Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ТРАНСФОРМАЦИЯ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ АНАЭРОБНЫМИ БАКТЕРИЯМИ РОДА CLOSTRIDIUM

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ТРАНСФОРМАЦИЯ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ АНАЭРОБНЫМИ БАКТЕРИЯМИ РОДА CLOSTRIDIUM"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи РУЧКО Раиса Васильевна

УДК «31.461.51 : «31.41?

ТРАНСФОРМАЦИЯ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ АНАЭРОБНЫМИ БАКТЕРИЯМИ РОДА CLOSTRIDIUM

Специальность — 03.00.07 — микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — <984

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА- СССР ,

МОСКОВСКАЯ ОРдаНА ЛЕНША И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЭНАШМ. ■ 1 ,' СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕН! 1АН АКАДЕШ имени К,А.ТИМИРЯЗЕВА1

*,' . '. , На правах рукописи -

ИГЧХО Рейса Васильевна • * ' ' ■ ; . УДК 631.451.51:631.417 '

; трансформация' гумусошх вщехлв акаэробными *. Специальность - 03.00.07 -шцфобиодогкя

^ ^ Автореферат.. . диссертации На соискание ученой степени кандидата биологических

наук

Цшр,'сз?к:а бкЗгэтз

е?Л> Я£!!;:::; гчг.ь>:сз. * жд, кл. И-Д. Т.:—-

.. -оскра '-'1034;- V ,

Работа вшолнона на кафедре микробиологии Московской овль— скохозяйагвенной шшдвили имени К.А.Тядаряоева ., • ■

НаучпиЯ руковояитодь - лауреат ГосударотаваноП преыва СССР»

доктор биологических наук, црофвооор В.Т.Еицаа

Официальные ошоненти - доктор бдалогячесгах наук,.профосао;

Д.Г.Овдгвпива; ' кандидат Оиологач остах наук А.К.йчешш

Ьедуще» учрйждваяв - Почвенный «вотатут

яшшк В.В.Докучвваэ ВАООС1Л

Оапвта ооотоится "1у84 г» ^ ц.»-1.-м а - часов на ваоедааи» Спесралаэяропацаого Совета К-120,35,р1в ^13*о«ской оедьскохоэяВствениоВ озшгвиза: шмщК.А.Тимирязева, '

Адрвог 127550, гл&окэд, ул,'Лшряаввокая, 40,' сектор ващвты дясоертацяа ТСХА»

- С д*оовртацивВ мокко озкех0и)тьоя в-ЦШ ТСХА.

¿¿торофврат рэаооллн " & "

I

• УчикиЙ «евротар*. Специализированного Совета

К.А.Гон^есова

Дятуадьвооть пройдена« Дврвхтаваыа майокого Пленума UK КОСО (1082), ашрапяаянша не реаеняв в ^пашеЛ'охране Продовольствен- . bos програшш, предусмотрено дальнейшее повившие урожаЛноста в ' качества сельскохозяйственной продукции ааоснов е- расшпрзан ого восдров з со до тва почвенного плодородия. Б успешном вшолненяв 9тжх задач вадлов мвото.прявйллматгуцусупетвн, явдягааемуоя , одплн нэ нозболов ааяших почв евяо-эеодогическиг факторов, опта- " юзяруссах условия пропзрастааия раотендй. Однако, какпокаэтаа-аг орпктгка сальскохоз явственного производства,.широкое првие-попво юпорашшх удобродлй, внтвнсхвных слохеи обработка почв, иохворэц» и узкоспасЕадазированвшс. севооборотов сопровождается noEisounoa минерализацией свежего органического' вещества и де-градооой ryuyca. Пра етом почв» утрачивают ряд агроноиичоска , Елнккх своаств; о00сотруктурвваюгся» свлхаюг емкость поглощения, - «Зуфэряость, водоудерззтакчуп способность,, что приводят к эамет-В0Ц>* падсаяо ИХ плодородия. V -

Одной вз наиболее вахта причин, вызывающие в условиях современного земледелия де градации гумуса, является высоюя :>н-тевсиваооть шкробвологачвегшх процессов его разложения. Вопросят кадробпологачоскоа канералвзашга гумусовых соединений по-соязод ряд всслодсшшпа (Кононова И.Ц., 1976; Term ер 2,3., 1976; Александрова ¿Т.н.» IS&O; Latter P.,Bursoa a., IS60: Dubovokn

it., 1Э76 я др.). Однако а ваотоячее врокя остаетоя

♦ 4 * '

слабо хэучвнноЯ czoixjana транс$ор№ащв гумусовых вазеств иикро-орг&явзиэьз в за виси моста, от различных условий их га eaai ¿ягельное та. Е то ю врекя B3D&0TB0, что современник уровень оптроао-■ гонпогэ воздействия на сочсу сопровождается сугествентш иэионо-пяеи ее экологетосг.ей оботановст. Это приводят s ааругвшш go-

твстванного равновесия в кикроСякх ценозах пою» пароотроКкв о . их4уякцюяаш.аоа я таксозоывчеокой отрухгурв. В новых умоавях * кногяе шкрооргонввш иогут переходя» ка другой ?вп оСианав»-Квота, изменяя сповоопооть к продущровааап ферментов, ^звволо- . гачвоха аютвнш весвгтэ. гааоойразша: продуктов ивтвСапвыа* ' т.д. .Суовствеаао нзиеалотоя пря »том вцтеноявность ж валравма-ностьпроцвооов шшаралззацкя сргаввчеокого чеваотва л, а чаот-. воотж, гуыуса." В втах уодовлш шогяа pasee взучаваыа эахоноывр-hooti някробя'одогвчеокоа трпнофоршцив гуыуоовкх ввааотя вувд&-' втоя в оущаотвввамх уточванаях ила позах оксявргывв гальиих рей-;, райотяах,'■' ' ' ' ' ■ ;

УЧаотяоааробвых vaKpodoa а травофориатая оргамчвскях оо-оеотв почвы изучалось аовольво ивтевсввяо; в то время как роль ¿aaapoúaot группировка пот еаввнх шкрооргсш з иоа до с«х пор "не . Сижа вияоаева (а вивазеся давныа'веошапротввор-аивн).

