Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ПОЧВЕННЫЕ АКТИНОМИЦЕТЫ РЕДКИХ РОДОВ В ОСНОВНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ МОНГОЛИИ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ПОЧВЕННЫЕ АКТИНОМИЦЕТЫ РЕДКИХ РОДОВ В ОСНОВНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ МОНГОЛИИ"

-ЗМ9-/

На правах рукописи

ЖАДАМБААГИЙН Норовсурэн

ПОЧВЕННЫЕ АКТИНОМИЦЕТЫ РЕДКИХ РОДОВ В ОСНОВНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ МОНГОЛИИ

Специальность 03.00.07 - микробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 2001 г.

Работа выполнена на кафедре микробиологии Московской сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева и кафедре биопогии почв факультета почвоведения Московского государственною университета имени М В Ломоносова

Научные руководители : доктор биологических наук,

профессор В К Шильникова

доктор биологических наук, профессор Г М Зенова

Официальные оппоненты : доктор биоюгических наук,

Л Н Лихачев

кандидат биолог ических наук, Л К Атехина

Ведущее учреждение • Научно-исследовательский институт по ишсканию

новых антибиотиков имени Г Ф Гаузе РАМН

Защита диссертации состоится " 21 ноября_2001 юда

в 15 час 00 мин на заседании Диссертационного совета Д 220 044 04 в Московской сечьско\о{яиственной академии им К А Тимирязева Адрес 127^0, Москва, у I Тимиря<снская, д 49, МСХА им КАТимиря<ева ссктор защит ы диссертации

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МС ХА им К А Тимирязева

Ав гореферат р 1 *_

Приглашаем В <инять участие в обсуждении диссертации на заседании Диссертационного совета Отзывы на автореферат в 2х -экземплярах просим направлять по адресу 127^50, Москва, ул I имиря)евская, д 49, МСХА им К А Тимирязева, сектор защшы диссерта и, сч чет

Ученый секретарь Диссертационного совета

кандидат сельскоходаютвснных наук, профессор I. А Калинин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Почвы Монголии,-' наряду со • сходством с почвами ' аналогичных по зональным признакам других территорий Евразийского континента, обладают самобытными " 'свойствами, обусловленными своеобразием природных условий страны. Получение наиболее полной и целостной информации о почвенном покрове Монголии, а также о почвенных микроорганизмах важно для решения ряда проблем;. , связанных с рациональным землепользованием, реализацией мелиоративных мероприятий, повышением производительности •" сельскохозяйственных угодий, освоением новых территорий и охраной природы. -Интенсивное изучение природных биоресурсов Монголии было начато еще в 40 — >50-х годах XX в. Наиболее полное исследование экосистем было осуществлено совместной Советско (Российско)-Монгольской комплексной биологической экспедицией, организованной в 1970 г. Исследования были посвящены выяснению видового состава флоры и фауны страны, закономерностей-экологии и географии ' растений и животных, описанию • почвенного и растительного покровов,- оценке природных сырьевых ресурсов с целью их рационального использования в народном хозяйстве страны. ;

' 'Результаты ' ботанико-географических исследований были опубликованы в : : специальных сборниках - и ' в виде -статей. Микробиологические исследования занимали менее значительное место в этих публикациях. Тем не менее, анализ микробного комплекса почв разных типов может служить важным показателем состояния почвы и экосистемы в целом. '

Экосистемы Монголии имеют оригинальный состав и структуру, образуют контрастные сочетания, здесь антропогенные факторы нарушения окружающей природной среды накладываются на естественные экстремалы1т.1-1 экологически'1 условия. Своеобразие природы Монголии

обусловливает доминЬрованйф:арцдншх -[^эдденци в направлении развития

научна;» Iкл>:кл

Мое. с. селижочэ). академии

им. К. А Тимирязева И на.

