Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эколого-биологическая характеристика рудеральных видов агарикоидных грибов лесостепи правобережного Поволжья (Пензенская область) и перспективы их использования

ВАК РФ 03.00.24, Микология

Автореферат диссертации по теме "Эколого-биологическая характеристика рудеральных видов агарикоидных грибов лесостепи правобережного Поволжья (Пензенская область) и перспективы их использования"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ - 5 О Д им- М В- ЛОМОНОСОВА

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РУДЕРАЛЬНЫХ ВИДОВ АГАРИКОИДНЫХ ГРИБОВ ЛЕСОСТЕПИ ПРАВОБЕРЕЖНОГО ПОВОЛЖЬЯ (ПЕНЗЕНСКАЯ ОБЛАСТЬ) И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Биологический факультет

На правах рукописи

ИВАНОВА Вера Анатольевна

Специальность: 03.00.24 - микология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1998

Диссертационная работа выполнена на кафедре биологии Пензенской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор, академик РАЕН Иванов А.И.

Официальные оппоненты: доктор биологических

наук, профессор Гарибова Л.В.

кандидат биологических наук А.И. Сафрай.

Ведущая организация - Пермский государственный педагогический университет.

Защита состоится" " ^1998г. ва^ часов на

заседании специализированного Совета Д.053,05,65 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова (119899, г. Москва, Ленинские горы, МГУ, Биологический факультет). ^^^ • Сроигс. (0 9& а

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке биологического факультета Московского государственного университета.

Автореферат разослан" ^^ "

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук

С.Н. Лекомцева

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Одной из важнейших проблем агроэкологии в настоящее время является создание безотходных технологий переработки сельскохозяйственной продукции. Рециклизация отходов переработки пищевого и технического сырья представляет собой очень серьезную задачу, так как биоконверсия лигно-целлюлозных комплексов этих материалов позволяет получать корма и пищевые продукты без расширения посевных площадей. Резервы последних на Земле почти исчерпаны, поэтому весьма актуальным становится поиск путей использования всех продуктов фотосинтеза, которые дают агроэкосистемы, а не только той их части, которая потребляется традиционно. В решении этой проблемы большую роль могут сыграть агарикоидные грибы, включение которых в производственные циклы агропромышленного комплекса могли бы поднять их на качественно новый уровень. Однако круг видов агарикоидных грибов, используемых в настоящее время для получения съедобных плодовых тел и биоконверсии еще очень узок. Поэтому для решения указанных выше задач необходим поиск новых видов, перспективных с точки зрения доместикации.

Цель и задачи исследования

Целью данной работы было изучение возможности расширения круга видов агарикоидных грибов, перспективных с точки зрения биоконверсии отходов сельскохозяйственного производства и лесопереработки и изучение их эколого - биологических особенностей. В ходе выполнения исследований были поставлены следующие задачи:

1) изучить видовой состав агарикоидных грибов, осуществляющих деструкцию лигно - целлюлозных отходов в отвалах в природных условиях;

2) выяснить возможность выделения их мицелиальных культур и отобрать виды с быстрорастущим мицелием;

3) изучить культурально - морфологические особенности перспективных видов, определить их отношение к температуре, рН среды, к концентрации ЫаС1, выявить целлюлозолитическую и лигнолитическую активность;

4) изучить проблему обогащения лигно - целлюлозных отходов грибным протеином;

5) определить возможность использования обогащенных мицелием отходов шелушения овса как витаминной добавки к рациону птицы.

Научная новизна работы

1. Впервые подробно исследуется и оценивается с позиции практического использования видовой состав агарикоидных грибов, осуществляющих разложение отходов сельскохозяйственного производства и лесопереработки на свалках в природных условиях.

2. Получены новые данные о культурально-морфологических, целлю-лозо- и лигнолитической активности ряда малоизученных видов макромицетов, относимых обычно к трофичекой группе гумусовых сапротрофов, что представляет большой интерес с точки зрения экологии агарикоидных грибов.

3. Установлено, что некоторые виды грибов - обитателей рудеральных местообитаний перспективны в плане доместикации и использования для биоконверсии лигно-целлюлозных отходов.

Практическая ценность работы

1. Для каждого типа изученных лигно-целлюлозных отходов выявлены комплексы видов агарикоидных грибов, наиболее эффективно осуществляющих их биоконверсию.

2. В ходе исследований определено перспективное направление использования мицелии агарикоидного гриба Agrocybe dura в качестве витаминной добавки к рациону птицы, позволяющей заменить дорогостоящие фармакопейные витамины.

3. Установлено, что эффективным способом утилизации отходов шелушения овса для кормовых целей на птицефабриках является их биоконверсия с использованием мицелия гриба Agrocybe dura.

Реализация результатов исследования

1. Полученные результаты используются в учебном процессе в Пензенской государственной сельскохозяйственной академии при преподавании курсов микробиологии и экологии. На базе проведенных исследований студентами агрономического факультета выполнено пять дипломных работ.

2. На птицефабрике "Васильевская" Бессоновского района Пензенской области организуется опытное производство витаминных добавок с использованием метода биоконверсии отходов шелушения овса мицелием Agrocybe dura.

Апробация работы

Материалы исследования были доложены на Научно-методической конференции преподавателей ВУЗов (Ярославль, 1995), на Всероссийской научно-практической конференции "Проблема охраны биоразнообразия России" (Пенза, 1996), на научной конференции профессорско-преподавательского состава и специалистов сельского

хозяйства (Пенза, 1997), на выездном заседании Российской академии естественных наук "Эколого-экономические проблемы лесостепных регионов" (Москва-Пенза, 1997), на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 125-летию И.И. Спрыгина "Проблемы охраны и использования природных экосистем и биологических ресурсов" (Пенза, 1998).

Публикации результатов исследований

По теме диссертации опубликовано десять печатных работ, две находятся в печати.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, девяти глав, выводов, приложения. Работа содержит 125 страниц, 34 рисунка, 14 таблиц и в приложении 5 таблиц, 2 диаграммы. Список литературы включает 149 наименований, из них 51 на иностранных языках.

Содержание работы

I. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

В главе дается краткое описание природных условий региона исследований. Приводятся сведения о его почвах, климате, растительном покрове и биоразнообразии.

П. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В главе дается анализ литературы по биологии, морфологии, экологии агарикоидных грибов - напочвенных сапротрофов. Рассматриваются работы, посвященные изучению мицелиальных культур изучаемых видов, их культурально-морфологическим свойствам, температурным* границам выращивания. Уделяется внимание вопросам питательной ценности, наличию ферментов и витаминов в плодовых телах и мицелии агарикоидных грибов, а также проблеме использования базидиальных грибов для биоконверсии отходов сельскохозяйственного производства и лесопереработки.

III. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалом для данной работы послужили полевые и лабораторные исследования, проводившиеся на кафедре биологии ПГСХА с 1992 по 1997 гг.. Полевые наблюдения осуществлялись в различных районах Пензенской области, в ходе которых изучался видовой состав макромицетов рудеральных местообитаний, а также экология отдельных видов: сроки плодоношения; приуроченность к тем или иным субстратам.

