УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИЕ ДРОЖЖИ РОДА CANDIDA КАК ТЕХНОГЕННЫЙ ФАКТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Гаджиева, Виолетта Исмаиловна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИЕ ДРОЖЖИ РОДА CANDIDA КАК ТЕХНОГЕННЫЙ ФАКТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИЕ ДРОЖЖИ РОДА CANDIDA КАК ТЕХНОГЕННЫЙ ФАКТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ"

/\-3i400

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

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

правах/рукописи

Для служебной! пользования

ГАДЖИ ЕВА Внолегга Исмаиловиа

УДК 582.28.09S.I

УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИЕ ДРОЖЖИ РОДА CANDIDA КАК ТЕХНОГЕННЫЙ ФАКТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Специальность 03.00.07 — микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — 1987

Работа выполнена в секторе микробиологии АН Азербайджанской ССР.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Градова Н. Б.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Никитин Д. И., доктор биологических наук Тонева-Давидо-ва Е. Г.

Ведущая организация: Всесоюзный научно-исследовательский институт биотехнологии Минмедбиопрома СССР.

Защита состоится 1987 г. в-^^час.

мин. на заседании Специализированного совета К в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49,

Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан 1987 г.

Ученый секретарь Специализированного совета ^^ с ^

я я ® ^ S Й fö*

Рпс»Х. oûotîcnmcîbтштвашостй ог'возиена экспояшпм'нй-

.ДЛПДО ШЛ!Ш ^ ПК

(шдоисишюсхь Х,5 Вг/и)

Í Oîw îl.i;.*bûSi 2 nï. - BÜb-774 ;

Pi!C»¿* Ьависш&сть вшшкшоети oï вошенй ошюпшшп па ГЛПЙП волни сЧЗ.Ш 2 (ииуепскякйсгь I Вт/и ) . - I. пт. -

ОТ ВРОГОШ! ПГСЛОПШШЙ Ï;G

пол1. Яолкнз ^iö m X nï. - I-ü^-óGU i аг. - i-7'Pi

I .

г ,

ímiíuema чпслеш;ос£пгро^->:ei}fîîi пояуляцпп в üecse-оилыюЗ почве (чегпопсшК ypoiíOHb Б^есйпия лрок>гевой популяций 10" г:л/г поч>;ц

уровень внесения хФ tn/r ПОЧЭУ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Решениями XXVII съезда КПСС и постановлениями ЦК КПСС предусмотрены высокие темпы развития микробиологической промышленности, увеличение производства кормового белка (Быков В. А., 1984, Биотехнология, 1986). Экологической особенностью крупнотоннажных микробиологических производств кормового белка является возможное воздействие на окружающую среду «бкологическо1 го фактора», включающего живые клетки промышленных штаммов дрожжей p. Candida и белковую пыль инактивиро1 ванных клеток (Падалкнн, 1985). В последнее десятилетие выполнен комплекс исследований по изучению пространственно-временной структуры загрязнения атмосферного воздуха белковой пылью готового продукта производства папрнна (кормовые дрожжи из н-иарафинов) и клетками дрожжей (Тихомиров и др., 1980, Ашбель и др., 1980, Артамонова и др., 1984, Селюжнпкий, Белкин, 1980). Изучено их влияние на иммунный статус организма человека, кандидоносительство (Артамонова и др.," 1984, Логина, 1982). Эти работы позволили регламентировать содержание белковой пыли в атмосферном воздухе н рабочей зоне (Селюжицкий, Белкин, 1980) и подойти к регламентированию клеток дрожжей в воздухе рабочей зоны (Кашкин и др., 1980). Однако проведенные исследования не охватили всех необходимых критериев мониторинга по отношению к клеткам углеводородокисляющих дрожжей, не изучены процессы взаимодействия данного техногенного фактора с природными средами (Шварц, 1976, Израэль, 1984), что является основой для обоснования экологических норм допустимого воздействия на экосистему, принимая при этом во внимание известное положение об устойчивом гомео-стазе природного биоценоза в пределах допустимых нагрузок (Мншустин, Перцовская, 1954, Михайлова, Никитина, 1972, Сидоренко, 1973, Тимофее в-Рессовскнй и др., 1973),

Цель н задачи исследования. Целью работы явился мониторинг производственного штамма углеводородокисляющих дрожжей.р. favtmrpmyrn Изучение его

ЦЕНТРАЛЬНАЯ

1 НАУЧНАЯ- БИБЛИОТЕКА 5 Моек; еельс;{охо& академии | }им. К. А. Тимнря

^Инб. № /тГУ

взаимодействия в системах дрожжи — воздух; дрожжи — почва и дрожжи — растения.