/ Цадь я ааэдчя 'юолояотшнвя,Основной дадьа ваогоязей padont являлооь выявление епэообаовтя к рйэгсЕваао гумусовых ооэдвнвшй' аарохорвваространешшш в почвах аиавробвидо Сактераякв рода ' oleetridiun . в ооотяототавв о паотавлааяоЗ свльи а работе предусматривалось решать сдавупсяв годкги

. - выделять la различных талоэпочв чвогие культуры анаэробов, отяоояашаоя х равным (язвохогаческам подгруппам;- ' '''

- «вучвть фаэаааого-Авохлквчасиа сооЯотва вшдоашшх Сакте-райя ждоита^ицяровать даийолоаактаоныа взнях но споообност* троя о! очаровать гуыусовна аазестэа; ■ '

- - вияонять спвхз'вку тровс-^орссаи гумуса о зопясвкоста от ,аго 5рокиаовпого ооотооз в разлачных условайкудьтавврововая -вноэройов;- .' } vУ . • •.

- изучить ыетаЗолази анаэробов пря.жх янкубвровама ва гуку- -оових соединениях вразлнчных условиях среды: когда фрактал гу-цуоо являэтоя еданотвошшм источником углерсдавлн азота. .

Кдтчпая ясвмзаа. Из различных типов почв Советского Coma . оде ран о вш;влв&5 разнообразные врадо7авятели'ро>аасз,овъг1й1йм активно трансформирующие гунуоовые вещества* 7 выделенных оааоро-Ооо гезллчЕНх'^эвологячвских подгрупп выявлены .различия в втея-овшшста в кохапвзке травсфогиаши гукусовых аешеотв. Эксперимеа-тальа^ иогшзаяа caetaiaKa и активность процессов раэлоьеняя гугу-оа в зависимости от ого Фракционного состава в тиса ив та боли зш '1 вцдогокпшс стаю<ов анаэробных бактерий родо ciontrlll'um . Уота-повдапц звсовоыорноста в изменении яатеасиввооти в направлеавогта процессов иадоралвзации гумуса анаэройош вгавзсзшсти от воточ-вяков угхороддого ил» азотаого питааия. ■, : ■ '

Прктичоскля цавнооть» Полученные. экспериментальные дан вые . рдкокоддуетсл использовать для разработки ваучао-обосвованных ыороаралтаЯ по направленному регулированию процессе разложения гумусовых по^оотв, обаспачлвапцшс их бездефицитный баланс' j почвах. Раз работал вц о naja катодологическиеподхолы, поэводящае вы-

i - ' >' ' 4

ятшггь иалрааятшость я яатапоивнооть процеосовтраиофориацаа гуиусоиых векоогв в завзсгиостя от уоловвЯ культввврозьр и л анэоро-Оов, иогут бить использована в лабораториях почвеRao& шкробиого-ггл иоучио-ясслогоиатс^ьекжх вяствтутов а вузов.

Дпробтуя IV!бот». Осяовлие положеавя даооертаидошюй работа йохожопд ва Роолублпшзпспоы с отвара "Нетояетвсгзо'зопрэен око- • догвв вочвошщх 1акрооргапазмов" (Киев, 1Э-23 соятября 1880 г./, на ваучаой лов^оровтат в ТСХА Шосюва, 6-9 явглйр? 1933 г,)» ва Всосокзвси coianape "Закоаодораооти poeta ляи*С<5{й"аЯ2э«овв tüyw-

оо, 6-3 декабря 1383 г.;, на Ыавдувародной оошоэиуъ» "Гумус в раотеняа УШ" (Прага, 25 авгуота - 3 сентября 1993 г.;.

Структура я объаи гэтботы. оублвкзсвд. Ддооертацвясоотоатвз вводеяая, обзора лятаратурн, списания объектов в иетодов вооледо-лаавл. акслорвиентальиоа чаогн, выводов я приложепшз. Работа ва-лвхева<ва159 отрашгаах «этвнопясвого текста, содержит 18 табяхц. Спяооквспользозаняой литературы вкатает 265 ааиманований, в той числа 92 варубежных.

По материалам дясоарташш ооуйлвховаяи тра работы. . , Автор вырахавт глубокую благодарность ваад.Саал.цауг Н.А.Туеву я канд.бяол.ваук И,И,Черняевой за соиодь в работа я цеявыа консультации.

Обьокты и матоды доследования Методы ац^олааяя частых культур анаэробов рода с1оа№1<иия пэ иочаы* Ойьоктаип исследования олужвла чаотые культур! рода. 01оато1еииа раздачних физяологячевках подгрупп, выделенные вэ окультуренных п целинных образное разных типов соча.

¿Ьолврованв« анаэробов осутааотвляля о вошщь» накоахтелышх культур. Внделепка чвотых культур проводили ч трубках Вайона (£ичковокая А.Л., 1966; алев В,Т., ХзаЛаишш Т.Д., 1969) в в апаэроотатах, в которых ооздавада вакуум о остаточный давленаей . в 1СГ* им рт.от. <

ЦредотаввталвА оахародатвчеокойпэдгрушш аваэробов выделяли на можи роаакв ой орадо Вва ограде кого-йщева(1974), Протволв-тпескяв культуры выделяли на среда ССПА (Горова А.К., 1979). Оуржнолимчвогше аяаэройи выделены па средах о пурановыкя основаниями (адевозвн влв урлодл) в качестве единственного источника углерода (стаз В.7., £абавцава В.А;, 1978). В отдельные впроанп

ород как дополнительный аоточнзк углерода вводили глюкозу.