Объектами исследования были агарикоидные грибы - напочвенные сапротрофы, адаптировавшиеся к рудеральным местообитаниям, и мицелиальные культуры этих видов, выделенные в условиях Пензенской области. В ходе выполнения работы нами были выделены мицелиальные культуры 9 видов, всего 33 штамма. Мицелиальные культуры выделяли по общепринятой методике (Бухало, 1988). Культур ально морфологические особенности колоний мицелиальных культур, выращенных на пшеничном агаре в чашках Петри, описывали по методике (Stalpers, 1978). Скорость роста на агаризованных питательных средах проводили по методикам (Мейнелл, 1967; Кашкин, Блинов, 1968; Дудка, Вассер и др., 1982; Бухало, 1988) для мицелиальных культур, выращенных на различных субстратах, вычисляли ростовой коэффициент (PK) по методике A.C. Бухало (1988). Культуры выращивали в диапазоне температур от +8° до +35°С в термостате, проводили измерение диаметра колонии. Также изучали влияние pH среды, концентрации NaCl на рост и развитие мицелиальных культур.

Рост мицелиальных культур на различных лигно-целлюлозных отходах изучали, выращивая культуры в пробирках на стерильных органических субстратах (пшеничной соломе, конопляной костре, лузге подсолнечника, просяной полове, овсяной шелухе, опилках различных пород деревьев).

Наличие у исследуемых мицелиальных культур ферментов группы оксидаз (лакказы, тирозиназы, пероксидазы) устанавливали с помощью качественных цветовых химических реакций, (Магг, 1975; Бухало, 1988). Использовали также оксид аз ный тест (Давыдкина, 1980; Решетникова, Успенская, 1984; Bavendamm, 1928; Lyr, 1958).

Для обнаружения ферментов целлюлаз культуры выращивали на фильтровальной бумаге (Дудка, Вассер, 1982). По способности мицелиальных культур расти на данном субстрате судили о наличии целлюлаз.

Скорость разложения клетчатки определяли по методу И. С. Шумилина и др. (ГОСТ 13596.2-91). Для определения содержания протеина в субстратах с мицелием гриба по сравнению с исходным субстратом применяли метод С.Г. Самохвапова и др. (ГОСТ 13496.4-84).

С целью выявления эффективности использования мицелия гриба Agrocybe dura в кормлении цыплят-бройлеров в качестве источника витаминов группы В провели зоотехнический опыт на цыплятах-бройлерах.

Полученные данные обработаны IBM РС/АС-486 по программе, составленной на основе методики Б.А. Доспехова (Доспехов, 1985).

IV. ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РУДЕРАЛЬНЫХ

ВИДОВ АГАРИКОИДНЫХ ГРИБОВ В ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ

4.1 Особенности видового состава макромицетов рудеральных местообитаний

За период работы в районе исследований было выявлено 57 видов и 4 внутривидового таксона агарикоидных грибов, адаптирующихся к рудеральным местообитаниям. Спектр семейств и родов здесь довольно специфичен. Он не имеет аналогов в природных экосистемах региона (Иванов, 1992) и приближается к таковому в условиях пустынь и полупустынь. По количеству видов здесь ведущее положение занимает семейство Coprinaceae (22 вида), за ним следуют семейство Bolbitiaceae (10 видов и 2 формы), Agaricaceae (10 видов и 1 форма), Tricholomataceae (7 видов и 1 форма), Strophariaceae (4 вида), Pluteaceae (4 вида), Polyporaceae (1 вид). Видовая насыщенность семейств в основном кореллирует с их ценотической значимостью. Следует подчеркнуть, что к рудеральным местообитаниям адаптируются в основном' виды -обитатели открытых пространств (степей, лугов, полупустынь), относимые обычно к трофической группе гумусовых сапротрофов и очень немногие ксилотрофы. Среди них особо следует отметить Pluteus atricapillus, обильно развивающийся на преющих опилках.

4.2 Группировки агарикоидных фибов, свойственные отвалам различных органических отходов

Для отвалов различных лигноцеллюлозных отходов свойственны специфичные сукцессии агарикоидных грибов, видовой состав которых изменяется по мере разложения субстрата. Например, на соломе злаков их плодоношение начинается обычно после зимнего хранения, в конце апреля - начале мая. Пионером среди них является Coprinus lagopus. В середине лета к нему обычно присоединяются С. cinereus, С. lagopides и Volvariella speciosa. Еще через год, когда солома потемнеет и сильно осядет, виды рода Coprinus исчезают, а обилие Volvariella speciosa увеличивается, появляются также Bolbitius vitellinus, Panaeolus ater и Р. fimicola. На четвертый год, когда солома разложится почти полностью и превратится в рыхлый перегной, на ней появляются Agaricus bisporus, Calocybe gambosa, Lepista saeva, L. sórdida.

Кроме того, нами изучались сукцессии агарикоидных грибов на соломисто-навозных субстратах, конопляной костре, отходах переработки хмеля и опилках.

V. ВИДЫ И ШТАММЫ РУДЕРАЛЬНЫХ ВИДОВ АГАРИКОИДНЫХ ГРИБОВ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Нами было изучено 9 видов грибов (33 штамма) - напочвенных сапротрофов, выделенных из плодовых тел, собранных в различных районах Пензенской области.

1. Agrocybe dura (Fr.) Sing. - в изучаемом регионе распространен очень широко. Встречается на степях, лугах, газонах, а также в рудеральных местообитаниях: на отвалах опилок, конопляной костре и перепревших соломисто-навозных субстратах.

2. А. praecox (Fr.) Fayod - обитатель лугов, ивовых кустарников и отвалов, отходов деревопереработки. Выделено 4 штамма.

3. Coprinus comatus (Fr.) S.F. Gray, в изучаемом регионе распространен очень широко. Популяции свойственен определенный полиморфизм. С. comatus в Пензенской области предпочитает рудеральные местообитания - свалки, газоны, отвалы отходов деревообработки и конопляной костры. Встречается в заповедных степях близ нор лисиц и барсуков, а также в ивовых кустарниках. Выделено 4 штамма.

4. С. domesticus (Fr.) S.F. Gray. - типичный обитатель теплиц, газонов, цветочных горшков, где развивается на свежей органике, обычно перемешанной с почвой. Как и предыдущий вид, интересен с точки зрения биоконверсии. Выделено 3 штамма.

5. С. lagopus (Fr.) Fr. относится к числу мелкоплодных видов рода. Представляет интерес с точки зрения биоконверсии, так как осуществляет первую стадию деструкции большинства органических отходов в природных условиях и теплицах. Он отмечался нами на соломе, опилках, конопляной костре, отходах переработки хмеля и т.п. Выделено 3 штамма.

6. Lepista saeva (Fr.) P.D. Orton - крупноплодный съедобный гриб. В регионе представлен двумя вариантами: L. saeva (Fr.) Orton var. saeva и L. saeva var anserina (Fr.) Orton Kalam et A.I. Ivanov. Lepista saeva var. saeva -обитает на лугах, в лесополосах, по обочинам дорог, реже на сильно перепревшем навозе. Lepista saeva var. anserina - типичный рудеральный гриб. Выделено 2 штамма.

7. L. sórdida (Fr.) Sing. - съедобный гриб, перспективный для культивирования и биоконверсии. В районе исследований представлен разновидностями: L. sórdida var. sórdida, L. sórdida var. lilacina. Типовая разновидность является самой распространенной. Обычно развивается на самых разнообразных органических субстратах, смешанных с почвой,

соломе, соломистом навозе, картофельной ботве, запаханном бурьяне и т.п. Выделено 2 штамма.

8. Leucoagaricus leucothitus (Vitt.) S. Wasser - крупноплодный съедобный гриб, перспективный для культивирования. В лесостепи правобережного Поволжья распространен очень широко, представлен двумя формами: типовой (L. leucothitus var. leucothitus) и leucothitus var. cinereolilacina (Jass.) S.Wasser. Его типовая форма обитает на плодородных унавоженных почвах огородов, по обочинам дорог, окраинам полей с рудеральной растительностью, по лесным опушкам и полянам, а также на перепревшем навозе. L. leucothitus var. cinereolilacina в районе исследований обнаружена только на навозных субстратах. Выделено 3 штамма.