Основные задачи исследовании включали:

— полевые наблюдения в районах расположения заводов БВК, определение степени фактического загрязнения почвы живыми клетками промышленного штамма как результат длительного' взаимодействия системы углеводородокислящие дрожжи — почва;

— экспериментальные исследования в полевых н модельных опытах динамики популяции промышленного штамма в нестерильной 'почве-при разных уровнях внесения;

— экспериментальные исследования в модельных опытах воздействия ультрафиолетовой радиации на выживаемость н мутабильность промышленных штаммов дрожжей;

— полевые наблюдения и экспериментальные исследования в полевых и лабораторных условиях степени загрязнения растений и динамики дрожжевой популяции в филлосфере, ризосфере и рнзоплане. ^

Научная новизна работы. Впервые проведено комплексное изучение взаимодействия техногенного фактора углеводородокисляющнх дрожжей Candida maltosa с природными среда-, мн; воздухом, почвой, растениями как при длительном воздействии фактора разной степени'интенсивности в реальных природных экосистемах, так и при одно- и многоразовом воздействии в модельных и полевых опытах, что позволило представить схему форм перехода изучаемого фактора между природными средами, определить зависимость «доза —* ответная реакция».

На новом объекте, углеводородокисляющнх дрожжах Candida maltosa, подтверждена высокая самоочищающая способность почв, стремление их к стабильности гомеостаза.

Показана не только транзитная и рассеивающая роль атмосферного воздуха в отношении клеток дрожжей, но и его влияние на снижение интенсивности техногенного фактора в зависимости от физико-химического состояния атмосферного воздуха (температуры, влажности, уровня солнечной радиации).

Установлены дозы летального воздействия УФ разных длин волн и солнечной радиации на производственные штаммы углеводородокисляющнх дрожжей. Подтверждены данные о низкой частоте индуцированных мутации дрожжей р. Candida. Не выявлены мутанты по ассимиляционным и ферментационным тестам, несвойственным для их видовой принадлежности, а также морфологические мутанты с частотой до 10~8.

Практическое значение работы. Проведена оценка экологических последствий длительного непрерывного воздействия (5—6 лет) на природные системы воздух^. почва и растения

техногенного*экологического фактора, клеток Дрожжей рбдй Candida на примере интенсивного источника загрязнения — крупнотоннажного микробиологического производства, заво-дотБВК. . „

Определен показатель встречаемости дрожжей в атмосферном воздухе,: на поверхности снежного покрова, в почве, в филлосфере растений в зависимости .-от удаления источника загрязнения разной степени интенсивности (на примере двух заводов БВК):

Изучена динамика популяции производственного штамма углсводородокисляюших дрожжей С. maltosa в рнзоплане, ризосфере, филлосфере растений, в разных типах естественных нестерильных почв и почве, загрязненной нефтепродуктами, Изучены разные уровни внесения, моделирующие возможное количество попадания промышленной культуры дрож-1 жеи в окружающую среду как при нормальной эксплуатации систем очистных установок, так и при возможных аварийных ситуациях. Полученные данные показывают, что при интенсивности техногенного загрязнения завода БВК мощностью 60 тыс. т в год не наблюдается нарушения экологического' равновесия в изученных природных системах: почве, растениях. Результаты работ использованы при обосновании размеров саннтарно-защнтной зоны заводов БВК и возможности ее использования для нужд сельского хозяйства.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на конференции аспирантов, 1983, г. Баку; на Всесоюзной конференции «Биологический фактор — производственная и окружающая среда —здоровье человека», г. Кириши, 1982 (ДСП); на Всесоюзной конференции «Биологический фактор — производственная и окружающая среда — здоровье человека, г. Ыовополоцк, 1984 (ДСП); на VII съезде ВМО в г, Алма-Ате, 1985.

Публикация. По теме диссертации опубликованы 6 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, полученных результатов, изложенных в 3-х главах, заключения и выводов. Работа представлена на 176 страницах машинописного текста, иллюстрирована 20 рисунками, 22 таблицами. Список литературы содержит 371 название (из них 181 на иностранных языках).

Автор выражает глубокую благодарность к. б. н. ФраЙки-' ну Г. Я., (МГУ, кафедра биофизики), д, б. н. Кожевину П. А, (МГУ, факультет почвоведения), к. б. н. Хромову-Борисову Н. И. {ЛГУ, кафедра генетики и селекции) за консультацию и помощь, оказанные при проведении, работы, а также сотрудникам института ВНИИсинтезбелок за постоянную по-

Moiiib в работе и любезно предоставленные культуры дрожжей.