Матодц д з уч анид п а ц алог о-йи охв ¡/дч есках особенностей вндвдац-ршс члотш: культур ававробов рода си^уч^му^ . Морфологические првзпакн ацаэробов изучала.на жалкой картофельн »-^морковной среде Оиева (1559) о помощь» шкроокога с фаз оао-контрастаой -

наоэдкой а электронного иакросвопа каркд "шласМ. " (Япония). ■ Сззлолого-^яохакшоскао свойотва исследовали обчепрвяятыш мато-двца: рззшжвшю дэ латаны {С1агЗсе Р.Н., 1955); £«ршнтащ:я ра з^ двчпиг нстомпаков угларода; радуксия нитратов а нитритов (Козлов К. Д., 1950); образование яндола (Бартер И.О., 1967) и др. Диализ газообразных продуктов вдтаболнзш (С02. N¿0)» а таюка обра-еушдхся лотучвг хлранх квел от (укоусвой1 прога'овоаой, наоллкО проводили ла хр^иэ?огра£-е,тана "Хрои-4и о пламена он онизашс ваш -дагоктороц. Азот^аксаруощув активность бактерий определяла аиота-лововиы катодом ( Нахйу ев а1.,19?3) на хроматографа типа "Цвет-100". Пактааиоталэоторознуп активаость определяла методом Лаагля о деда^аглцБЯ Ороз я Сечв. (Гусвва А.К., 1971). Для установления видовой псвсадложаоога выделаннкх культур использовали оп^ед^лд- . толь Борга ( Зогевг . ,

?-'.лгодпгл тлдяяония про гагатов гтыуоочш: взз^ств. Гумус о вив во^оства изплочонц аз дорпово-подэодЕстоЙ супесчаной попви (1о- -авнгродсЕая обл.) пиро^ос^лтои ватрая в расфрсидзонвровапи со ио-лакудйриш.! ню сам ыетодои гольфа ль грацвп па колсалоктах С—10 и С -50 йарш йоаьл! {вшитая)а таио сеЗадозаа й -75 *ш ирлоНо (Саесзл), охваттлшшх двадазоп колопулярша: весов от <00 до 100 ООО. Очистка гумусовых ооеданеягй производилась путзь удалацил бвтуклой Сракцкп, первходдией в сшфТо-бенаодьиуЕ вытяь-су, проаусхзнвоц чероз попообыеввыо омолы а э лектродаадааои, При-

цолепло уялэвняб*'» Шгола позволяло видалить йз ryi^yai G фракцва о иолокулярнши иассаив: SSO* 2100, 4900 а 27000. Нарви» трв, <Зо— -лее легкие помолокулярлцы иаосам .фракция, согласно данным элементного анализа, относятся к.фульвокяолотай, а лае последние -к гумавовын.

Схема пррведеияя зкспзрзиантз. йпишвку проадооа шшераявза-tot« гуиусовшг советнеааа анагроваия яэучаля в кадкой вреда в уо-довяяг длительных лайо ротора юс сайтов (30, X к 180 суток). Куль-тяввроваля бактерия а оаоцпальио изготовленнш высоких пробарках < ь-35 си) в веретяякеш у горлщаа,. • ;

Состав шаеральяо& осяовы (ЫО) хапользуешх орад для пуряяо-аатжчеоквх я сахаролятячоокжк аиаврс^ов <JÉ): iie^IP04 - 0,1: JCH2PO4. - 0,05; IfeaO^ 0,06; reaO¿ - следы; сиооь макроэлементов по Овдорову - 1,0 т/л; CaCOj - 0,S¿ .

Qpa использования ajiaapodaia ryuyeoamt соединений о качестве •дийотвааного источника углерода; ооотав среда йил одсдугшш (£)< U0 - ХОЭ ш; Apcxxesol автолизах - 0,02;.цжотеиа - 0,03» В варя алгеэ оахя рола raí аоокд аааеробаш в среду в качества всточ-ххха азотавводидся пептоя (0,05í), для пурнаодатжчвокяг - урацал

яля ддепоэнн <0,IÍ ). Пря »всользсваиев аавэробаив ryvyaoaux со»- . i диаеняВ s качоствв единственного поточавка взота.в вреду вводя-

лаоь рликоза (0.6Í).

В варианте опыта о гумусовыми вещаотвама » качестве яоточ-вяков углерода я азота, к шнералыюЛ сгаяов» дойаалялая толь» -, дретхевовамоллзат (0,0C2Í) » свотеию to,032).

При яоаольэовааяя протсолятетесхаия культурам* гумусовых ве-. Весте » качестве воточвяка углерода соотоо среды <5ця вледуюти 00: wtcttot dyxioa - 10,0-15,0 tu; дропевс! аоголязпт - 0ÍÜ2; ШС1 -0,5t щотеяа — 0,03. ' , '

- Ö - ■

Препараты гуыуоовшс веаоотв, цроотэрилвзсваняые отдельно, ввоодляоь в вреду лэ расчета 50 иг углерода на одну пробирку.

Сроду, о внесенными гукатами заражала 5,0 мя двухсуточной бактериальной суспенэпи культуры oioatx-lOiuia ' <аа расчета поава-

aofi доэы 10® клетск), предварительно отаантргфугированвой о ооблки

1

дениеы правил осестпка я промитойотервльвым фазраствороы(0,55С р-р и аСо). Иногдарованпые проборки инкубнровали при температуре 37°С в тпрмостато. Поо терн ос т ь - опыта 3-4 кратная.'

В косца or.cn о pa lean та от клеток микроорганизмов освобопщлжоь цонтряйглровшшои, от южробныг изтаболитов п. других соадлвеаай ~ прозубренаои чороз сефодаксы я ттательянм диалпгои через шялофа» новуо слепку, Виоувзнвиа до оухого остатка (при 60°С) препарата гукуспвых помоста в дальнейшей поступалина химические анализа. Оо вг.тонопвпоста ах цикробиологвчеакоатравсфоршпди оудяли по ,вэиелоаяю хиаачовкого соотавд. .

]'етод» о промяла рдя элементного и функционального соотлтш • гтздсотя соо;анепг.й. Содеп&авве С. Н.к , 0 - элементов опрода-. ляда па опгсь'Л-ичсскои СН1Г - анализатора фирщ "Packard {СШ), райотсссом so аргнотпу газового хроматографа. '

Олрододскио корбог.сильныз: груда (-СОСН) проводилось хекооорб-. С201ШШ VQIOZQU С QCQT3T0U НаЛИЯЯ (SolUsltBör U.,QuptÄ 1965); cjtwh кярбсйсадышз: групп в фааольанх гадрокоилсв (-ССЮН в -СН фев.) - хеиосорбцяощшм натодои о гидрооызоьп бария (Cohnitcer u.,Gupte q I9G5); дотоксслыкя; груш (-0СН3) - тя троив три ч о омы способом (Чореиио а.Д., I1л Т.е., 1073). Содсрханяе карбонильных групп (-С=0) езроделяля иотосои окоишровання (Кдпкова В.А., 1975).