9. Lyophyllum fumosum (Pers.: Fr.) Kuehn- крупноплодный съедобный гриб. В изучаемом регионе гриб распространен довольно широко. Имеет биологию, сходную с Coprinus comatus. Мицелий L. fumosum распространяется в почве и осуществляет деструкцию содержащихся в ней частиц свежей органики, чаще всего древесины. Поэтому встречается он обычно на газонах, свалках и др. местообитаниях, где имеет место перемешивание органики с грунтом. Выделено 3 штамма.

VI. КУЛЬТУРАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИЦЕЛИАЛЬНЫХ КУЛЬТУР

6.1 Особенности морфологии мицелиальных культур изучаемых видов

Из плодовых тел большинства видов агарикоидных грибов, адаптирующихся к рудеральным местообитаниям, легко выделяются мицелиальные культуры. Как показали исследования, их морфология довольно разнообразна. Остановимся на культур ально-морфологических особенностях изученных видов.

У культуры Agrocybe dura, изученных штаммов, просматриваются мицелиальные тяжи, воздушный мицелий хорошо выражен, достаточно высокий до 10 мм, гифы переплетены во всех направлениях. Субстратные мицелии можно отнести к бархатистому типу. Слабо просматривается концентрическая зональность.

Agrocybe praecox характеризуется перистой колонией с мицелиальными пучками гиф, радиально отходящими от центральной оси, расположенными веерообразно. .Ярко выражены мицелиальные тяжи.

Coprinus comatus имеет войлочную колонию, мицелиальные тяжи выражены слабо, колония белого цвета, хорошо развит воздушный мицелий.

Coprinus domesticus образует войлочную колонию, мицелиальные тяжи не просматриваются, пушистый воздушный мицелий серого цвета.

Coprinus lagopus - на войлочной колонии хорошо выражены мицелиальные тяжи, расходящиеся от центра радиальными секторами. Секторы покрыты высоким белым воздушным мицелием.

Lepista saeva имеет ватообразный слегка шерстистый мицелий, гифы воздушного мицелия плотные, с голубоватым оттенком. Колонию можно отнести к войлочному типу.

Lepista sórdida образует шерстистую колонию, в воздушном мицелии выделяются толстые гифы, вертикально отходящие от мицелия на инокулиуме, напоминающие иглы, воздушный мицелий имеет грязно-бежевый оттенок.

Leucoagaricus Ieucothitus характеризуется перистой колонией, без ярко выраженных мицелиальных тяжей и низким воздушным мицелием. Гифальные пучки, радиально отходящие от центральной оси, прослеживаются лишь на периферии колонии.

Lyophyllum fumosum - имеет высокий воздушный мицелий, гифы которого переплетены во всех направлениях. Отмечается ярко выраженная зональность. Воздушный мицелий белого цвета, хлопьевидного характера.

Таким образом, у рудеральных видов макромицетов наблюдается довольно большое разнообразие морфологических типов культур.

6.2 Скорость роста на агаризованных питательных средах

Как показали наши опыты, большинство выделенных в культуры видов напочвенных сапротрофов характеризуются быстрым ростом мицелиальных культур на чашках Петри с пшеничным агаром (табл. 1). Наибольшей скоростью роста выделялся Coprinus domesticus. Линейная скорость роста остальных грибов на данной питательной среде несколько ниже.

На картофельно - глюкозном агаре наибольшую скорость роста имели Lyophyllum fumosum и Coprinus domesticus, приближаясь по этому показателю к Pleurotus ostreatus. Эти виды выделялись по скорости роста и на сусло - агаре. Следует отметить, что культура Agrocybe dura имеет довольно высокую скорость роста на всех изучаемых нами питательных средах. Таким образом, для выращивания мицелиальных культур, изучаемых видов, следует использовать различные питательные среды в зависимости от потребности гриба.

Таблица 1

Скорость роста мицелиальных культур рудеральных макромицетов напочвенных сапротрофов на агаризованных питательных средах в чашках Петри при температуре 25°С в сравнении с ксилотрофом РЬигоШэ ОБ^еатэ (мм/сут.)

Эколого-трофические группы Название культуры Скорость роста в мм/сут НСР, ед

пшеничный агар картофельно-глюкозный агар сусло- агар

Напочвенные сапротрофы Agrocybe dura 12,60 ±0.30 11,23 ±1,9 13.50 ±0.88 2,68

Аргаесох 5,80 ±0,44 3,22 ±0.35 4,56 ±0,18 0,71

Coprinus comatus 10,90 ±0.55 7,39 ±0,85 8,33 ±0.47 0,94

С. domesticus 15,00 ±0,34 14,00 ±1.23 15,27 ±0.45 1,71

С. lagopus 4,60 ±0,46 10,61 ±1,31 6,72 ±0.75 2,38

Lepista saeva 2,50 ±0,36 5,39 ±0,66 6,25 ±0.60 1,47

L. sórdida 5,50 ±0,91 5,17 ±1.55 4,00 ±1.08 2,63

Leucoagaricus leucothitus 11,50 ±0,20 7,50 ±0.77 6,22 ±0.84 1,21

Lyophyllum fiimosum 8,60 ±0,50 14,11 ±1.31 14,44 ±0.82 2,22

Ксилсггрофы Pleurotus ostreatus 15,90 ±0,95 10,61 +1,10 14,83 ±1,26 1,31

6.3 Скорость роста мицелиальных культур и ее зависимость от температуры

В интервале температур от + 8° до + 18°С ведущее положение по темпам роста имеет Coprinus domesticus. Такие виды, как Agrocybe praecox, Lepista saeva и Lyophyllum fiimosum растут быстрее остальных и обгоняют Agrocybe dura и Pleurotus ostreatus.

В интервале температур от +23° до +25°С на пшеничном агаре наибольшей скоростью роста выделялся по-прежнему Coprinus domesticus. Несколько уступали ему Pleurotus ostreatus, Agrocybe dura - остальные виды росли медленнее.

Повышение температуры до +27°С вызывает торможение роста у большинства изученных видов. При +30°С эта тенденция сохраняется,

a Lepista sórdida прекращает рост. Coprinus domesticus теряет ведущие позиции. Первое место по скорости роста при этой температуре занимает Pleurotus ostreatus, за ним следует Agrocybe dura и Lyophyllum fumosum. При +35°С рост мицелиальных культур большинства изучаемых видов прекращается. Из оставшихся быстрее всех растет Lyophyllum fumosum, за ним следует Pleurotus ostreatus, Agrocybe dura и A. praecox.

Некоторые сходные особенности у изучаемых грибов проявляются на уровне родов. Например, у видов рода Lepista температурный оптимум лежит в интервале от +20° до +23° С, в то время как у всех остальных в интервале от +23° до +25° С. Виды родов Agrocybe выделяются повышенной термоустойчивостью.

6.4 Влияние pH Среды на рост мицелиальных культур

Как показали полевые наблюдения, изучаемые виды напочвенных сапротрофов обычно растут в интервале pH от 5,5 до 8,0. В опытах с мицелиальными культурами выяснилось, что такие виды как Lepista saeva, L. sórdida, Coprinus lagopus, C. domesticus являются ацидофилами и лучше растут при слабокислой реакции среды. Coprinus comatus предпочитает нейтральную среду. Для остальных видов нейтральная среда оказалась самой неблагоприятной. Как повышенная концентрация ионов ЬГ, так и повышенная концентрация ионов ОН" оказывает стимулирующее влияние на их культуры. Вероятно, это связано с азотным питанием данных грибов: азот аммонийный лучше усваивается в щелочной среде, а нитратный - в слабо кислой.

