один из возможных факторов, регулирующих в природных экосистемах состав, численность и соотношение популяций в сукцессионных процессах разложения растительных остатков.

Список публикаций

1. Сезонная динамика численности ж таксономического состава комплекса сапротрофных бактерий в степных биогеоценозах // Биодинамика почв. Тезисы докладов Всесоюзной конференции.Тадлин. 1988.с.70 /в .соавторстве/.

2.Выявление драскелятическоЁ активности у бактерий из природных растительных субстратов//Регуляция микробного метаболизма. Тезисы докладов Всесоюзной конференции.Цущйно.1989.с.58

3,Закономерности .распределения эшфатяих и сапротрофкых бактерий по компонентам вертикальной структуры степных биогеоценозов/ Почвоведение.I990Ji6.с.68-77 /в соавторстве/. 4.Вертикальный континуум бактериальных сообществ в наземных биогеоценозах//;!, общей биологии.I991.Т.52.С.162-171. б.Актиномицеты. с диаминомасляной кисйотой в клеточной стенке, изолированные.из почвы//Мижробиология.1991.Т.60.Вып.5.С.920-926 /в соавторстве/.

6. Dynamics of microbial communities of the saprotfaroph zoomi-crobial complex.// Abstr.10-th "international Symposium on Soil Biology.Krsehely 27-51 August.1989.P.9 /et.al./

7. Bacteria in the zoomicrofcial complex of diplopodes//Pedo~ biology.1993. ia press / et.al./

Заказ 5. Тира* 100. Я Г Т У.