Оодучоппие окспоршочтальане данные обработаем о првшненлви нотоюм варсакиошта статаствка ЩосдсховБ.А,, 1979).

РапулЕтатц всаладаваний

Бидалояnа из почрн чистых культур аваэроспп года oí .

fix ртбор и идевта^якаоя. Из окультуроклшс я цшанишс образцов раавшс типов почв - дарвово-подэодпстой, чараозем, серозема! крвонозеиа - бито получано 76 накопительных культур бактерий рода Clostridium , из них видакаао 50 штампов чвотых культур опазро-бов, относящихся к различным «¡азаологнчевглм подгруппам.

С цель» отбора наиболее активных культур Сактерай, в ореваа-тельвои аспекте било нзучеяо ик воздайотвяа па гуиуоовыа вещаот-аа при нсвольэоваави последних в пачаотаа едиаотвчниого воточняка углерода. Ецделоввнв культуры анаэробов раэлзчалвоь ыеяду освой so снороотя биодегродаиии гумусозшс веэдсти, что свидетельствует о наличии $орыентяих оистеы различной актавноота а, возисикко,., роз!шх путях ах катаболизиа.

Интенсивность трано4орыасзи ípaicuait гумуса эаавоода нз только от $орыентатнсвой актавноота лосладуаиого ввда анаэробов, во е авочательаой степени оаределя-чаоь в тапои почвы, из которой выделена культура. Наибольшую трансформационную активность 067' варужвла анаэробы, зидолоаныв из южных почв -, оерозоиа в краспо-seua, иепьхуа - жа дарново-подзодютоЙ почва.

Для научения оообенноотей травофоризедв различных фракций гуиуоа в дальнейшей бил проведен отбор вавболео аитгенцх стаммов аянэробов, которые была вдавт^фивдрованы я яопользовааи в евопе-раиёнта.

Изучение иойолагичооках, куяьтуральццх ж <£заволого-бвохиия~ ч*оких ооо0аниоота3 культур б актерай дало воэшеяоеть отвеотя их К ооотввтотвусо'м вида« рода Oloetridiua j СХ.вр.станк 3 - 61. pajrsputrtíloua * Cl. вр.цгтвмм 7 В 01,' яр.отамм 30 - Cl. eertagcí orcua ; 01, вр.атаиы 6 - Cl. lcsïopu tres cena *

агамм 17 -{,1, агг1поуа1ег1сит 1 01.ар. отакм 23 - С1. рагарогГг1п5ева ; С1тр. штамм Ч Ис1.вр, шгаиК'5- 01, з1усс11сш»; си. ерртсмм 8,01.ер. штамп 20 я 01. ор. штамм 41 -с1,раоЪвт-<т*т ср. штамм 2-01, ЪиЪтг1ст , 01. ер. штамм 43 - С1.

риъг1Г1сиг> * Всего идеятифаца ров эн о 13 штаимоа выделенных чвстих культур анаэробов.

Шучпняр ^гзпслогб-йгохимвчаскдх свойств андэявнпнх'ЧИстш: культур щтэроОтаг бпктогай рода ^

)■'зтяболлзм сопуяояай углерода. Аваэробы С1.ваг*«еоГогнш» 7 па средах о глсглзоЗ, галактозой» фруктозой, мальтозой/ мавветом, крашалоц в свхорозоЗ вызывали активное брожеаие о ббрйзсввпяомкасдяноа я укоуоаой кяолот, СО^ в Ня. В то зе врэяя, при рмто 01.саг В1амм 7 на срвдаг с инозитом, лниоиио-'

мслгы натри о к, главераном» дульвдтом, пуравовыкя основаявяьз! в* качество источника углерода.отсутствует выделение Н2 в биооентеа мвсллкеа кислота. Но, судя во шкроокопвчеокой картине» ироду- < чврсшщвю С02» З^.и летучяхжирвых кислот, этаечоетоя активный роот ОапториЗ.

Ала.погашу о картину ш наблвдаля ври использовании гумуоо-тшс соодяпсваИ сяаэрзйоья 01. е аг а£огаия зтамм 7,01»1опсо-' рик-виз'.'ял-^ид б П С1.рагариЬг1Х1сшп штамм У в кач&ство «о-точаика углеродного лзташш.

В таблиц» I приведены результата восладовавий во воучааи» спосозяоотп аваэробза С1.ваг«авоГогвиа ■ атаки 7,С1.рагприбг1?1сия сгакм 3 в (Л.Хвг^ории^яеоас втамм 6 к образовании жлрлнх кислот, когда одгвотаовнш! источником углерода илл азота служила ' гу^со&на во^оства. Образаот на себя вввианае, что выдалоила, иодо^лярвого водорода ж биосинтез шолявой гасдотн наблюдается

Taöraua I

Образование дирйыл каолот прз раэлояеаии гумусоaux oôqsoTa (ГВ) анаэробными бактериями рода cioatri4iua

I фракция J Условия!Виде-i Укоуо-ГВ {опыта ■ 1лашаа}нак

I I t 2 1 "'Ti

Шгаыш OloataMdiuai

Проппо-повая

г/100 ил s.s.

Глолн-Дая

01* eesteííoíогвий I ГВ I.S7 0,05 -

югаим 7 2 источник - 1,07 0,06

3 углерода - 1,24 0,07

■ 'л' 4 4* 1,29 0,07 ' -

Ol. paraputrlficu* - X M 1,43 0,07 ~ ■ -

пташ 3 2 « 1,35 0,05 *

3 ,■ H 1,23 0.CS

4 ■ 1,25 0.С5 -v *

cl. - eaxteaoí ermie I . ГВ - 14,8 о,оа - 0,33

., ■ стаки 7 2 аоточаяк IS,4 0,51 - 0,24 .