6.6 Рост мицелиальных культур рудеральных видов на различных

лигно - целлюлозных отходах сельскохозяйственного производства

На различных отходах сельскохозяйственного производства скорость роста отдельных видов менялась в зависимости от вида субстрата (табл. 2). На соломенной резке наибольшую скорость имели Agrocybe dura, Coprinus comatus и С. lagopus. На конопляной костре - резко выделялся Pleurotus ostreatus. За ним следовали Agrocybe dura и Coprinus lagopus. На подсолнечной лузге скорость роста Agrocybe dura, Coprinus lagopus и Pleurotus ostreatus была примерно одинакова. На полове, содержащей остатки зерна и более богатой легкодоступными питательными веществами, наиболее активно росли Pleurotus ostreatus и Coprinus lagopus. На овсяной шелухе линейная скорость роста была выше, чем на других субстратах у большинства культур. Наибольшей скоростью роста обладали культуры Coprinus domesticus, Lyophyllum fumosum и Pleurotus ostreatus. На опилках самый активный рост имел Agrocybe dura. Таким

образом, биохимические особенности субстратов оказывают существенное влияние на скорость роста различных видов агарикоидных грибов.

Таблица 2.

Скорость роста мицелиальных культур грибов - напочвенных сапротрофов в сравнении с ксилотрофом Р1еигоШз ОБй-еаШз на различных органических отходах (мм/сут.) при температуре 25°С

Эколого-трофические группы Виды культур Субстрат НСР, ея.

Солома (пшеничная) Костра (конопляная) Лузга (подсолнечника) Полова (просяная) Шелуха (овсяная) Опилки (смешанные)

Напочвенные сапротрофы Agrocybe dura 3,69 ±0,43 3,86 ±1,17 3,13 ±0,21 3,10 ±0,21 2,72 ±0,40 3,40 ±0,44 1,02

A praecox 2,06 ±0,27 2,66 ±0,76 0,81 ±0,19 2,70 ±0,61 1,90 ±0,18 2,11 ±0,93 0,85

Coprinus comatus 3,30 ±0,36 2,83 ±0.61 2,62 ±0.60 2,90 ±0,52 1,46 ±0.14 1,86 ±0,21 0,66

С. domesticus 2,16 ±0,36 2,90 ±0.88 4,40 ±0,62 6,90 ±1,01 3,66 ±0,79 2,1 ±0.2 1,38

С. lagopus 4,60 ±0,71 3,66 ±0.76 2,75 ±0,58 5,05 ±0,82 3,06 ±0,23 1,75 ±0,48 1,16

Lepistasaeva 1,40 ±0,43 1,10 ±0,52 1,14 ±0,29 2,20 ±0,37 0,74 ±0,19 1,06 ±0,14 0,59

L. sórdida 1,10 ±0.26 2,06 ±0,19 1,55 ±0,57 2,40 ±0,55 2,01 ±0,56 1,22 ±0.28 0,76

Leucoagaricus leucothitus 1,76 ±0,48 1,27 ±0.22 1,24 ±0,36 2,30 ±0,48 1,30 ±0,22 0,40 ±0,12 0,64

Lyophyllum fümosum 1,42 ±0,66 1,58 ±0.52 1,50 ±0,44 5,70 ±0,37 1,30 ±0,36 1,49 ±0,21 0,96

Ксилотрофы Pleura tus ostreatus 2,90 ±0,40 5,20 ±0,45 3,60 ±0,62 6,70 ±0,85 4,10 ±0,31 2,60 ±0,17 0,98

VII. ЦЕЛЛЮЛОЗО - ЛИГНОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ КУЛЬТУР

7.1 Целлюлозолитическая активность

Рудеральные виды макромицетов отличаются друг от друга не только скоростью роста, но и характером воздействия на субстрат ферментами.

В результате проведенных опытов было установлено, что практически все изучаемые виды содержат целлюлазы и могут использовать целлюлозу как источник углерода. Примечательно, что Agrocybe dura по активности целлюлаз оказался на уровне ксилотрофа - Pleurotus ostreatus.

Скорость разложения клетчатки определяли на материале, подвергавшемся ферментации в течение 2 и 5,5 месяцев.

В результате было установлено, что клетчатку пшеничной соломы наиболее активно разрушают Coprinus domesticus, С. Iagopus, Lepista sórdida,; конопляной костры - Lepista sórdida, Leucoagaricus leucotithus; лузги - Coprinus comatus, C. domesticus,; просяной половы - Coprinus domesticus, Leucoagaricus leucothitus; овсяной шелухи - Agrocybe dura, Coprinus lagopus; опилок - Agrocybe dura, Coprinus comatus, Pleurotus ostreatus. Таким образом, для уменьшения содержания клетчатки в каждом виде отходов следует использовать определенные виды грибов. При этом, применяемый для данной цели Pleurotus ostreatus оказывается в числе наиболее активных видов лишь на лузге и на опилках. Клетчатку остальных субстратов активнее используют другие виды.

Большинство изучаемых грибов наиболее активно использовали клетчатку опилок, т. е. субстрата, характеризующегося самым высоким содержанием этого вещества. К ним относятся: Agrocybe dura, A. praecox, Coprinus comatus, С. lagopus, Lyophyllum fumosum и Pleurotus ostreatus. Примечательно, что именно эти виды обитают на отвалах опилок и в природных условиях.

7.2 Лигнолитическая активность

В питательную среду для тестирования фенолоксидаз добавлялись следующие вещества: таннин, галловая кислота, гваякол, гидрохинон. На 9 сутки роста измеряли диаметр колонии и темно окрашенного кольца вокруг колонии. В опытах по обнаружению конкретных ферментов из группы фенолоксидаз с помощью цветных химических реакций с а-нафтолом, р-крезолом и с пирогаллолом (Stalpers, 1978) было установлено, что Lepista sórdida содержит лакказу и тирозиназу. Тест на пероксидазу был отрицательным. L. saeva, напротив не содержит тирозиназу. Остальные виды содержали все три группы ферментов.

VIII. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РУДЕРАЛЬНЫХ ВИДОВ - НАПОЧВЕННЫХ САПРОТРОФОВ

8.1 Использование для биоконверсии

Описанные биологические особенности изученных видов делают их перспективными с точки зрения биоконверсии отходов сельско-

хозяйственного производства. Благодаря наличию ферментов, они подобно ксилотрофам (Pleurotus ostreatus) могут существенно повысить усвояемость животными лигноцеллюлозных субстратов, обогащать их протеином и витаминами группы В. Кроме того в отличии от P. ostreatus и других ксилотрофов они могут развиваться в более сложной микробиологической обстановке. Наиболее четко способность подавлять рост бактерий и плесневых грибов проявляется у Agrocybe dura, что связано с высокой антибиотической активностью этого гриба (Мелик-Хачатрян, 1980). Как показали наши опыты по совместному культивированию на чашках Петри на пшеничным агаре с плесневыми грибами родов Penicillum и Aspergillus, а также с грам-отрицательными палочковидными и кокковыми формами бактерий, выделяемых с поверхности соломы, лузги и др. субстратов, изучаемый вид подавлял их во всех вариантах опыта. Кроме того, он активно развивался в пробирках с нестерильными отходами сельскохозяйственного производства. У остальных видов гумусовых сапротрофов, как и ксилотрофа P. ostreatus подобная способность выражена значительно слабее.