экосистем, усиливает их уязвимость и одновременно способствует их приспособляемости к внезапным изменениям экологических условий

Актиномицеты - мицелиальные бактерии составляют неотъемлемую часть почвенного микробного комплекса. До последнего десятилетия считалось, что наиболее распространенными в почве являются актиномицеты poaa.Streptomyces Использование селективных методов выделения позволяет выявить в почве и другие роды, традиционно считавшиеся редко встречающимися Закономерности распространения редких родов в наземных экосистемах мало изучены

Актиномицеты, образуя темноокрашенные пигменты - меланины, являющиеся предшественниками гумусовых веществ в почве, принимают участие в формировании почвенного плодородия (Орлов с соавт , 1996 )

Актиномицеты участвуют в накоплении в почве биологически активных веществ (Piepen>berg, 1994 ) и формировании азотного баланса почв (Калакуцкий, Шарая, 1990, Niner et al, 1996) Актиномицеты редких родов являются продуцентами многих ценных антибиотиков (Hacene et al, 1994, Kawamura et al., 1996, Nemoto et al., 1997, Horan et al, 1997), в том числе противоопухолевых, и других биологически активных веществ В связи с jthm представляет несомненный интерес исследование биологии и экологии актиномицетов, в частности редких форм, в почвах Монголии

Цель работы - выявление закономерностей распространения актиномицетов редких родов в почвах Монголии для установления экологического статуса этих мицелиальных прокариот

Задачи исследований заключались в следующем

- подбор и разработка селективных приемов для выделения актиномицетов редких родов из почв Монголии,

вы вление закономерностей распространения комплексов актиномицетов в почвах основных типов Монголии,

- ... . - составление- экологических характеристик актиномицетов редких родов с использованием сукцессионного анализа; :.:

выделение актиномицетов редких, родов в чистую культуру и их • идентификация; ; , ; - .. * .. - / —' ■ ■ • - . ••'•

- составление коллекции актиномицетов почв Монголии. -. • ..

Научная павіана. Предложен'комплексный подход для выделения актиномицетов редких родов из почв Монголии. Выявлены особенности распространения' актиномицетов редких родов в почвах различных типов Монголии. Использование сукцессионного подхода к исследованию актиномицетов позволило впервые выявить временные промежутки и условия^ определяющие'максимальную п'опуляционную плотность разных представителей мицелиальных прокариот в почве и являющиеся наиболее благоприятными для выделения из почвы актиномицетов редких родов.

Практическая Значимость. Создана коллекция из 111 штаммов актиномицетов, из которых 37 штаммов предварительно идентифицированы как'представители рода Місготопохрога.' 23рода ЗассЬагороІузрога, 5 -к рода БассЪаготопозрога, 9 - рода Асіїпотасіига, 35 - рода Streptosporangшm и по одному штамму —' рода Dactylosporangiunr и рода ЫосагЛа. Составленная коллекция актиномицетов, выделенных из почв Монголии, может быть* использована для Тпоиска продуцентов новых антибиотиков и других фармакологически ценных веществ.' ' ' *'"" "

Апробация работы. Основные положения работы доложены на : заседании кафедры микробиологии МСХА им. К.А.Тимирязева; материалы *'диссертации изложены в 3 печатных работах.8 * , - * ' * 5'

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, обзора литератуоы, экспериментальной ча^ч, заключения и выводов. Материалы

диссертации изложены на страницах машинописного текста, список

литературы включает наименований, из них зарубежные

Автор выражает глубокую признательность коллективам кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ им М В.Ломоносова и кафедры микробиологии МСХА им К А.Тимирязева, возглавляемым академиком РАЕН Д Г Звягинцевым и доцентом А А Ваньковой за внимание и поддержку.

Автор выражает глубокую признательность кандидатам биологических наук Н В Шульга-Михайловой и А А Лихачевой за постоянную помощь в работе.

Автор выражает также благодарность всему коллективу Института ботаники и биологии АН Монголии за поддержку в работе.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследования. Объектами исследования служили образцы почв горно-лесных, горно-степных, степных, пустынных и луговых экосистем Монголии (табл 1) Характеристика почв взята из монографии "Почвенный покров и почвы Монголии" (1984). Образцы отбирали из верхнего горизонта целинных почв (5-20 см).

Таким образом, был проанализирован набор основных типов почв, что позволило широко осветить распространение редких родов актиномицетов

Методы исследования. Для наиболее полного выделения редко встречающихся форм актиномицетов из почвы был использован комбинированный метод, состоящий из селективных приемов, направленных на подавление роста немицелиальных бактерий, грибов и стимуляцию роста представителей редких родов актиномицетов

Таблица 1.