ч ^ * * 3 азота 13,9 1,33 0,04

4 17,2 1,11 0,03 0,38'

01. pereputrlílcúa I 19,8 1,20 0,03 0,30

• .msatai 3 2 10,7 1,03 0,03 0,55

• ■ . 3 13,7 Х>49 , 0,05 0,58

* 4 17,9 1,89 0,03 0,27 '

' Ol. lenfeoputraecas* I ГВ- 1,22 0,07 * * '

от0ш1 6 2 воточахк - 1,69 0,С5 <■* * '

'i - _ ■ , 3 углерода - 1,33 0,08

t ■ 41 - ; 4 1,23 0,04

дли в тех случаях, когда гуиуоовые вэдества являются иотспвир.сц . азота, а юточвхкои угла рода - гяпкозд, D го же вр<зия пра исполь- '

- 10 - • •*

вованпи гуиусовшс вбдезтэ а качестве иоточнзка углеродного пв-танвя апоороСы разов застоя без образования водорода в гасляяоЯ кя слоги. Но ото не явдяотоя доказатодьотпои вх неспособности попользовать углерод гуиуоовшс веществ, а свидетельствует лиева о другой нута штаболззка.

Отясаоииа аппаробоп рода ЦоШягШдш к источникам азо^ногд дитвняц. Кок било йаня установлено, анаеробы °1* огсши

ПТ01ЛЛ 7 а 01,рогприЬх1Г1сиа шташ 3, активно траноформирутмше Гукуоовие векаства, обладала нятрзт- в нвтриредумазноЗ октвв-дсстьа л егугаотвдкта для втрифа нацию о образовав в ей вакиои азота, ЧНо0).* Так, анаэробы О1.амм»в<*опшл шташ 7 выя0ляла о* 1,01 до 4,С5£ закиси азота в аапгсиыоота от сроков янкубврованвя, пр! »том отслчалооь интенсивное видалоияо молекулярного водорода - -350 ив).

В то же время, ооушоствляя редукидо нитратов до нитратов, ¿актеров о 1»ваго£огсиа вташ! 7 в 01.р«гвриъс1^ 1сит пташ 3 утр-.чввала способность выделять водород я сеяжять ред^ко-потеп-даал среди « +100 ка/, что свидетельствует ©бявгвбарованви Ч»?(»Т2М2 гадрогеяаэноД активное та.

Протеолжт»ческиа кудьтурц о1.1еас«1К1(гевоепв шташ 6 я 01* риЪгиПоша отаиы 43 ве обладала нятрв тредуктаэпой актавно-отыо. Интересно отиетять, что оОнарухеаяая наш у С1.ваг(;»ео£о»-впив итаыи 7 а 01.регариЪг1Х1си» атаки 3 высокая поктяп-ыетвлзстереэкая актиансють, т.е. опоообность к.гидролизу оложяо-»фврннх овязей, ве проявляется в пгясутотвва нитритов.

Следовательно, в эавяеиноота от »пользования раэлвчаых яо-топявков йзота происходят ввач в тельные- изменения а метаболизма аваэробннх боктераП, связанные со споообаоотю продусэровать го-вообрйзнце продукты а яэкеаять редокс-потспцаал ореди

(¿равнп тельное изучение уотойчивостя Разных фракций гтмуоа р воэдейотввр анаэробов тола 01°3tI'1'lluJ;t i.,Heomaкаковая.би охл-мячэокая устойчивость исследуемых фракций гумусовых вещеотв xt>-рошо оогласуеток о особенностями вх молекулярной структуры.-Менее: слонное отроеяие фульвоклслотпых фракцяй,' больтае количество уг-леводнкг и еьшнокволетних ос гатков в структуре ворп?е?ачосквх чаотвй-шкекуд дзлаш ах болое доотушпиз] ааавробсм. Так,- со дая-вым гра$остатпчеого го анализа, I фракция гумусовых соединений : имеет развитую периферическую основу, о чей свидетельствует высокое атомное соогноиендо H/С и данная*относительного содержания углерода аля}лтичесглх ^рзгмеатов (ti3,5t). Поэтому эта фракция гумуса характеризуется ноя&дев высокой интеясивиоотьп разложения анаэробам ci.nertaV,cforr.j* штамм 7» Cl.raawputrlficua сташ 3 и ci.lentopuUuGoens siairw 6, 4 фрахсая 'Гухгуаових зогеогв содержит повышенное количество ароматических структурных единиц прэ отнооитвльао авэком содершши али{атаческах певай, воледстваа чего бдохиотческиболее устойчива'к воздействие» анаэробов (табл.2)

Наиболее значительные изкинааая в результате spatioiopvaaa бактораяо гумусовых ооезиьанаЗ обусловлены увелачепаеы содержания углерода. Это свидетельствует, о про? ку £е о гз a rwc м раэлолеаио по.порзой стадии боковых оли^тлесгах цепочек гуцусооых «элагул, хороктериэузк'зггея со ораваонао с ядиршаза ¿ретдвтамя бодое'ивэ-кяк содорхалком'углзрода. .

Процесс частичного обуглероживания паибелое заметно проело- : хаваотсяя ряду ^ульвокаслотаыг £рокта2 в мене о выраяви для гу-

ъш новых кгслог. ■ 1 * ' ' ■ '

■ ' - ' - -' - . о .

1йадрэх2эесзя азота ва 4тйжц7ях ryiçrcoBUX ооеднпопий происходит о различной иятеиаЕВНостьк. Ток, ухе на 30 оутка азщуба-

' Taüctca 2

Трано$о|МЩ1я ryujocraiz: веэдств (IS) авазро&ля рода Cloetrüica (IS - ictotsje углародсого шгшц)

ьзашы |Сроеи якат- j С I H 0 ¡ H/C |îc" j-COCB ! -03 ! -CUÜ

' Clostridia [§5ах1* 1м?мввм»?в 07109 63330"'*b~ ! {!рй^-|1:г~ЭЕЗ ш 1 г пРв^Ра^

_i_! 9 3 c_! j tob i _

I фрвдцкя {Ш 520)

Cl.aartagcfemam иатраа 42,5 6,32 2,4 48,8 1,8 83,5 5,46 3,91 3,36

»так* 7 30 43,7 5,02 1.9 49,1 1.4 53,4 4,23 3,47 2,03

30 41,2 4,01 1,0 53,1 1.2 37,6 2,87 2,53 I.I7

i 1Б0 35,6 3,24 0,4 5Э,6 I.I 31,6 4,44 2,12 1,92

м Cl.leatopufa»ee»as 30 41,7 4,95 1,6 43,3 1.3 49,7 4,44 3,90 3,29

i стаиа б 90 46.5 3,80 1Д 48,7 1.0 23,4 3,90 3,06 3,17

100 46,5 3,21 Ï.3 43,6 0,6 12,0 3,53 2.82 2,83

4 фракция СШ 9X0)