8.2 Обогащение субстратов протеином

Одним из важнейших направлений биоконверсии является обогащение различных лигноцеллюлозных субстратов протеином. Как показали наши опыты по данному показателю, напочвенные сапротрофы сравнимы с ксилотрофом Pleurotus ostreatus. Накопление протеина зависит от вида гриба и типа субстрата. Например, Agrocybe dura наибольшее количество протеина накапливает при культивировании на конопляной костре; А.ргаесох - на лузге подсолнечника; Coprinus comatus, С. lagopus, Lepista saeva, L. sórdida, Lyophyllum fumosum и Pleurotus ostreatus - на просяной полове; Lyophyllum fumosum и Coprinus domesticus на овсяной шелухе. Таким образом, наиболее благоприятными субстратами для накопления протеина изучаемыми видами являются конопляная костра, подсолнечная лузга, просяная полова и овсяная шелуха. Солома и особенно опилки менее благоприятны. Наиболее активно обогащают протеином солому Lyophyllum fumosum, Coprinus comatus, С. domesticus; опилки - Agrocybe dura, A. praecox, Coprinus lagopus и Pleurotus ostreatus. Подводя итог, можно сделать вывод, что все изучаемые виды активно накапливают протеин в субстрате, однако наиболее перспективным следует считать Agrocybe dura, культура которого наиболее проста в связи с высокой конкурентноспособностью гриба в отношении микромицетов.

Таблица 3.

Содержание сырого протеина в отходах сельскохозяйственного и лесопромышленного производства после ферментации мицелиальными культурами агарикоидных грибов (в % на воздушно-сухое вещество, срок ферментации 5,5 месяцев)

Субстрат Виды культур Солома (пшеничная) Костра (конопляная) Лузга (подсолнечника) Полова (просяная) Шелуха (овсяная) Опилки (смешанные) НСР, ед.

Исходный 3,44 4,13 4,44 3,31 2,25 0,87 0,49

субстрат ±0,68 ±0,20 ±0,34 ±0,35 ±0,18 ±0,33

Agrocybe 5,32 10,69 9,37 7,94 8,12 4,50 0,89

dura ±0.71 ±0,35 ±0,44 ±0.31 ±021 ±0,55

A praecox 5,66 6,19 10,56 7,50 8,50 4,94 0,74

±0.82 ±0,43 ±0,14 ±0,54 ±022 ±025

Coprinus 8,06 8,30 8,70 8,26 5,94 2,55 0,92

comaíus ±1.27 ±0,46 ±0.20 ±039 ±0,33 ±0,42

С. domesticus 7,63 7,52 9,62 7,45 9,69 2,50 0,78

±0,32 ±0,53 ±0,53 ±0,19 ±0.49 ±0,12

С. lagopus 8,63 8,06 9,25 10,25 5,71 4,00 0,63

±0,50 ±0,16 ±0,39 ±0.38 ±0,39 ±0.22

Lepistasaeva 4,84 5,60 9,44 11,00 8,18 2,00 0,87

±0,56 ±0,65 ±0,80 ±0,27 ±одз ±0,26

L. sórdida 7,37 5,10 8,50 10,69 7,50 2,37 0,62

±0.50 ±0.27 ±0,50 ±020 ±021 ±0,30

Leucoagaricus 5,42 9,87 8,31 10,87 8,62 3,00 0,80

leucothitus ±0,65 ±0,74 ±0.57 ±0,37 ±023 ±026

Lyophyllum 10,12 7,56 10,12 11,31 11,00 2,25 0,69

fumosum ±0,41 ±0,90 ±0,22 ±0,39 ±0,32 ±0,14

Pleuroto 8,30 6,50 9,81 16,25 7,94 4,87 0,51

ostreatus ±0.66 ±0,65 ±0.25 ±0.43 ±0,37 ±0.23

8.3 Возможности использования мицелия Agrocybe dura как витаминной добавки к рациону птицы

Важной особенностью биохимии шляпочных грибов является высокое содержание в их мицелии витаминов группы В и РР (никотиновой кислоты) (Дудка, Бисько,1987). В настоящее время в связи с высокими ценами на фармакопейные витаминные препараты существенно повышается себестоимость продукции птицеводства. Нами изучалась возможность их замены мицелием шляпочного гриба Agrocybe dura.

Выбор объекта определился его быстрым ростом, высокой конкурентоспособностью по отношению к посторонней микрофлоре и накоплением протеина при поверхностном культивировании на твердых питательных средах, в частности на овсяной шелухе. Выбор субстрата определился тем, что в настоящее время птицефабрики активно используют в качестве корма шелушенный овес. В связи с этим на них скапливаются ежегодно тысячи тонн легких, развеваемых ветром отходов (шелухи), поиск эффективных методов биоконверсии которых представляет собой весьма актуальную задачу.

С целью выявления эффективности использования гриба Agrocybe dura в кормлении цыплят - бройлеров в качестве источника витаминов группы В нами в условиях вивария Пензенской ГСХА был проведен зоотехнический опыт.

В результате исследований выявлено, что мицелий гриба Agrocybe dura может служить источником витаминов группы В для цыплят -бройлеров. Норма ввода в рацион мицелия с субстратом для полного обеспечения витаминами группы В составила 2% от массы корма (диаграмма 1).

Диаграмма 1

800 у

700 -600 --

^50 0

О.

Im

g 400 -о

Е 300 -

200 -■ 100 0

Динамика живой массы цыплят - бройлеров (в г)

1

Л

14 Сутки

28

39

□ Положительный контроль 02% Agrocybe dura ■ Отрицательный контроль

Таким образом, среди видов агарикоидных грибов - обитателей рудеральных мест обитания, самым перспективным для биотехнологических целей является Agrocybi dura. Это подтверждает наше предположение о том, что микобиота рудеральных местообитаний -важный источник видов, представляющих большой интерес с точки зрения доместикации.

ВЫВОДЫ

1. В природных условиях для отвалов различных видов лигноцеллюлозных отходов характерен специфичный видовой состав агарикоидных грибов - сапротрофов.

2. В рудеральных местообитаниях по количеству видов преобладают семейства Coprinaceae (22 вида), Bolbitiaceae (12 видов) и Agaricaceae (11 видов), что делает трофическую структуру свойственной им микобиоты сходной с таковой в областях сухих степей и пустынь.

3. Разложение различных органических отходов в природных условиях осуществляется преимущественно видами агарикоидных грибов, относимых обычно к трофической группе гумусовых сапротрофов.

4. Микобиота рудеральных местообитаний представляет собой источник ценного исходного материала для поиска видов, перспективных для биотехнологических целей.

5. Среди макромицетов, населяющих рудеральные местообитания, нами выделены грибы по скорости роста на искусственных питательных средах, не уступающие Pleurotus ostreatus, широко используемому для биотехнологических целей. Это Agrocybe dura, A. praecox, Coprinus comatus, С. domesticus, С. lagopus, Lepista saeva, L. sórdida, Leucoagaricus leucothitus, Lyophyllum fiimosum.

6. Установлено, что температурный оптимум для роста мицелиальных культур грибов семейства Tricholomataceae составляет от +20° до +23°. Представители семейств Bolbitiaceae и Coprinaceae оказываются более термофильными. Температурный оптимум для них составляет от +23 ° до +27 °.

7. Все изученные нами виды обладают целлюлозо- и лигнолитической активностью.

8. Для изученных нами мицелиальных культур рудеральных видов макромицетов установлены специфичные для каждого вида культурально - морфологические признаки, которые могут служить дополнительным критерием при идентификации мицелиальных культур в коллекциях.