Характеристика объектов исследования

Экосистемы Названа« почвы Район взятия образца

горно-лесная темноцветная длительно-сезонномерзлая Эрдэнэт, Хялганат, бассейн р. Селенги

горная мерзлотно-таежная то же

Горно-лесные горная дерново-таежная ~ глубокомерзлотная то же

горная слабоподзолистая песчаная тоже

горная дерново-таежная - суглинистая тоже

Горно-сгепные горная каштановая мучнисто-карбонатная . тоже

* к ' каштановая Улан-Батор, Гацуурт

Степные - каштановая Восточный аймак, Сумбэр сомон, оз. Таштайн таван Hyp

темно-каштановая Сухэ-Батор аймак, Тумэнцогт сомон

■'• светло-каштановая "< Убур-Хангайский аймак, Бурд сомон

f.. ■ палево-бурая остепненно-пустынная Южный-Гоби, Номгон сомон, Бяруухайн булаг

• .. . тоже > Южный-Гоби, к западу от центра аймака 30 км

тоже Южный-Гоби, Южная часть Баянзага '

то же Южный-Гоби, Булган сомон, Баянзаг

Пустынные то же Южный-Гоби, к северу от Мандал-Обо сомона, р. Онгин-Гол ■

тоже Южный-Гоби, к востоку 18 км от Булган > : ' ■ сомона :>■

тоже Средне-Гоби, Дэлгэрхангай сомон

тоже Средне-Гоби, Эрдэнэдалай сомон

бурая пустынно-степная Баян-Хонгорский аймак, Богд сомон

. - . 1 бурая пустынно-степная Баян-Хонгорский аймак, к востоку 80 км от Баянцогт сомона

аллювиальная луговая Восточный аймак, берег р. Керулен

то же • Центральный аймак, Заамар сомон, берег р. Тола

Луговые тоже Эрдэнэт, Хялганат, бассейн р. Селенги, Пойма

луговая засоленная Архангайский аймак, южный берег оз. Угий Hyp

то же Центральный аймак, оз. Бухуг Hyp

то же Центральный аймак, оз.Харийн Hyp

луговая черноземная Эрдэнэт, Хялганат, бассейн р. Селенги

Проводили дифференцированный подсчет количества

колониеобразующих единиц (КОЕ) актиномицетов равных родов с использованием морфологических и кузьтуральных признаков (Bergey ь Manual, 1989, Prokaryotes, 1991) Для »того использовали оптический микроскоп Представителен определенных морфологических типов выделяли в чистую культуру, использовали овсяный агар (Waksman, 1961) и агаровые среды Гаузе 1, 2 (Гаузе с соапт , 19S7) Морфологические иришаки актиномицетов опредетяли выращивая кучьтуру по методу "жечобка* (Прокофьева-Не зьговская, 1964) или на предметном стекле во влажной камере (Bergey ь Manual, 1994) Предметные стскга с мицелием микроскопировали Для предваритечьной родовой идентификации использовали морфологические характеристики актиномицетов (наличие субстратного и воздушного мицелия, фрагментации и ветвления мицелия, присутствие и характер расположения спор на воздушном и/или субстратном мицетии. число их в цепочках, а также диаметр и подвижность спор, наличие спорангиев) и хемотаксономические пришаки (присутствие в гидролтагах це 1ых каеток LL - или мезо изомера диаминопимелиновои кислоты и дифференцирующих Сахаров)

Динамика численности представителей различных родов почвенных актиномицетов исследована в ходе сукцессии, инициированной увлажнением образцов палево-бурой остепненно-пустынной почвы до трех уровней влажности — 0,05 атм, -15 атм, - 60 атм, что приблизительно соответствует наименьшей влагоемкости, влаге завядания и максимальной гигроскопической влажности

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Численность и таксономический состав актиномицетов в почвах основа их типов Монголии

Численность представителей редко встречающихся родов в почвах Монголии колеблется в 'пределах -от J сотен колониеобразующих единиц (КОЕ) до десятков* тысяч КОЕ/п почвы; в; зависимости от типа почвы и характеристики экосистемы. Число представителей рода Streptomyces, рассматриваемых для сравнения как наиболее часто выделяющихся из почв, колеблется в этом же диапазоне от сотен до десятков тысяч КОЕ/г почвы.