контроль 57,2 4,92 3,0 34,1 1.0 27,1 3,18 3,52 2,93

С1. в ertagof вгтад 20 57,9 4,05 3,3 35,1 0,8 12,6 2,65 2,19 2,58

ста*« 7 90 53,2 3,24 2,0 41,9 0,7 4,3 2,37 1,61 1,52

* 180 54,0 5,10 1,7 39,0 Ï.I 34,6 2,43 1,39 Ï.4I

Cl.lentoyufcreecesa 30 58,3 4,33 2,9 34,4 0,9 16,6 2,96 3,25 2,91

зтаюг S 90 50,9 3,44 1,8 35,7 0,7 2,3 2,90 3,17 .2,63

ISO 58,9 2,89 2,3 3Ô.Î 0,6 - 1.62 2,20 1,31

njsB ci»parspu tritio um ; штаны 3 его содержание уменьшилось в еавиовиоота от фракций гуцусе на ?-3,S-36,9í, а к концу г.пнта ■ на 35,3-54,¡£í. Следует оплатить, что по мере увеличения содержания,азота в молекулах гумусовых соединений доотупаооть его , аааэробаы возрастает. ■ - '

Нздболее восат&ноБденаыш является исходные ípokujb гумуоо-вых веществ. В результате минерализации фракций гумуса Соктерня-ш окиоленаость вх г.овыжавтоя {табл.2). В свяэа о отгоалояиеи аляфатичес№* чсьсччк гумусовых ыолзкул вследствие ех трансформации анаврооаыа,. ьроиоходит.'уменьшена о' содеркшия подо poza, -наиболее заметное в I Фракиия. В результате часгичпоП деотрутовя отщеплэняя Оокоаьп алифатических цепочек, а также деэакдпаровэ-няя и. вяутряшлокулярлЕ! перегруппировок поотепотшс- возрастает" отепень ароматичноста (Н/С).. йааболыеа езмопонпо ароматичности между исходной фрагогеЯ гукусл ипооло ЗО-суточиого воздойоттл ОI. в arta gof огтии , штаги 7 паЗлпдается в1'4ракцпи, где', по-ведит ttouy, вдет очеаь антопсчоиая капоралазотая одя^атлчеапах попочек (pac.I).

По ворэ исчезновения йга^тичэскоЗ чаотя молэг.-ды опаэро-бн 01.oartagoforcua стоки 7 в Cl.parnputrificuíi етпик 3 затрагивают более Еондспсвроияннуы. Так, на пооледнеы срсг.с апдуба-роозявл cl.3artaGofor-'an nraoi 7 (ДВО суток) паодшпется рас- ' глреазо атоиого сиагао^саая Н/С на £снс адповрскешюго уводичс-пяя олк^атачоской чоотз шлокул, вызванного частачнии разруба- ' явок отдолышх ароттшошхх ípcrwo¡iTon (pzc.I). Прз этом r«s-^опдяются простйе э}лрпио ссязп о образованием неуото^иптс полицикгочеекпх лрошхуточпш ооедпаопгй олсляой сиотоки алв-$атаческвх кислот. Структура шт. рока jsg р. улн становится новееv

m

сути оуткя

% 0 алв$втячеокях 'фрагментов

■ » * 1 i * ¿о ад leo

оуткя

сутки

оуткж

Л__—

Ч

S__Ч

sa ' На-ж

оутк2

кг/вот

иг/»«»

Ol.lftntopliweec

«TÛU1 в

■ Ol.ptraputrlf let

втшш 3

ieo

оуткя Ol.ewtagofornua станы 7

Pao. I. Двиакика разлихення фракций гумуоовяг веществ (ГВ; анаёробаив рода Oloatrifliua spa «пользование вх в хачеотве ко-' точиава углерода (1.2.3,-1,3 - Срлкции ГЭ;.

- is -

вонденоировалной о развитом» боковши радикалам. Цоиболов vu-теяоввному разруаени» подвергаются Фульвокнслокша $ракгви гумусе, образуя ряд о возрастающей устойчивость» г. разлагатеку действию анаэробов. - ■ - ■ ■ •

Изменение йуБктиональндго^оофтава гум?оов;пс вадаотв в резуль-; тате .их^кробйологичвской трансФошацяв'в повпопуоота от оооббя-воотей нетаЗолязш анаэробов. Б протаоса уааоралззашя ryiqfcobkx еоодивеняй Пурпиодр.твчэокЕШ оваэробзкя cl.cnrUeofûrtr,uï . штамм ? я Cl.pareputri: leur, erow, 3 функшюпЭлышД состав вх вратарпо-вает эначнтолмшэ изменения, находясь и зашшигоатз от особенностей иетаболпзкз ясследуеют бвктарзС,

Так, при использовании гуцусових соопаснай ouoipoeaia в качество источника вэота зрояпходало разное уизнь=епво оодерад-вия карбонильных групп lC-О) и звелтенио гадрокспяышх груш . (-ОН). При этой откэчалось выделений бактериям! водорода и об- .... разоваяяи ыасляной хзслсти. 3 то го вроия, оолп гукусовио соо-дввения служила анаэробам вдяпствещиш всточаикои углорога, о о- .. доршшэ карбоввдышх групп (-С«0) прзктпчоопа находилось на уровао контроля, в количество гадрокоалытх груш-¡-CEI) - укопь- . сэлось (ряо.2). В то яз врокл отсутствовав вшюлосио иолскулл^-пого водорода я по огсзчллся бвосоптоз изсллноЛ кислот!!,

¿пзэройп , Cl.fiarleéoîorraia' ETOu7 и Cl.paraputrlTicusrïTiiiai 3 ооуп;эотплял2 бол о о глубокоо рссгяплсаио гуиусоеих во^оогв, когда посходило всаользосагзгоь в качество всто'чяика ззотаого питания. Из рлс.2 шгло, 'что в вор*, пи те спито с вспольэооалном ryvy-

сових соединении CX.oartaEoforr.ii» ETOiai 7 в качество источник« '

■ • 1 . о

азота OTHoeBToRtJoa содерслпно глдрсксвльаих групп {-ОН) на пар- -

вой стадий разделепсл во всех псследуекцх фракциях задотао возрастает, а затеи иачаннэг снижаться. Это, вероятно, ьяхао объяс-

ut/dkb

:оон

иг/9КЗ

•С-0

ГВ - ветсчкяк О

оуткя

оуткл ГВ - источник И

. Ряо,2. Динамике изменения фуакоюйальпогй состава фракотй гуцусо-ш веаеотв 1ГВ> вод воздействием ci.eertogoforiuua етош 7 а.2,3,4,5 - фракции ГВ) ' : . .

asть члотичнойтранофоршгшбй карбонильных групп (-C«Q) s пар-ввчнне в эгорачныв опиртовне группы, чтоинает изото пря ферма««*

татлввцхпроцеооах, Гидрокоилярованвв субстратов в анаэробных .