9. Различные типы органических отходов утилизируются макромицетами с неодинаковой скоростью. Пшеничную солому с наибольшей скоростью утилизируют Agrocybe dura, Coprinus comatus, С. lagopus; конопляную костру - Pleurotos ostreatus, Agrocybe dura и Coprinus lagopus; подсолнечную лузгу - Coprinus domesticus; просяную полову - Pleurotos ostreatus, Coprinus domesticus, C. lagopus; опилки -Agrocybe dura.

10. Установлено, что клетчатку пшеничной соломы наиболее активно разрушают Leucoagaricus leucothitus, Coprinus lagopus, С. domesticus, Lepista saeva и L. sórdida; конопляной костры - Lepista sórdida, Leucoagaricus leucothitus; лузги - Coprinus comatus, C. domesticus, Pleurotos ostreatus; просяной половы - Coprinus domesticus, Leucoagaricus leucothitus; овсяной шелухи - Agrocybe dura, Coprinus lagopus; опилок -Agrocybe dura, Coprinus lagopus, C. comatus, Pleurotos ostreatus. Таким образом, для уменьшения содержания клетчатки в каждом типе отходов перспективно использовать определенные виды грибов.

11. Выявлено, что все изученные виды напочвенных сапротрофов активно накапливают в субстрате протеин. С наибольшей активностью обогащают протеином конопляную костру Agrocybe dura и Leucoagaricus leucothitus; лузгу подсолнечника Agrocybe praecox; просяную полову -Pleurotos ostreatus, Lyophyllum fiimosum, Lepista saeva, L. sórdida, Leucoagaricus leucothitus; овсяную шелуху - Lyophyllum fiimosum, Coprinus domesticus; пшеничную солому - Lyophyllum fiimosum, Coprinus lagopus, Pleurotos ostreatus; опилки - Agrocybe praecox, A. dura, Coprinus lagopus, Pleurotos ostreatus.

12. Среди изученных видов наиболее конкурентоспособным по отношению к посторонней микрофлоре является Agrocybe dura, что делает его наиболее перспективным для биотехнологических целей.

13. Обогащенные мицелием Agrocybe dura отходы переработки овса перспективны как витаминные добавки в птицеводстве.

14. Микобиота рудеральных местообитаний - важный источник видов грибов, перспективных для биотехнологических целей.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Иванова В.А., Иванов А.И., Москалец П.В. Характеристика роста мицелиальных культур видов рода Agrocybe на утилизированных отходах сельскохозяйственного производства. // Материалы докл. Научно-методической конференции преподавателей ВУЗов. - Ярославль, 1995. -С. 23-25.

2. Иванова В.А., Иванов А.И. Возможности использования мицелиальных культур грибов рода Agrocybe для утилизации отходов сельскохозяйственного производства. Наука - агропромышленному комплексу в условиях аграрной реформы // Тез. докл. Научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников и специалистов сельского хозяйства. - Пенза, 1995. - С. 63-64.

3. Иванова В.А., Иванов А.И. Грибы рода Lepista в условиях Пензенской области. Проблемы охраны биоразнообразия России // Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза, 1996.-С. 25-26.

4. Иванова В.А. Целлюлозолитические свойства некоторых видов шляпочных грибов. // Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава и специалистов сельского хозяйства, сборн. 1. -Пенза, 1997.-С. 23-24.

5. Иванова В.А., Иванов А.И., Боряев Г.И., Шабурова Г.В. Утилизация отходов сельскохозяйственного производства путем выращивания съедобных грибов и перспективы развития грибоводства в лесостепных регионах России. "Эколого-экономические проблемы лесостепных регионов". // Материалы выездного заседания президиума Российской академии естественных наук. Москва - Пенза. 1997. -С. 244-250.

6. Иванова В.А., Иванов А.И., Боряев Г.И., Полубояринов П. Проблемы биоконверсии овсяной шелухи с использованием шляпочных грибов. // Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава и специалистов сельского хозяйства, сборн. 1. -Пенза. 1997.-С. 23-24

7. Иванова В.А., Иванов А.И. Макромицеты рудеральных местообитаний в условиях Пензенской области. I. Видовой состав. // Микология и фитопатология. - 1997. - Т. 31. Вып. 4. - С. 10-13.

8. Иванова В.А., Иванов А.И. Макромицеты рудеральных местообитаний в условиях Пензенской области. П. Эколого-биологические особенности и перспективы их использования. // Микология и фитопатология. - 1997. - Т. 31. Вып. 5. - С. 2-4.

9. Иванова В.А. Эколого-биологическая характеристика рудеральных видов агарикоидных грибов и перспективы их использования. Проблемы охраны и использования природных экосистем и биологических ресурсов.// Материалы научно-практической конференции, посвященной 125-летию И.И. Спрыгина. - Пенза, 1998. - С. 258-260.

Ю.Иванова В.А., Иванов А.И., Сашенкова С.А., Трубников С.А. Сохранение генофонда базидиальных грибов в коллекциях культур. // Сборн. научных статей. - Пенза, 1998. - С. 5-7.

П.Иванова В.А., Иванов А.И. Боряев Г.И. Проблема доместикации дикорастущих видов напочвенных сапротрофов. (в печати).

12. Иванова В.А., Иванов А.И., Сашенкова С.А., Москалец П.В., Денисова Г.В. Влияние различных концентраций солей и микроэлементов на напочвенные макромицеты (в печати).

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Иванова, Вера Анатольевна, Москва

Д / Р -

•так*-'

га

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В.ЛОМОНОСОВА

Биологический факультет

На правах рукописи УДК 582.287.238 (470.40)

ИВАНОВА

Вера Анатольевна

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РУДЕРАЛЬНЫХ ВИДОВ АГАРИКОИДНЫХ ГРИБОВ ЛЕСОСТЕПИ ПРАВОБЕРЕЖНОГО ПОВОЛЖЬЯ (ПЕНЗЕНСКАЯ ОБЛАСТЬ) И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

03.00.24 - микология

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Москва, 1998

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

I. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 5

II ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8

2.1 Состояние изученности видового состава агарикоидных 8 грибов рудеральных местообитаний на территории России и сопредельных стран

2.2 Экология рудеральных видов агарикоидных грибов в 9 природных условиях

2.3 Культурально-морфологические особенности агарико- 10 идных грибов

2.4 Воздействие агарикоидных грибов на лигноцеллюлоз- 13 ные субстраты и перспективы их использования для биоконверсии

2.5 Использование грибов для биоконверсии 15

2.6 Виды субстратов, используемые для культивирования 20 перспективных съедобных грибов

2.7 Расширение спектра видов культивируемых грибов за 21 счет доместикации новых видов

П1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 23

IV. ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ 34

РУДЕРАЛЬНЫХ ВИДОВ АГАРИКОИДНЫХ ГРИБОВ В

ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ

4.1 Особенности видового состава макромицетов руде- 34 ральных местообитаний

4.2 Группировки агарикоидных грибов, свойственные от- 36 валам различных органических отходов

V. ВИДЫ И ШТАММЫ РУДЕРАЛЬНЫХ ВИДОВ 43

АГАРИКОИДНЫХ ГРИБОВ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ В

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

VI. КУЛЬТУРАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 59 МИЦЕЛИАЛЬНЫХ КУЛЬТУР

6.1 Особенности морфологии мицелиальных культур изу- 59 чаемых видов

6.2 Скорость роста на агаризованных питательных средах 66

6.3 Скорость роста мицелиальных культур и ее зависимость 67 от температуры

6.4 Влияние рН - среды на рост мицелиальных культур 69

6.5 Влияние концентрации NaCl на скорость роста мицели- 71 альных кулыур

6.6 Рост мицелиальных культур рудеральных видов на раз- 74 личных лигно-целлюлозных отходах сельскохозяйственного производства