1. Объекты и методы исследовании

В качестве модели разной степени интенсивности длительно действующих источников техногенного фактора дрожжей рода Candida были выбраны два завода по производству белково-нитамннпых концентратов, расположенных в различных иочвенно-клнматнческих зонах: Кстовскнй ОТ13 БВК, расположенный в южио-таежной подзоне дерново-подзолистых почв (Горьковская область) как источник большей интенсивности загрязнения (с 1973 г. по 1978 г. завод работал без систем очистки воздушных выбросов (валовой выброс клеток дрожжей'составлял — 109—Ю[0 в час) и Киришский БХЗ, расположенный в лиственно-лесной зоне серых лесных почв (Ленинградская область) как источник меньшей интенсивности загрязнения (с 1976 г. завод работал с системами очистки газовоздушных выбросов, валовой выброс , составлял 10е— 10? клдрожжей/час). В работе были использованы промышленные штаммы углсподородокисляющих дрожжей Candida maltosa ВСБ-569 и ВСБ-77-1. Частота встречаемости дрожжей в' пробах воды, воздуха, на растениях, в почве определялась в соответствии с методами, принятыми в санитарной микробиологии (Калина, 1978). Пробы отбирались на расстоянии 50—6000 м от источника выбросов по направлению господствующих ветров. Контролем служили образцы, отобранные на расстояния 6000 и ЮООО м в направлении, противоположном господствующим ветрам.

Изучение воздействия УФ излучений проводили на установках лаборатории космической биологин, кафедры биофизики МГУ и кафедре генетики н селекции ЛГУ, В качестве источника коротковолнового УФ света 254 н.ч использовали бактерицидную лампу БУФ-30, Источником монохроматического УФ света 313 им служил дифракционный снектограф ог ртутной лампы ДРШ-1000, при исследовании ближнего УФ света >-310 нм дополнительно использовали светофильтр БС-5 и охладительную продувку воздухом. Водную суспензию с концентрацией дрожжей -10в—10* кл/мл облучали в кварцевых кюветах; выживаемость определяли по.методу микрокодом»» (Корогодин, 1958). Для выявления мутагенного эффекта облученный материал высевали на богатую питательную среду с пептоном и дрожжевым автолизатом (УЛРД), а затем па селективные среды в соответствии с исследуемыми признаками (Захаров л др., 1984), Динамика дрожжевой популяции промышленных штаммов исследовалась в лабораторных экспериментах в вегетационных сосудах. Численность популяции дрожжей в почве определяли как общепринятым чашечным

методом, так н иммуиофлуоресцентиым (Мейсель, 1972; Звягинцев, Дмитриев, Кожсвин, 1978). Результаты количественного учета дрожжей обрабатывались статистически (Дмитриев, 1972). Динамика популяции промышленного штамма на посерхности листьев была изучена методом сканирующей электронной микроскопии в микроскопе ЛЭМ — 2 фирмы Лео1 (Япония). Дифференциацию зон ризосферы и ризопланы проводили с помощью специальных методов, описанных в работе Кирилловой (Кириллова и др., 1981).

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

2.1, Исследование взаимодействия системы углеводородокисляющие дрожжи (как техногенный фактор) — воздух

Исходя из положения о том, что атмосферный воздух как природная среда определяет не только переход (миграцию) загрязняющего фактора в другие природные среды, в частности, на поверхность суши, в биоту н гидросферу, но и может оказывать физико-химические воздействия на исследуемый техногенный биологический фактор, живые клетки дрожжей, мониторинг биологического фактора включал в себя наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха в изучаемых районах расположения заводов БВК, а также в модельных опытах исследование воздействия на клетки дрожжей таких факторов, как температура, степень высушивания, ультрафиолетовая радиация. -

. Таблица 1

Содержание дрожжей в атмосферном воздухе на разном удалении от источника выброса (кл/и3)

Источник - меньшей нн теней а н ости (Киришский ВХЗ) I Источник большей интенсивности (КстовскиП ОПЗ БВК)

Расстояние ог источника г-3% пасмурно, влажно, 70% + 12", солнце, влажность, 05% Расстояние от источника —5°, солнце, влажность,-60% + 18°, соли-. -це, влажность, 60%

50 200 500 700 1000 2000 6000 Контр, точка " 147±5 22 ±4 2±0,3 0,3±0,01 0 о 1±0,01 74±3 ¡2±2 1±0,2 0,2 ¿0,1 0 О я 0,22:0,01 .50 100 150 200 500 1000 . 2000 6000 Контр, точка 430±6 189±4 37 ±2 32±3 ' 19±0,4 4,5±0,3 2,1 ±0,3 0 0 152*5 94±7 26^0,8 14 ±0,6 8±0,3 2 ±0,2 О,8±0,2 0 0