' • ► - 4

уоловяях ыожат * эсущасталяться ва счет кислорода воды (streckbareЧ Knelgn J.О., 1971). При микробиологическом раэ^охйога »тог -

процеос катализируется дегвдрогеназаия.,

Отяооатлльаов увеличен» а количества га дрогла дышх групп (-ОН), вероятно, является на случайном, а эаглишараш! сиядо« подготовительной стадии'в иехвиявые раоседлангд «рокатвчвсгах . группировок «iJptíoJ: чвота j-yicyoosux долвкул. Ера 4а1ыонтативвои катализе гвдроксвлс ода рая га в кольцевые отруктури дэотатоппо легко акцептируют осдород о оСразосаааси сткдвческ-з& персосп, прлводесой к внутримолекулярной перегруппировке, осдлйлашо связен в вх ра^щву. Свп*«пие оодерхваия ^онольних гидрохевдов (-08) в ооотаве гууусошсс.водекуя отдочается лап. upa вх гдусо-кои рааргпаяои, затрагйв^инач ядерные íporvonru (psc.IJ.

Идкубатаяоньэробоо ci,eArta¿cfохвиз стада ?, ci.poreputri-ficux Егаим 3 в ' Cl »lent ори tree сева etüieí б пл (расииях """ ryiíyca сопровождается вил us он кои углекислого газа, т.е. явно выраженным срососсои докярбсЕсилпровпная. Так, вра воздзЙсгвав , 01, car to cot о года BTOiûi 7 па гуууссвио вехветьа в ах ооотаво -отмечается счгладао оодоргдлгя карСоксальних групп (рзс.2).

Колено с тво варбопальшас груш t-C*G) по фракциям гуиусе в результата их гаиородазавд! окаэроЙага уконы-ается поедай око во, . наиболее пнтопеввпо у шюоксислокуляршх. Это иохст происходить как п результате траио^сркзсзи воíодних (-С-0) груш п спиртовые гвдродеяли, так в пра вктансчвяоЯ УзнорадизаСЕИ ханонных , группировок.

Оорбавнсстя различная rvuvca пмдотпвьтелщя рдзшрс Дизя»-Л зга чертах подгрупп анаэробов pow Oloatriaiun 4

Оточено незначительное разделение гумусовых соединений ое- .

% " * ■L . ■ ■ хоролзтвческЕка анаэроба« Ol.peeteurianua итаим 41 я Ol.butjri-

• сап стамм 2. В данном случаатрано^ордаввя гуиуса прсвохокит, •

s основной,' за счет использования боковых цепочек угловодн'о-

полааоптлддса прародц, ва затрагивая врощтвчеокого ядра кола»

;худц, ■ * .

■ Прадставлтела про то одв тач еоксЗ оодгрушш oi.1впtoputrв»о una ' " Ol.putrifiaua стамм 43 учаотвуют в боло» глубокой

деструкции гумуса, но арсиагачеокае фрагменты молекул они также ;-' яе разругает. - . '

Дуриполитжчоокиа аааэробц Ol.eartagororaum отш 7 t 01.

paraputKifieuit. оташ 3 обладала пав больно В оаособноотьо к

: трапойормацвв гукуоових оезоотв, осуществляя глубокое вх paoiwo- -

1'лваив. Об стой свидетельствует возраохонае к'конечному о року .

-, лшубацвя (180суток) относительного содержания углерода адз{а-

тичасквх $;&гмватоа а результате чаотдчвсго разрушения ароштя-

-чесйзХ-КОЛэцЧриоЛ). Следуот подчеркнуть, что Ol.e»rtagofornua

итаиы7 в ci.p&reputriiioua втанм как било ваш уотаноадепо,

, обдадалв пектвнмотялэо те разной {ермантноЯсвотекоЯ, ответогвон-

иоЗ за гидролиз слошоэфирных свяэоа, Вероятно, это сказывается "

' аа ях траноформэетокпоЛ пктявноота, ■ . -

■•'■*.. В не (выв о рог.и инкубирования анаэробов процессы разложения

" вдут более интенсивно, чем в последуют», Так, мелдувсходнима

. , Î рака«яки, и после ÛO-cyточного вх разделения иаблдздются более

..* овльнне изиспйкяя а олоц^тиои я Зушкяопальнок составе по еров-

:v neobo c болёв:пзэдивкм сронакз но6ли*:онйя.'-Ограничение прсаоссов

\ " - . '' : ■ ' " ' \ * ' ■ < ,'•- >,'Г . * * * '

. * ~.- ~ \ ■ 4 " - - 1Э — • V » . ■

роота наступает в результате исчерпания,легкодоотушшх хстсч-ввков питания в накопления в среде токсических продуктов мета« болизиа.

',- : Уотаяоожвро, что ферменты почвеныиг юкрооргоалэнов способны адсорбироваться ва поверхности твердых фаг почвы (Згшггпцев Л.Г.") 19ГО). Поэтому»,вероятно, трсвоформаетк гумусовых молекул в уо~ . ловнях опита ыохэт веко торов врввд продолжаться и поело отш ранил вегетативнкх клзток кикрооргана зиов влв'перехода их 8 состояла е спор. - ; * ' '_ '■'■*.