VII. ЦЕЛЛЮЛОЗО-ЛИГНОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ 79 МИЦЕЛИАЛЬНЫХ КУЛЬТУР

7.1 Целлюлозолитическая активность 79

7.2 Лигнолитическая активность 81

VIII. ПРОЯВЛЕНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА У РУДЕРАЛЬНЫХ 86 ВИДОВ АГАРИКОИДНЫХ ГРИБОВ

IX. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 90 РУДЕРАЛЬНЫХ ВИДОВ НАПОЧВЕННЫХ САПРОТРОФОВ

9.1 Использование для биоконверсии 90

9.2 Обогащение субстратов протеином 95

9.3 Возможности использования мицелия Agrocybe dura как 97 витаминной добавки к рациону птицы

ВЫВОДЫ 105

ЛИТЕРАТУРА Ю7

ПРИЛОЖЕНИЕ 1?1

ВВЕДЕНИЕ

Одной из важнейших проблем агроэкологии в настоящее время является создание безотходных технологий переработки сельскохозяйственной продукции. Рециклизация отходов переработки пищевого и технического сырья представляет собой очень серьезную задачу, так как биоконверсия лигно - целлюлозных комплексов этих материалов позволяет получать корма и пищевые продукты без расширения посевных площадей. Резервы последних на Земле почти исчерпаны, поэтому весьма актуальным становится поиск путей использования всех продуктов фотосинтеза, которые дают агроэкосистемы, а не только той их части, которая потребляется традиционно. В решении этой проблемы большую роль могут сыграть агарикоидные грибы, включение которых в производственные циклы агропромышленного комплекса могли бы поднять их на качественно новый уровень. Однако круг видов агарикоидных грибов, используемых в настоящее время для получения съедобных плодовых тел и биоконверсии, еще очень узок. Поэтому для решения указанных выше задач необходим поиск новых видов, перспективных с точки зрения доместикации.

Целью данной работы было изучение возможности расширения круга видов агарикоидных грибов, перспективных с точки зрения биоконверсии отходов сельскохозяйственного производства и лесопереработки и изучение их эколого - биологических особенностей. В ходе выполнения исследований были поставлены следующие задачи:

1) изучить видовой состав агарикоидных грибов, осуществляющих деструкцию лигно - целлюлозных отходов в отвалах в природных условиях;

2) выяснить возможность выделения их мицелиальных культур и отобрать виды с быстрорастущим мицелием;

3) изучить культурально - морфологические особенности перспективных видов, определить их отношение к температуре, рН среды, к концентрации ЫаС1, выявить целлюлозолитическую и лигнолитическую активность;

л t

4) изучить проблему обогащения лигно - целлюлозных отходов грибным протеином;

5) определить возможность использования обогащенных мицелием отходов шелушения овса как витаминной добавки к рациону птицы.

Полученные результаты содержат существенный элемент научной новизны работы:

1) впервые подробно исследуется и оценивается с позиции практического использования видовой состав агарикоидных грибов, осуществляющих разложение отходов сельскохозяйственного производства и лесопереработки в условиях свалок в природных условиях;

2) получены новые данные о культурально-морфологических, целлюло-зо- и лигнолитической активности ряда малоизученных видов макромицетов, относимых обычно к трофичекой группе гумоеовых сапротрофов, что представляет большой интерес с точки зрения экологии агарикоидных грибов;

3) установлено, что некоторые виды грибов, обитателей рудеральных местообитаний, перспективны в плане доместикации и использования для биоконверсии лигно-целлюлозных отходов;

Полученные результаты имеют практическое значение:

1) для каждого типа изученных лигно-целлюлозных отходов выявлены комплексы видов агарикоидных грибов наиболее эффективно осуществляющих их биоконверсию;

2) в ходе исследований определено перспективное направление использования мицелии агарикоидного гриба Agrocybe dura в качестве витаминной добавки к рациону птицы, позволяющей заменить дорогостоящие фармакопейные витамины;

3) установлено, что эффективным способом утилизации отходов шелушения овса для кормовых целей на птицефабриках является их биоконверсия с использованием мецелия гриба Agrocybe dura.

I, ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Пензенская область расположена на Восточно-Европейской, или Русской, равнине и занимает среднюю или западную часть Приволжской возвышенности и восточную окраину Окско-Донской низменности. Область лежит в умеренном географическом поясе на стыке лесной, лесостепной и лесной природных зон. Поэтому природные условия ее довольно разнообразны. Область граничит с Мордовской, Саратовской, Тамбовской и Рязанской областями.

Рельеф области создан в результате тектонических движений, переноса продуктов разрушения в понижения и расчленения поверхности реками (Мар-денский, 1970г).

Крупные долины рек Суры, Узы, Мокши, Хопра отмечаются пойменной и двумя надпойменными террасами. Наиболее крупные реки Сура, Мокша, Хо~ пёр. Всего в области свыше 300 рек.

Пензенская облать в основном расположена в зоне лесостепи правобережного Поволжья. Протяжённость её с запада на восток 325 км, с севера на юг около 200 км, общая площадь - 43,3 тыс. квадратных километров.

Основными типами почв области являются чернозёмы, серые лесные и почвы речных долин. Более 200 тыс. га занято эродированными почвами. Менее других распространены болотные, засоленные почвы.

Климат Пензенской области умеренно-континентальный. Средняя температура января -12,5 °С, средняя температура июля +19,5 °С. Осадки по области распределяются неравномерно. Наименьшее количество осадков (<550 мм) выпадает в долинах рек Узы и Хопра. Наибольшее количество осадков (>650 мм) выпадает на возвышенном лесистом северо-востоке - в Засурье. Один раз в 10 лет годовые суммы осадков в Пензе могут снижаться до 500 мм и увеличиваться до 900 мм, т.е. годы относительно влажные сменяются

засушливыми. Годовая сумма осадков около 620 мм в год. Сильные засухи повторяются примерно раз в четыре года. Их развитию способствуют суховеи, связанные с вторжением континентального тропического воздуха. Вегетационный период имеет продолжительность около пяти месяцев. Безморозный период значительно короче - не более трех месяцев (ЖаковД970).

Почвенный покров Пензенской области довольно разнообразен. По занимаемой площади преобладают выщелоченные черноземы, развивающиеся обычно на легких глинах и тяжелых суглинках (рН 5,5-6,5).Серые лесные почвы распространены несколько реже. По механическому составу они супесчаные или легко суглинистые, обычно со значительным включением опоки в виде щебня (рН 5,8-6,9) .На песчаных отложениях древних надпойменных террас крупных рек Пензенской области формируются очень бедные гумусом кислые (рН 4,4-4,9) подзолистые почвы. В поймах на аллювиальных отложениях распространены темно-серые лесные, дерново-луговые и лугово-болотные почвы. В связи с подтоплением жесткими грунтовыми водами их реакция щелочная (рН 7,2 и более) (Кузнецов, 1970).