Результаты определения содержания дрожжей в атмосферном воздухе, представленные в табл. 1, показывают, что содержание меток дрожжей на удалении до 500 м от менее интенсивного и до 2000 м от более интенсивного источника выброса превышает таковое контрольных точек. Отмечено увеличение дрожжевых клеток в зимний период, на расстоянии 50—200 м от источника выбросов количество живых клеток в атмосферном воздухе в зимний период в 3,5 раза (р< 0,001 ^больше, чем в летний. Исходя из того, что дрожжи*характеризуются высокой степенью выживаемости при умеренно низких температурах, и поэтому показатель встречаемости дрожжей на снежном покрове позволяет с достоверностью су-' дить о количестве дрожжевых клеток промышленного штамма, оседающего из газовоздушных выбросов на поверхность сушн (почва, снежный покров) и растений, была изучена встречаемость дрожжей на снежном покрове в районе малоинтенсивного источника загрязнения при температуре —5°С. Результаты показали, что по мере приближения к источнику выброса показатель встречаемости увеличивается с 20% в контроле до 80—90% при удалении на 50—500 м. Плотность дрожжевой популяции на снежном покрове при удалении па 50—500 м также была максимальной и достигала 6* 10а кл/м2 (табл. 2).

Таблица 2

Встречаемость дрожжей и плотности популяции на снежном покрове (КнрншскиЙ БХЗ, март 19Е0 г. — 5°С, относительная влажность 85%)

Расстояние от источника загрязнения, м Встречаемость дрожжей, % Плотность популяции дрожжей, кл/м*

50 90 5.10«

250 80 4 . 103

500 90 6-10»

1000 40 3.10*

2000, 20 ] - 10a

6000 10 ЫО3

Контроль 20 1. ю1

Исследование влияния среднезимнсй температуры (-М°С, —17°С и —22°С), среднелетней температуры (+10Х, +20°С, + 30°С), а также высушивания на выживаемость промышленного штамма С. maltosa ВСБ-509 показало, что при темпера-, туре летних месяцев обеспечивается выживаемость популяции дрожжей 80—90% в течение 48 часов, при-температуре —17°С и —22"G выживаемость составляет около 1% через 24 часа. Влияние солнечной радиации (коротковолновой УФ' свет 254 нм; средневолновой УФ. свет 313 им; длннноволно-6

вой УФ свет>310 нм, включающий в себя ir области видимого света, имитирующего солнечное излучение, достигающее поверхности Земли) было изучено.на двух штаммах С. maltosa ВСБ-569 и .ВСБ-774 по двум эффектам воздействия: ина-ктивнрующсму и мутагенному. Исследование ннактивпрую-щего воздействия показало, что при облучении коротковолно-ным УФ 254 нм LDW наблюдается- при дозе 60 Дж/мг для штамма ВСБ-77-Ги при дозе 75 Дж/м2-для. ВСБ-569. -Доза 90 Дж/м2 .обеспечивает инактивацию клеток изучаемых штаммов (рис. 1). Эти результаты согласуются с данными других авторов, полученными ранее при изучении воздействия УФ данной длины па различные микроорганизмы (Самойлова, 1957, Смит, Хэнеуолт, 1972). При облучении средневолновым УФ светом 313 км LD^ наблюдали при дозе 27-Ю2 Дж/м2 для штамма ВСБ-774 н при дозе 36 • 102 Дж/м2—для ВСБ-569. При дозе облучения *15 • Ï02 Дж/м2 клетки дрожжей обоих штаммов инактивнровались (рис. 2). Анализ дозовых кривых показывает, что чувствительность изученных дрожжей аналогична таковой, определенной для С. guitlîermondii ..и С. tropicalis Фрайкпным Г. Я. (Fraikin et.al., 1977); При облучении длинами волн больше 310 нм, что соответствует спектру солнечного излучения, полученная- зависимость эффекта инактивации от увеличения дозы облучения представлена на рксунке.(рис. 3). При экспозиции 60 минут клетки обоих штаммов полностью ипактивнровалнсъ LDM для штамма ВСБ-774 — '10 минут, для штамма ВСБ-569 — 50 минут. Полученные данные показывают, что ВСБ-569 природный штамм при всех исследованных дозах но степени выживаемости является более устойчивым к УФ облучению, чем индуцированный мутант штамм ВСБ-771, что подтверждают результаты других авторов (Градова, Робышева,- 1980), Таким образом, проведенные исследования. показывают, что солнечная радиация является важным экологическим фактором, оказывающим летальное воздействие на техногенный фактор, промышленные штаммы углеводородокисляющих дрожжей.