Численность актиномицетов в почвах горных экосистем колеблется в пределах

3,7x102 - 3,2x104 КОЕ/г почвы. Наибольшая . численность актиномицетов (до десятков тысяч КОЕ/г почвы) '. отмечена для горной каштановой мучнисто-карбонатной почвы. Наименьшая численность актиномицетов (сотни КОЕ/г почвы) выявлена в слабоподзолистой песчаной почве.

Таксономический состав почвенных актиномицетных комплексов горных экосистем менее разнообразен, чем V других природных зонах, он представлен всего тремя родам и: Streptomyces, Streptosporangium и Micromonospora {рис.1 A). J.; t * 4 '-" ■

В горной мерзлотно-таежной почве- (таежном подбуре) в актиномицетном комплексе доля стрептослорангиев достигает 86% всех обнаруженных здесь родов актиномицетов. Это может быть связано с низким значением рН в этой почве (рН водн - 4,6; рН солев - 3,8) (Доржготов, 1992). Стрептоспорангии выделяются в количествах, сопоставимых с числом стрептомицетов и превышающим число микромоноспор. Это обусловлено ацидотолерантностью многих представителей стрептоспорангиев (The Prokaryotes, 1991).

почвы 1 -горно-лесная темноцветная длительно-сезонмомерзлая 2 горная мерзлотно-таежная 3-горная каштановая мучнисто-карбонатная 4-горная дерново-таежная глубокомерзлотная 5-горная слабоподзолистая песчаная 6-горная дерново-таежная суглинистая

а а

<п

7 8-каштановая 9-темно-каштаноаая 1О-светло-каштановая почвы

Рис.1. Соотношение разных родов ахтиномицетов в почвах горных (А) и степных (Б) экосистем

- Известно, что в кислых подзолистых почвах России стрептоспорангии также обнаруживаются » постоянно, • ■ ■ ■■ что связано, ;' очевидно, : с фенотипическими особенностями.. этих актиномицетов, способных, развиваться в кислой среде (Звягинцев, Зенова, 2001). : .т.

Актиномицеты рода Micromonospora в почвах горных экосистем либо отсутствуют, либо составляют до 50% - от-всех обнаруженных в составе актиномицетного комплекса родов. .... ; - ■>. . - : ■ .-

: В. горно-лесной темноцветной дяительно-сезонномерзлой, в горной, дерново-таежной глубокомерзлотной и слабоподзолистой-,песчаной почвах, доминируют в комплексе стрептомицеты, Микромоноспоры доминируют; в . актиномицетном комплексе только в одной почве горной дерново-таежной суглинистой. В-горной каштановой мучнисто-карбонатной почве все три рода - стрептомицеты, микромоноспоры и стрептоспорангии представлены примерно в равных долях.' ;

I ; Численность актиномицетов . в каштановых почвах . степных экосистем колеблется в пределах 2,9x10} - 2,4x104 КОЕ/г. почвы. Полученные данные позволяют заключить, что в почвах степных экосистем формируются более разнообразные- : • группировки актиномицетного комплекса.по сравнению с горно-лесными и горно-степными экосистемами, однако внутри этой географической зоны различия довольно значительные. Так, из - образцов каштановой почвы, отобранных в Восточной области вблизи озера Таштайн таван Hyp, постоянно выделяются актиномицеты четырех родов Streptomyces, . Micromonospora, Actinomadura и Streptosporangium с •* доминированием в актиномицетном комплексе стрептомицетов и микромоноспор (рис 1 Б). - ....

'В темно и светло-каштановых почвах обнаружены - Streptomyces, Micromonospora, Streptosporangium, причем в. темно-каштановой' почве в комплексе актиномицетов доминировали микромоноспоры, а-в светло-каштановой - стрептоспорангиумы.

Вместе с тем в образце каштановой почвы, отобранной вблизи Учан-Батора (Гацуурт) обнаружены только стрептомицеты Очевидно, это объясняется тем, что исследованная почва является городской, образцы отобраны вблизи города, где нельзя исключать влияния антропогенных факторов

Таким образом, в почвах степных экосистем численность актиномицетов сопоставима с численностью мицелиальных прокариот в почвах горных экосистем В актиномицетном комплексе каштановых почв степных экосистем в зависимости от условий почвы могут доминировать в актиномицетном комплексе стрептомицеты, либо микромоноспоры, либо стрептоспорангии