I. 1!э розных типов почв Советского Соеза Сидя .гидоланп 60 штампов различных фггвэлогических подгрупп анаэробов рода С1ев£г1А1\дп ', активно травсЗораяруи^зх гумусовые восоств»; Для' вооледоааавй отобрано 13 штампов, отнесенных к £ «идам рода С1оа(г1й1иА" : С1.рг>гарисг1Г 1сии .— 1 птаым,С1.в*г1а£а£оп1шл

- 2 штамма{ С1,1впг«риИ'васвпа - I ктамм; С1,ас1воуА1ог1сия ■ . — X штамм,: С1;рагарвгГг1л£1(пя- I стамы, С1.ри;гД£1ви» - I ста км, С1.б17со11сип1^'- 2 иташа,С1.равЪеиг1кпиа — 3 егшаа; с1*Ъи(т-Псиа'.*-, ' - 1 ктакм. '.<

Наиболее инточёввноз разлахенае Дракой гумуса осуществляла пурааолатачоехко аааэробц сг.влгсасо^омгл» стзюг 7 аС1. рагприЪтЗЛсиа =Тй!Л! 3, затрагавакзо по только 'пля'атгчо-опуп,по п ядорнуо честь уолэкул. Их вксокая ихтисшооть объясняется,, вероятно, валдчавм Еовтапматвдэзтораэвос ^срионтноЛ '■ систекц, установленной паю, т.е. сдосоОпостью к шдролглу. \ ' слохпозЗярглэс.свлзог. ^илео пктсвшаа бцла протоэлгт^мква*.' анаэробы-,С1,1«а*о?и£г«псепя С та мы о а Сь.рисгикя» сташ 4 В сахаролвтачес'п.е - С1.рпз1*игиииз -атаки 41 в С1«Ъи;угАс1л " " яте«« 2, вспользугезо тольг-о псрг£еричогкув ^асть птгусовых

- 20 - -\ \ '

молекул бвзнарупааия ее арсзатвчеокого ядра*

3. У изученных ведав енаэробоэ установлено наманевао пета-болвзма а зава само ста от ясиользоваяяя имв гумусовых веществ в качестве единственного источника углеродного «ля азотного пвто-впя. Ток, юрз вспольэованк* гумусовых аеаеогв как источника азота паблпдаегся вдгоноавное выделение молекулярного водорода и оактез ваоляной кислоты. В варианте опита о использованием дракой rywyca в качестве единственного источника углероде отсутствует вид еле на а водорода я синтез масляной кислот, что сказывается на интенсивное та и*, трйкс^сгшйви.

4, Выявлено, что пуринолитичеокае, аваэробы 01, ea^tageforsu« птшм 7 я ci.paxaputrliicu» тташ 3, интенсивно' трансформируете гумуоовыэ вездотва, обладают нитрат- я нитратрадугсазной активное»» а ооуаеотвляот донитря^ихацао о образованием закисв азоте (HgO;, При »том в вцвисаиоота отасточнвков еэотвого питания происходят значительные изменения а метаболизме бактерий, овлзааные оо способностью продуцировать газообразные продукты

■ изменять редоко вотеподл среди ( ВЬ). Нитрвтредуктаэвая актива ость теоно оьязааа о деятельностью гвдрогвааэы я отыечавтоя

4 ■

только для бродягах культур, ьри восстановлены нитратов отсутствует выделение водорода, что свидетельствует оа ягхябвровввяя янгригамв гвдрогенаэво! активности.

Вчдвлекане анаэробц правишпт активное учаотие в разло-яеяив-В'„ех получонпих пяти фракций гумусовых соединений, причем , вптенсиваость транс|ормоцав их различна, Боле ела бальные фуль-вокио'дотвые ^ракшв «впереди эулея вятенеявнее я легче, чем Срзкц»'* гумянових кислот. грокцив гумуса яоеольэуогоя аяаэроба-ш прежде всего как ваточник азотного питания.

6. Установлено,что изменения гумусовых вешаетеВ'результате -их трансформации аваэробаки рода, Clostridium , происходит по огаол11тельн1^гилролитвчеокому таду, вр1этом в м0кромол0кулах . гумуса "оаякается доля перяфервчеекоа частв, повышается ее обуг-' лэрожеяность, оквсленвостьароиатичвооть. ~

7. Полученные эяспарямеатальвае данные,рекомендуо тся вополь- ' зевать пун разработке, мероприятий по рзгуларованго вроцвооов синтеза-раалпхечея гумусових ■ веществ в цадях получения их п оло*»-тельного баланса в почве* Меняя. источники.углеродного я азотного пвтаяия.можно регулировать метаболизм микроорганизмов вцелом ж» в частности, *х опособрооть разлагать гукусовые ввтеотва. Тек,при.вавсенп1 высоких доз азотных удойрений устраняется

•дефолт азота а аеооходикооть иэвлеченвяего идкрооргани эш на Я 3 фрагментов i%y «уссвих оаз»отв». что спооовствует заменяемо ывкорегаоачав гумуоа, В хе врехя, вуоловаях ксметаболлэш, т.е. пря ьнвоавиа дегиольотутших яоточввков угл8рода,осуаеот- ■ вляется ого наиболее ввтеасяваая такробяовогаческая травсфэр- ' 1 мацвя» • • '-* ; ' ■

/ Ло тама днооартвци« оау бликойанн следушя э работы:

1. Ручко Р.З. Трано|ораация гумусовых веществ пёчвешщыв анеэ-^ " '. ' робяыма бактериями. -Известия ТСХА, выпЛ, Х334, С.Ю7-ЮЭ.

2. Рупко P.P., Туов U.A., -ämea 3;?. Разложение гукусовых соо-даиеввЗ аьааробдшз иакроорганазьяма рода Clostridium

■ Нзэеотия ГСХА, В1Л.4, 1334,' C.IC3-I03.

3. Туев И.йгцоа'В.Т., АздЗпоа С.Ц;, •Ручко Р.В. Трано^орш-гяя гумусовых воиота ктярооргопизмана. - Докладу п гукусо.

; - I ■■ - ' 1 ' ■ ■ Л- ■

Сборняк доалоюа кез^ународнсго Сиклоэзума .Tyvyo а реете-,. , вяе Л4ч,*т.П..Чвхоодовакая; ХЭ&З,'0.3S-V-355.

Л 112647 14/,\I—84 г. Объем l'/i п. л. Заказ 3085. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. Л. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44

Бесплатно