Мутагенное воздействие УФ на-промышленные штаммы' дрожжей Candida inaliosa изучено по ряду признаков: морфологических изменении; способности к ассимиляции растворимого крахмала и раффинозы, к сбраживанию раффинозы, признакам, несвойственным для "вида С. maltosa; устойчивости к нистатину; возможность получения ауксотрофных аде-нинзависнмых мутантов и дыхательных мутанов типа «petite». Выбор изучаемых признаков, помимо модели для изучения мутабнлъностн, был продиктован и некоторыми практическими аспектами, в частности, выявлением возможности изменчивости промышленных штаммов по признакам, определяющим видовую принадлежность дрожжей р. Candida, что важ-

но при идентификации штамма-продуцента в природных средах, а также возможность получения мутантов, устойчивых к нистатину, препарату, широко применяемому в медицинской практике для лечения кандидомнкозов (Haushccr, Fisher, 1978). '

При всех исследованных дозах и спектрах излучений не было получено устойчивых морфологически измененных форм изученных штаммов с частотой до 10-в, не выявлено стабильных мутантов по данным признакам по способности ассимилировать раффинозу и растворимый крахмал, а также сбраживать раффинозу с частотой 2*10~е. Эти результаты подтверждают данные Наумова Г, И. (1985) о крайне низкой частоте мутаций дрожжей по дифференцирующим, диагностическим признакам вида, находящимся под контролем генома. Не было получено также устойчивых к нистатину {концентрации 100, 200 и 300 ед/мл) индуцированных мутантов с частотой 10~8, что имеет практическое значение, поскольку свидетельствует о низкой частоте индуцированных мутации промышленных штаммов но данному гигиенически важному признаку. В целях определения мутабнльности изучаемых дрожжей под действием УФ лучей была изучена возможность появления ауксотрофных и дыхательных мутантов, получение которых под действием УФ света хорошо изучено для дрожжей р. Saccharomyces (Захаров и др., 1980). Показано, что частота мутации для штамма ВСБ-569 по данным признакам выше, чем по другим изученным признакам. Так, под действием УФ 254 им были получены дыхательные мутанты с частотой 17* Ю-8, а аденинзавнеимые — с частотой г-К)-3.

Таким, образом, проведенные исследования в районе расположения двух заводов БВК, позволили достоверно определить практическое влияние на природные биоценозы длительного (в течение 5—6 лет) непрерывного воздействия техногенного фактора — углеводородокисляющнх дрожжей при разной интенсивности поступления в атмосферу. Показано, что клетки промышленного штамма определяются в атмосферном воздухе на расстоянии не далее 500 м от источника загрязнения, что свидетельствует о том, что атмосферный воздух оказывает многофакторное влияние па биологический техногенный "фактор — клетки дрожжей С. maltosa, с одной стороны, он определяет миграцию загрязнения между природными средами, с другой — выступает как среда, снижающая его интенсивность за счет воздействия на загрязнение фнзнко-хи-мнческих факторов, таких, как температура, влажность и солнечная радиация. 8 ■ ■

- - . 2.2. Исследование взаимодействия системы у г ле в одор о до к и с ля ю щие дрожжи (как техногенный

фактор) — почва

При изучении длительного воздействии углеводородокис-ляющих дрожжей как техногенного фактора загрязнения а системе дрожжи — ночва, проведенного в полевых условиях в районах расположения двух заводов БВК. источников загрязнения разной степени интенсивности, в качестве интег- i ральной оценки результатов взаимодействия техногенного фактора и почвы принята степень фактического загрязнения почвы как дрожжами вообще, так и промышленным штаммом Candida maltosa (табл, 3). На всех исследованных pac-

Таблица 3

Встречаемость' дрожжей в почве в районах расположения заводов БВК, |%

Источник большей интенсивности Источник меньшей интенсивности

Расстояние от источника выброса Частота встречаемости дрожжей в % Расстояние от источника выброса Частота встречаемости дрожжей в %

50 м 100 м 150 м 200 м 500 м 1000 м 2000 м 6000 м II контр, точка Зеленая зона 80 92 83 84 72 ' 76 60 52 50 50 м 200 м 500 м 700 м 1000 м 2000 м 6000 м II Koirrp, точка Будогощь 50 20 00 60 140 1 33 40 60

стояниях от легочника загрязнения количество положительных проб в почвенных образцах колебалось в пределах 50— 92% в районе источника с большей интенсивностью, 20— 60% — в районе источника с меньшей интенсивностью. Проведенный корреляционный анализ для оценки связи между частотой встречаемости дрожжей и удалением от погенцио* нального источника загрязнения показал, что коэффициент корреляции, как степень связи между расстоянием и частотой встречаемости дрожжей в почве, равен г = —0,163, что находится в пределах случайной корреляции. Показано, что в почве на удалении далее 500 м от источника выбросов раз-нон степени интенсивности отсутствует корреляция между встречаемостью дрожжей и расстоянием от источника загрязнения. Проведенная идентификация выделенных 378 штаммов дрожжей методом сравнительного изучения культураль-