Численность актиномицетов в почвах пустынных жосистсм колеблется в таких же пределах, как и в почвах других исследованных экосистем (тысячи - десятки тысяч КОЕ/г почвы) Однако таксономический состав актиномицетного комплекса здесь значительно более разнообразен по сравнению с другими юнами

В образцах палево-бурой остепненно-пустынной почвы, отобранных в Южпо-Гобийском аймаке, численность актиномицетов варьирует в пределах 2,1хЮа - 2,9x104 КОЕ/г Здесь обнаружены кроме представителей родов Ч1гер1отусез Мюготопоярога Ъгерюзрогапцшт актиномицеты родов $асскагоро1у$рпга ЯассИаготопскрога АсИпотайига и Оаау1оарогип^1ит (рис 2А) Однако наибольшую долю в актиномицетном комплексе составляют стрептомицеты и микромоноспоры, процентное же содержание других родов не превышает 5%, кроме представите пей рода 5ассИагоро1ухрога, которые составляют до 19% от всех выделенных родов в некоторых образцах палево-бурой остепненно-пустынной почвы Представителей рода ОаОу/охрогап^шт удалось выделить лишь из образцов почвы, отобранных в Бучган сомонс. Доля этого рода сосмвляла 1% в

образцы почв

1-6 - палево-бурая остепненно-пустынная почва

образцы почв

7 8 9 аллювиальная луговая 10 11 12 луговая засоленная 13 луговая черноземная почвы Рис 2 Соотношение разных родов актиномицетов в почвах пустынных (А) и путовых (Б)

экосистем

актиномицетном комплексе, что свидетельствует о том, что это минорные формы актиномицетов. .-..'Л г- »

В образцах палево-бурой остепненно-пустынной-почве, отобранных в Средне-Гобийском аймаке численность актиномицетов колеблется в пределах б.вхЮ^ЗхЮ4 КОЕ/г почвы. В этих образцах обнаружены представители родов Б/герготусез, Мхсготопоьрога, . 8асскагоро!узрога, БассИаготопозрога и АсЧпотас!ига. Их" доля в актиномицетном комплексе составила в' разных образцах.; 72(7$)%; 18(23)%; 2%; 3%; и 1(2)% соответственно.

В образцах пустынной почвы, отобранных в Баян-Хопгорском аймаке, численность актиномицетов колеблется в пределах" 1,9хЮ3-3,7х104 КОЕ/г почвы. Здесь наибольшая доля микромоноспор в актиномицетном комплексе (95%) установлена в бурой пустынно-степной почве. , .

В почвах пустынных экосистем Монголии доля представителей рода БассЬаготопоярога не превышала 3%. Благоприятные условия для роста

актиномицетов этого рода складываются ••'. в ареалах с повышенными

У . " *'

значениями рН среды (Ьасеу, 1988). :Ч _' , •

•Таким образом, в почвах пустынных »экосистем. Монголии в актиномицетных комплексах доминируют . стрептомицеты и микромоноспоры. Все другие встречающиеся , роды 5ассИагоро1уярога, БассИаготопохрога, Ас!тотаЫига и Dactylosporang¡><m являются минорными компонентами комплексов. В то же время спектр обнаруживаемых родов в почвах пустынных экосистем шире, чем в почвах других экосистем Монголии. ; -

В почвах луговых экосистем численность актиномицетов колеблется в пределах 0,3x10 -3, 5x104 КОЕ/г почвы В этих почвах также обнаружен широкий спектр актиномицетов. И хотя наибольшая доля в актиномицетном комплексе принадлежит стрептомицетам (50-98%) и микромоноспорам (5080%), представители ЗассИагоро1уврога, БассЬаготопозрога, АсПпотас/ига г/

Strepto spat апцшт выявляются в исследованных почвах Доля их в актиномицетном комплексе не превышает 3% (кроме рода btreptosporangium »юля которого в отдельных почвах составляет до 8" о) (рис 2 Б)

Состав актиномицетов в "»той юне существенно зависит от типа почвы Гак, в образцах алчювиальной iv'-овои почвы, отобранных на берегах реки Гола обнаружены представите™ рода Saccharomonospora Доля этого рода в актиномицетном комплексе составляет 3% В литературе неоднократно сообщалось (Bergey s Manual, 1989, Aipc, 1986, Звягинцев с соавт , 1995, Михайлова, 1999) о присутствии сахаромоноспоры в торфяных ал ш)виальны\ 1уговых почвах и в озерных илах