Естественная растительность в области сохранилась на третьей части ее площади. Во флоре области насчитывается 1170 видов цветковых растений и 850 видов базидиальных грибов. Основным типом растительных сообществ в области является степная растительность, состоящая преимущественно из лугового разнотравья, мезофильных корневищных злаков и дерновинных злаков. Степные участки в Пензенской области сохранились на очень ограниченной площади. Они приурочены главным образом к склонам балок и речных долин, а также к заповедным территориям (Попереченская и Кунчеровская степь). Эти участки представляют собой луговую степь, в покрове которой наряду с дер-новинными злаками большое значение имеют корневищные злаки и многочисленные виды разнотравья (Спрыгин, 1923; Уранов, 1925). Лесная растительность представлена в центральной и южной частях области кленово-

липовыми дубняками с участием ясеня и ильма, в восточной части области -сосновыми лесами. Широко распространены осиновые и березовые леса, липняки. Растительность речных пойм представлена дубравами, черноольховыми лесами на подтопляемых участках пойм, и лугами, состоящими из многолетних трав, требующих для себя средних условий увлажнения. Среди лугов следует отметить разнотравно-злаковые луга, расположенные на более приподнятых участках поймы. В притеррасной пойме, на более увлажненных дерново-луговых почвах, распространены щучковые луга. В западинах их сменяют осоковые болота. Рудеральная и сорная растительность характеризуется обилием заносных видов. Среди них: ослинник двулетний, ромашка безъязычковая, дурнишник, имеющие американское происхождение. К рудеральным местообитаниям приспосабливаются и некоторые местные виды: белена чёрная, бодяк полевой, вьюнок полевой, крапива жгучая и двудомная, лопух паутинистый, марь белая, одуванчик лекарственный, паслен черный, подорожник большой, синяк обыкновенный, трехреберник непахучий. Следует отметить, что рудеральные компоненты флоры являются наименее постоянными и более изменчивыми во времени (Спрыгин 1986; Иванов, Антонов, Власова, 1989).

II ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 2.1 Состояние изученности видового состава агарикоидных грибов рудеральиых местообитаний на территории России и сопредельных стран

Формирование культурной флоры покрытосеменных растений теснейшим образом связано с рудеральными местообитаниями. Одни из них первоначально были сорняками. Другие - спутниками поселения человека. Они встречались в местах свалки мусора и навоза, откуда были перенесены в огороды, чтобы служить растительной приправой к пище. Здесь следует в первую очередь отметить такие нитрофильные виды, как свекла, шпинат, горчица и другие. (Тишлер, 1971). Если процесс доместикации покрытосеменных растений в основном завершился, то процесс доместикации агарикоидных грибов имеет место в настоящее время. Здесь можно проследить те же закономерности. Например, важнейший культивируемый вид - А§апсш Ызропш - типичный нит-рофил, тяготеющий в природных условиях к отвалам навоза. Сходную биологию имеют также кольцевик (81горЫапа г^озоапшЫа) и вольвариелла (Уо1-уапеПа уо!уасеае), связанные с соломистыми субстратами. Таким образом, ру-деральные местообитания уже дали человечеству некоторые культивируемые грибы. Однако, есть основания предполагать, что резервы видов, перспективных для выращивания, еще далеко не исчерпаны, в связи с чем видовой состав агарикоидных грибов, населяющих рудеральные местообитания, представляет собой большой научный и практический интерес.

Систематизированный материал по видовому составу агарикоидных макро-мицетов на территории России и сопредельных стран имеется лишь в работах К.А. Каламеэса (1975) и А.И. Иванова (1992). Кроме того, разрозненные сведения о рудеральных видах макромицетов имеются в работах таксономического и флористического плана. Среди таксономических групп агарикоидных грибов, виды которых легко приспосабливаются к рудеральным местообитаниям, наиболее

изучено семейство А^апсасеае и РМеасеае. Их систематике и географии посвящены работы С.П. Вассера (1980; 1985; 1990). Из отечественных работ но систематике и географии грибов семейства Во1Ьйасеае следует упомянуть работу Р. А. Зингера (1961), в которой приводятся подробные сведения о распространении, биологии и внутривидовом полиморфизме видов, относящихся к родам А^осуЬе и СопосуЬе.

Сведения о видах агаршоидных грибов, адаптирующихся к рудеральным местообитаниям имеются также в региональных флористических сводках (Васильева, 1973; Мелик - Хачатрян, 1980; Сержанина, 1984; Выщепан, 1990; Пе-реведенцева, 1977,1997 и др.). Следует подчеркнуть, что в большинстве указанных работ видовой состав рудеральных видов, относящихся к семействам ВоШШасеае и Соргшасеае, представлен с недостаточной полнотой. Причиной этого является в первую очередь отсутствие монографических работ на русском языке по данным таксонам.

2.2 Экология рудеральных видов агарикоидных грибов в природных условиях

Сведения об экологии рудеральных видов агарикоидных грибов в природных условиях в основном ограничиваются материалами о представителях рода А§апсш. Наиболее детально этот вопрос рассматривает Л.В. Гарибова (1964; 1975; 1982;), анализируя трофические особенности различных видов рода Agaricus. В работе А.И. Иванова (1989) рассматривается проблема закономерностей расселения грибов семейства А§апсасеае в рудеральных местообитаниях.

Подробные сведения о химических особенностях субстратов Agaricus Ыз-рогш? и А. Ькощ1Ш имеются в работах П. В. Москальца (Москалец, Иванов,! 995; 1996; Москалец, 1997). Установлено, что для всех местообитаний характерна хорошая обеспеченность азотом и фосфором. Реакция рН среды от слабокислой до нейтральной. Для большинства видов макромицетов, прони-

кающих в рудеральные местообитания, характерен сильный полиморфизм (Иванов, 1992). Проблемы популяционной генетики Agaricus bisporus поднимаются в работах Ю. Т. Дьякова сотрудниками (Грубе, Камзолкина, Дьяков, 1993) и М. С. Фериал (1992).

Краткие сведения об эколого-биологических особенностях Coprinus со-matus приводятся в работе А. И. Иванова (1991), Lepista saeva - К.А. Каламеэса и А.Е. Иванова (1975).

2.3 Культурально-морфорлогические особенности агарикоидных грибов

Среди агарикоидных грибов с точки зрения исследования культурально-морфологических свойств в основном изучены виды, находящиеся в промышленной культуре. Это Agaricus bisporus (Гарибова, 1964; 1975, 1982; Гарибова, Сафрай, 1974). О культурально-морфологических особенностях видов рода Pleurotos имеются сведения в работах А. И. Иванова, Т. Н. Барсуковой и др., 1987; JL В. Гарибовой и др.,1989). Краткие сведения о мицелиальных культурах видов рода Coprinus, Lepista, Lyophyllum имеются в работе А. С. Бухало (1988).

Tv Семирджиева и К. Цейп (Semerdzieva, 1965; Semerdzieva,Cejp,l966) для характеристики роста колонии на агаризованной среде предложили учитывать, помимо диаметра колонии, также ее высоту (мм) и плотность, которая оценивается по трехбальной системе (редкая, средняя, плотная).

По скорости роста высшие базидиомицеты подразделяют на три основные группы (Nobles,1965; Semerdzieva, Cejp,1966; Бухало, 19816 ; Stalpers, 1978): быстрорастущие - многие лигнотрофные виды: Pleurotos ostreatos и др., а также сапротрофные виды: Agaricus subperonatus, Coprinus comatos и др.; грибы со средней скоростью роста - многие гумусовые сапротрофы, а также некоторые лигнотрофы: Agaricus arvensis, Lepista nuda и др.; медленно растущие -большинство видов с повышенными требованиями к составу питательных сред (в основном микоризообразующие).

О специфической реакции разных видов высших базидиальных грибов на температуру и возможности использования этого критерия для таксономической оценки культур на уровне вида существуют противоречивые точки зрения, что связано, очевидно, с недостаточной изученностью данного вопроса. Т