них н фнзнко-биохимнческнх свойств выделенных культур со штаммом — продуцентом, а также методом прямой имму-нофлуорссценцнн с меченой антисывороткой показала, что только 1% виделснных^из. почвы дрожжевых культур от общей выборки .составили штаммы,- "идентичные промышленно-;ному. Поскольку;.встречаемость популяции определяется не только способами и.путями ее миграции, но и процессами •размножения н.отмирания в конкретном природном местообитании, и скорость отмирания, является одним из важнейших показателей, определяющих^ возможность техногенного микробного загрязнения окружающей среды, была проведена серия экспериментов по изучению динамики популяции промышленного штамма дрожжей, как «аллохтонной» микрофлоры для данного природного местообитания. Динамика численности популяции промышленного штамма ВСБ-569 была изучена в нестерильной почве :в зависимости от плотности дрожжевой популяции, типа почвы, одно- и многоразового внесения в полевых п лабораторных условиях.

Исследование удельной: скорости уменьшения численности популяции па примере нестерильного чернозема показало, что уровень популяции при внесении I О3 н }О9 кл/г почвы снижался со скоростью ц около 0,03 час-'^расчетное время полужизни популяции-состЪвило примерно 23 часа )

(рпс.^). Тенденции" популяции к стабилизации численности выявить не удалось. Отмеченная закономерность подтвердилась и в опытах с дерново-подзолистой и серо-бурой почвами. Динамика численности популяции промышленного штамма при одноразовом внесении на уровне 10® и 10® клеток/г почвы на примере чернозема; дерново-подзолистой и серо-бурой почв характеризовалась тенденцией к.снижению популя-цнонной плотности во всех вариантах опыта. Прн этом чем выше уровень].внесения популяции, тем более . высокая скорость характеризует процессы гибели. К 20-м суткам численность популяции при . внесении 10* кл/г. снизилась почти на 4 порядка; при внесении 10е: кл/г — почти на 2 порядка. Скорость гибели возрастает, в ряду дерново-подзолистая, чернозем, серо-бурая почва (рис. 5). Исходя из того положения, что в реальных условиях промышленного производства кормовых дрожжей наблюдается постоянное поступление клеток в почву из газовоздушных-выбросов, а также возможно периодическое поступление при аварийных ситуациях на производстве, в модельных опытах*.'популяцию промышленного штамма вносили в почву , дву- и трехкратно с заведомо высоким уровнем внесения. Так^ при 2-кратном внесении в" дерново-подзолистую почву при каждом внесении поступало равное количество клеток дрожжей-4 * 103 кл/г почвы (рис. 6).

При периодическом трехкратном внесении (2-Ю9 кл/г почвы) численность популяции удавалось поддержать на относительно высоком уровне 10® кл/г почвы в течение опыта (табл. 4).

Таблица 4

Динамика популяции при периодическом (3-кратноч) поступлении клеток в почву (плотность популяции 2, 10® кл/г)

Срок внесения

Численность через Удельная скорость неделю после внесения изменения плотности _(кл/г почвы)_популяции (ч-1) ,

7 дней 14 дней

6,5. 10» 3,0. 10» 2,0.10®

—0,007 —0,011 —0,0 И

Однако данные показывают, что самоочшцающая способность почв велика, с каждым новым циклом загрязнения почвы скорость отмирания популяции возрастает от первого цикла до третьего.от (¿=0,0067 до 0,0136 ч-1. Полученные результаты подтверждают то, что нестерильная почва для изучаемого микробного загрязнения выступает в качестве биофильтра как при одно-, так и многократном его поступлении. Для подтверждения этого вывода был проведен усложненный модельный эксперимент в лабораторных условиях с почвой, загрязненной нефтепродуктами, поскольку известно, что большое число активно усваивающих ;углеводородокисляющих дрожжей выделено из почв нефтепромысловых районов н почв, загрязненных нефтепродуктами. (Градова и др., 1971; ТакаЬаэ-■ Ы е1 а1., 1965). Динамика численности дрожжевой популяции при внесении на уровне 109 и 10е кл/г почвы в нестерильную почву, загрязненную нефтепродуктами, характеризовалась тенденцией к снижению в обоих вариантах. Таким образом, во всех изученных опытах не удалось зарегистрировать стабилизацию численности привнесенной популяции промышленного штамма дрожжей в почву, что позволяет сделать вывод о неприспособленности данных микроорганизмов к обитанию в этих средах и дает возможность рассматривать промышленные штаммы углеводородокисляющих дрожжей как «аллох-тонную» популяцию, несвойственную почве. При этом отмечено, что при высокой «нагрузке» на нестерильные почвы способность к самоочищению увеличивается, природная система стремится к стабильности гомсостаза. Поскольку при изучении динамики численности промышленного штамма не наблюдался так называемый «групповой» или «кооперативный эффект» (Печуркпн, 1978), то можно предполагать, что при высоких уровнях популяцнонной плотности регуляции динамики определяется другим механизмом элиминации, ме-

ханнзмом хищник — жертва (очевидно, простейшие — дрожжи), при низких уровнях привнесенной плотности популяции— внутрипопуляционным механизмом, конкуренцией за источник питания (Звягинцев и др.; 1981).