Из образцов алиовиальной зуговой почвы, собранных в пойме реки Селенга, выдепены Streptom\<.t.% Attmomadwа и Streptoiporangium Их доля составила в актиномицетном комплексе 89, Ч и 8% соответственно Высокая доля (98%) стрептомицетов в актиномицетном комплексе отмечена и в образцах алпювиальнои зуговой почвы, отобранных на берегах реки Керупен

Из луговой (асоземной почвы выделены только три рода Streptomvces \4н.готопочр<пи и Strcpttisporangium Причем здесь в актиномицетном комтексе отмечена наибольшая доля рода Miciomonospora (50-80%) по сравнению с почвами других луговых экосистем Монголии Очевидно, в этой почве скчадывакп ся наиболее благоприятные условия для развития микромоноспоры, виды которой обладают гидрофильными спорами и относятся к влаголюбивым микроаэрофипам (Зенова, Звягинцев, 1997) Луювая засоленная почва оказалась значительно менее богатой актиномицетами по сравнению с аллювиальной луговой почвой

Представители рода Saccburopoh ■¡рога отмечались только в зуговой черноземной почве и их доля в актиномицетном комплексе составила 3% Отличите !ьной особенностью юй почвы является повышенное увлажнение Оно обусловлено как относительно потным сохранением на

месте всей суммы выпадающих осадков, так и притоком воды с окружающих территорий (Почвенный покров и почвы Монголии, 1984) Итак, в актиномицетных - комплексах почв луговых ■ экосистем доминируют стрептомицеты и микромоноспоры. • ;

Частота встречаемости актиномицетов в почвах Монголии

Использование показателя частоты встречаемости (отношение числа образцов, в которых род встречается, к общему числу проанализированных образцов) и показателя доминирования (отношение числа образцов, в которых род составляет более 50% от всех обнаруженных родов актиномицетов, к общему числу проанализированных образцов) позволило оценить закономерности распределения актиномицетов в почвах Монголии. Во всех почвах частоту встречаемости каждого обнаруживаемого рода актиномицета сравнивали с частотой встречаемости эталонного рода Б1гер1отусез. Высокие ' показатели частоты встречаемости отмечены для представителей рода Б^ер^тусев (100%) в почвах всех обследованных экосистем Монголии (рис.3). Высокие показатели частоты встречаемости обнаружены для представителей1'рода Мкготопозрога (показатели частоты встречаемости 33-100%). Наибольшая1 частота встречаемости "(100%) представителей рода Е^ер^ьрогап^шт отмечена в почвах горных экосистем, наименьшая (20%) — в почвах пустынных экосистем. Пустынные зоны беднее спорангиальными формами актиномицетов. Следующим в ряду убывания частоты встречаемости • является род' АсЫпотас1ига." Частота встречаемости этого рода в почвах колеблется в пределах 14-40%. Таким образом, актиномадуры в почвах исследуемых экосистем относятся скорее к редко встречающимся актиномицетам^ ' ■ г

о

H

(9 а X F

а

2 a

Streptomyces M cromoricspora

V «лг■

Streptosporang um Г«..?.«.-1

Actinomadura Jg* '

Saccharopolyspora ftgËjfe^^jjg^ffi Saetí aromonospora Dactylosporang um

O

í-

o

—<!-

O) o

Streptomyces f&ti M cromonospora Streptosporang urn

Actinomadura Re^va Saccharopolyspora Saccharomonospora

St eptûmy^s

M c/-rt"or>ospora

St eptûspr ang jm 1 "-}—

ІМ«Д»вЯИ

Ш

Представители родов 51асскагоро1узрога и БассИаготопоярога были обнаружены в почвах луговых и пустынных экосистем, частота встречаемости этих родов не превышает 40% и 20% соответственно. Эти роды также можно отнести к редким в почвах исследованных экосистем. Представители рода Dactylosporangium выявлены в палево-бурой остепненно-пустынной почве, их частота встречаемости не превышала 10%. Роды БассИагоро^рога, БассИаготопозрога и Г>ас1у1о8рогап&ит - редкие в почвах исследуемых экосистем Монголии.

Представители родов Б1гер1отусез и Мкготопозрога доминируют в почвах пустынных- экосистем! Род Б(гер1отусез доминирует, в почвах горных и луговых экосистем. Род Шсготопозрога преобладает в почвах степных экосистем Монголии.,

Динамика численности популяций актиномицетов в ходе сукцессии

Для понимания экологии почвенных актиномицетов, их роли в микробоценозе, важно исследование актиномицетов непосредственно в природных субстратах. Все актиномицеты являются активными участниками минерализации органического вещества в почве на последних этапах его разложения, однако позиции отдельных родов в поэтапном разложении органики различны. ; : * ; , *:

1 I -. . . ~ . I ; ! ; .. , ■ I ■ -

Для ' экологической ; , характеристики актиномицетов, помимо исследования закономерностей их распределения в наземных экосистемах, необходимо было проанализировать положение отдельных родов в актиномицетном комплексе в почве в ходе микробной . сукцессии, инициированной увлажнением. Для этого было ■ проведено, сравнительное наблюдение за динамикой популяционной плотности представителей редких родов актиномицетов > и динамикой численности родов БКерЮтусей в ходе

микробной сукцессии, инициированной увлажнением почвы до 3-х уровней влажности. -0,05 атм, -15 атм, -60 атм

В качестве объекта исследования были взяты образцы верхнего горизонта (5-20 см ) палево-бурой остепненно-пустынной почвы, отобранные в Булган сомоне Южно-Гобийского аймака

Установлено, что в ходе сукцессии из образцов палево-бурой остепненно-пустынной почвы постоянно выделяются представители 7 родов: Б^ерНэтусех, \ficromonospora, 8ассИагоро1узрога, АсИпотаЛига ЗггерЮ^рогап^шт Dactylosporang^um и ЫосагЖа (рис. 4)

Наибольшая численность отмечена для представителей рода БггерЮтусе-г, практически во все сроки отбора образцов. Максимумы популяционной плотности для стрептомицетов отмечены на 7-е и 21-е сутки после инициации сукцессии

Представители рода Асипотайига оказались на втором месте по численности во всех трех вариантах опыта - при инициации сукцессии увлажнением почвы до 3-х уровней влажности -0,05 атм, -15 атм, -60 атм. В ходе сукцессии актиномадуры оставались постоянно выделяемыми компонентами актиномицетного комплекса Наиболее высокие показатели популяционной плотности актиномадур отмечены на ранних этапах сукцессии Второй максимум популяционной плотности актиномадур возникает при увлажнении почвы до уровня влажности - 0,05 атм (7-е сутки опыта) и — 15 атм (14-е сутки опыта) на промежуточных этапах сукцессии

На третьем месте по численности среди всех актиномицетов в начальные моменты сукцессии оказались представители рода \ftcromonospora максимальная популяционная плотность которых отмечена на 14-е сутки опыта при уровне влажности -60 атм

14

21

28

42

сутки

•Б^ериэтусез

з --1

• Мюготоповрога

4 —А—8ассЬагоро1уврогач.2 •„. )<., Асипотайига. . ,

" ! 5 - З^еризврогапдшт 1 "'-«■■'■ Оас1у1озрогапд1ит I б - I МосагсКа

Рис.4. Динамика численности популяций различных родов актиномицетов в палево-бурой■ остепненно-пустынной почве в ходе, сукцессии, инициированной увлажнением до уровня влаги -бОатм.

Другие роды (Басскаюро1узрога, Бггершхрогап^ит, Dactvlosporanglum и Ыск,агс!ш) выделялись из почвы непостоянно ,,

Таким образом, в результаге эксперимента был установлен динамический характер численности различных родов актиномицетов, что может свидетельствовать об активно идущих в почве процессах размножения, гибели и перестройки популяционной структуры актиномицетов

Информацию по максимальным показателям популяционной

I

плотности можно использовать для выделения актиномицетов Наиболее высокие показатели популяционной плотности отмечены для представителей родов МI с готопп \pora и Я1гер1о<;рагапцшт при влажности почвы, соответствующей максимальной гигроскопической влажности (14-е сутки опыта), для представителей родов §асскагоро1узратл - при всех 3-х уровнях увлажнения почвы (42-е, 3-й и 14-е сутки опыта) Наиболее высокие показатели популяционной плотности отмечены для этого рода при влажности почвы, соответствующей влаге завядания (3-й сутки) Наиболее высокие показатели популяционной плотности для представителей рода Оасп>1о.\рпгап%1 ит отмечены при увлажнении почвы, соответствующей наименьшей влагоемкости (7-е сутки опыта), дчя представители рода I\ocardia - при увлажнении почвы, соответствующей влаге завядания (7-е и 28-е сутки опыта)