2.3. Исследование взаимодействия системы углеводородокисляющие дрожжи (как техногонный фактор) — растення

Экспериментальные исследования по изучению степенн загрязнения растений, проведенные в полевых условиях в районах расположения заводов БВК (табл. 5), показали, что ко-

Таблиц а 5

Встречаемость дрожжей в филлосфере растений при длительном воздействии техногенного фактора различной степени интенсивности, %

Расстояние от источника выброса■

Источник меньшей интенсивности выброса

Источник большей интенсивности

выброса

50 М ; 100 м : ; 150 м ;•■ ■

200 м

500 м:

700 м 1000 м 2000 м ! ..' €000 'м [ Контрольная точка Контрольная точка Еудогошь

20 60 20 10 10 33

to 20 30 40 40

20 30 30 20 '

эффициент корреляции, как степень связи между расстоянием и частотой встречаемости iia листьях, равен г = —0,169, что находится в пределах случайной" ошибки. Представленные результаты свидетельствуют о некоторой тенденции к увеличению встречаемости дрожжей в фпллосфере растений. при приближении к источнику на расстоянии 100—500 м. Наблюдения за развитием''дрожжевой популяции в фпллосфере клевера, проведенные в полевом мелкоделяночном опыте, показали, что приживание и увеличение численности дрожжевой популяции на листьях клевера не наблюдалось в течение 14 дней. При наблюдении за динамикой популяции в течение 12 месяцев (в сроки ! час после внесения, через 3,.7, 14,20 суток, 2 месяца, 4, 8 и 12 месяцев) при одноразовом массивном внесении (плотность 108 кл/почвы) в полевых условиях в дер ново-подзолистой почве, в ризосфере и ризоплане, проведенного при использовании методов прямой иммунофлу--оресценции и метода Холодного (стекла обрастания), не выявлено увеличения численности популяции промышленного 12

штамма по сезонам года (рис, 7). Через 2 подели после пне* сения дрожжевой популяции в почве было отмечено увели1 ¡с нне длины мицелии почвенных грибов и численности почвен* ных бактерий, что, по-видимому, связано с утилизацией этими организмами органических соединений отмираний дрожжевой биомассы. Через год после внесения численность попу-1 ляцин дрожжей в почве снизилась до уровня 10* клеток на г почвы, который не превышал уровня собственно-почвенных дрожжей (Ш3—104 кл/г) в почвах различных типов (Марченко, 1980) (табл. 6). В лабораторных опытах показано, что

Таблица 6

Численность дрожжей через год л осле внесения их в почву на высоком уровне популяциониой плотности (10е кл/г почвы)

Вариант опыта Источник большей интенсивности выбросов Источник меньшей интенсивности выбросов

К (контроль) Р (растения) Д (дрожжи) ДР (дрожжи, растения) 1,62 ♦ 10* 3,50. 10* 6,50. |] О1 4,06. 10! 1,00.101 2,62.10' 1,75 .10* 3,25.101

численность дрожжезой популяции при начальных уровнях внесения 10е н 10э клеток/г почвы в дер ново-подзолистую почву, засеянную ячменем, постоянно снижалась как в ризосфере, так и в ризоплане и к 60-м суткам составляла 106—Ю5 и 10*—103 кл/г ночвы соответственно уровням внесення (рис. 8).

ВЫВОДЫ

1. При изучении системы штаммы у г лс вод ор о до к 11 с л я ю щ и х дрожжей (как техногенный,фактор) — почва:

— дрожжи обнаруживаются в атмосферном воздухе на расстоянии до 500 и 700 м от изученных постоянно действующих источников загрязнения разной степени интенсивности, 10®—Ю7 и 1СР—1010 клеток/час соответственно. Степень загрязнения атмосферного воздуха увеличивается при снижении солнечной радиации и повышении влажности воздуха;

— установлены летальные дозы, 1.0<>9 УФ спектра солнечной радиации 254 нм, 313 им и больше 310 нм облучения на дрожжи, равные соответственно 60—75 Дж/м2, 27*102 — 36' 10® Дж/м3 и при экспозиции 40—50 минут; ■

— определены пороговые показатели температуры и степени высушивания на выживаемость дрожжевоой популяции, 1Л>6Э при температуре —17—22°С составила 24 часа, а при влажности.5% — 45 минут;

— не выявлено-" индуцированных - УФ (длиной волны 254 им, 313 нм 'и;более 310 нм) " мутаций с частотой' выше Ю-8 по морфологическим признакам,, признакам усвоения раффинозы' п растворимого крахмала, а также сбраживания рафиннозы, несвойственных данному виду, устойчивости к нистатину в дозе выше'100 ед/мл.~ - * ;