Исследование динамики численности актиномицетов показало, что максимумы популяционной плотности разных родов наблюдаются на разных этапах сукцессии, что свидетельствует о поспедовательном участии этих родов в процессе разложения органического вещества в почве

Таким образом, проведенное исследование численности и таксономического состава актиномицетов основных типов почв Монголии позволяет сделать вывод о том, что комплексы почвенных актиномицетов отражают своеобразие природных условий и специфические особенности

почв ' этой страны и'! могут- служить показателем ■ характера экосистем

МОНГОЛИИ. <.<Г'..'.' " ■ ' .5,

'"г ''"" ; ВЫВОДЫ :

'• ■■ .■■■-■' - ■ ... • • ■ - , ,

1. Модифицированы и подобраны методические приемы для

'Л' ' *> ' •!•'( . , л.-, м

селективного выделения редко встречающихся родов актиномицетов из

основных типов почв Монголии. Они состоят в следующем:

•;и пи.-»/;?,!!- /I - ь , ... . . ~ » , , (,-.- -' ., ;

-тепловая предобработка^почвы (120° С, 1ч);

-использование селективной среды с пропионатом натрия 0,2 г/л; -добавление в среду антибиотиков - налидиксовой кислоты (1,5

мкг/мл), рубомицина (1 мкг/мл ), нистатина (50 мкг/мл); -длительные сроки инкубирования ( 3-4 недели).

2. Численность актиномицетов в почвах основных типов Монголии колеблется от сотен КОЕ/г до десятков тысяч КОЕ/г почвы в зависимости от типа почвы: и - характера экосистемы. Несколько богаче актиномицетами почвы степных и пустынных экосистем по сравнению с почвами луговых и горных экосистем. , . ,.

3. Доминантами в актиномицетном комплексе в почвах пустынных экосистем являются представители родов Б^ерГотусех и Мшготопохрога. В почвенном актиномицетном комплексе степных экосистем доминируют представители Шсготоповрога. В почвах луговых и горных экосистем доминируют в актиномицетном комплексе представители БкерЮтусея.. В горной мерзлотно-таежной и светло-каштановой степной почвах доминантом в актиномицетном комплексе является род Streptosporangium.

4.-Впервые установлено, что наиболее высокая частота встречаемости редких родов актиномицетов и наиболее широкий родовой спектр отмечены в почвах " пустынных экосистем Монголии по сравнению . с . другими исследуемыми • почвами. В почвах - пустынных экосистем постоянно

обнаруживаются представители родов Strepiomvces, Micromonospora Saccharopolvspora Saccharomonospora Actinomadura Streptosporangium Dac,hlosporant;wrrt, Vocardia, причем доминируют только стрепгомицеты и микромоноспоры, остальные роды являются редко встречающимися формами

5 Впервые наблюдение за динамикой численности актиномицетов в ходе сукцессии, инициированной увлажнением почвы до 3-х уровней влажности, позволипо выявить условия и временные промежутки, наиболее благоприятные для выявления в почве представителей редких родов Успновлено, что Wttrtmumoipora, Scicchatopnlysportt Aí-tinomuduiu Streptosporangium пучше выявляются на ранних и промежуточных этапах cvkhccchh, инициированной увлажнением до 3-х уровней влажности Дня представители родов Nocard¡as Dactvlosporangium наилучшие усчовия в почве сошно гея на ранних и поздних этапах сукцессии при увлажнении почвы до уровня влажности соответствующей влаге ювядания и наименьшей влагоемкости

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Норовсурэн Ж Распространение актиномицетов в лесных био! еоценозах Монголии Улан-Ьатор Изд-во Монгочьского государственного университета Наука, 2001, № 9 (на мошольском языке)

Объем 1 25 п i Чая ¿7 Тираж 100 экз

АНО «Изтате 1ьсгво МСКА» 127550 Москва у i Тимирязевская 44