2. При изучении системы штаммы углеводородокисляющих дрожжей (как техногенный фактор) — почва:

— частота встречаемости дрожжей в почвах при длительном воздействии техногенного фактора (на модели двух заводов БВК) зависит от интенсивности загрязнения только на расстоянии до 500 м,г Коэффициент корреляции встречаемости дрожжей в контрольной точке и на удалении свыше 500 м от источников разной степени интенсивности находится в пределах случайной ошибки;

— снижение плотности дрожжевой популяции в разных, типах почв и в почве,^загрязненной нефтепродуктами, при однократном и многократном ее внесении на уровне 10е и 109 кл/г почвы; •■■''■■ .-... ' ^ .

— отсутствие увеличения и стабилизации численности дрожжевой популяции при однократном ее внесении при круглогодичном наблюдении. В начальные периоды, при ий-' тенен в пом отмнранщгдрожжевой биомассы, отмечено увеличение численности почвенных бактерий и длины мицелия' грн-бои; ::v ■ "."

— более высокому уровню внесения дрожжевой популяции (i0s—!0Э кл/г почвы) соответствует большая скорость ее отмирания, которая при одинаковой влажности зависит от типа почвы и увеличивается в .ряду изученных типов — дерново-подзолистой, чернозема и серо-бурой.

3. При изучении системы углсводородокнеляющне дрожжи (как,техногенный фактор) — растение: ' - — показано отсутствие корреляционной зависимости между показателями встречаемости в филлосфере действующего техногенного фактора-разной степени интенсивности и удаления от источника на расстояние от 50 до 6000 м; ' — показано отсутствие стабилизации и увеличения численности дрожжевой популяции в филлосфере, ризосфере и ризо-плане при одно- и многократном внесении популяции на уровне 10s н 10° кл/г. у ' ;

Материалы диссертации опубликованы а работах:

К Га д ж »ев а В. И. К" вопросу о выживаемости дрожжей p. Candida в серо-бурых почвах Лпшерона.// Сб. науч.. тр. асш«р. ко-нф. — Баку: Элм, 1984. — С. 73—74. ' ... у

2, Градова Н. Б..'Ф ра йи и н Г. Я. Гаджиева В. И. Действие ультрафиолетовой радиации на углеводород окисляющие дрожжи p. Candl-

¿л//Сб. лауч. тр. Биологический фактор — производственная и окружающая среда — здоровье человека, — 1984. — С. 146—147.

3. Загрязнение почв дрожжами р. СагкМа/Кожевин П. А., Кочки-на Г, А,, Кириллова Н, П., Градом Н. Б„ Зайцев С. А., Гаджнсва В, И. // Почвоведение. — 1982, — «V» 11,— С. 67—71.

4. Изучение динамики популяции производственного штамма углевод ородскис лающих дрожжей в микробном ненозе почв / Градова Н. Б., Гад ж лева В. Ич Зайцев С. А„ Кожевн« П. А, Кочкилз Т. А.//Сб. науч. тр. Биологический фактор — производственная и окружающая среда — здоровье человека. — 1982. — С. 65.

5. Не мал лов Н. М,, Гад ж не в а В. И., Гасаиоаа М. Г. Коэффициент минерализации углеводородов как показатель са моочнщаюшей способности нефтезагрязненных почв и эффективности применяемых методов их рекультивации. // Изо, АН Азерб. ССР. Сер.- биол, — 1984. — Й4 в. — С. 76—85.

6. И с м а н .1 о в Н. М., Гаджнева В. Ич Ма м е д ь я р о в М, А. Зондирование углеводородокисляюишми микроорганизмами комплекса почвенных микроорганизмов в серо-бурой неф геза грязнен ной почве в связи с ей рекультивацией,//Сб, науч. тр. Экология, геохимическая деятельность микроорганизмов и охрана окружающей среды,— Алма-Ата: Наука, 1985. — Т. 6, — С. 74,

l*vV .*Л »b- l ;, ; ■ : ■ ■ - - ' y,**«*}

P«c¿- ЛнпаопЕа численности С. Рис.б. ,"ппт?па чпслонпсстп по. ; о 4Gp::one?ío пулпппи прн.псрдагпчос-" : <1).дсрпооо-гтогзолпс1оп. . ' ЕОП (¿-X Ш»П011)ПЙССС-" -•i-(¿ya соро-ЗуроП (ü) ne-ппл Cnnoit.bctb популя-: У ; cteptmbfiux почшх прп уоовсях цпп ***№ кл/г почва; ' ипосепия: 1,2,2 - упоропь • впесепяя популяции iov гл/г > no^Dtí; - уровень

»-..л*;;

'a- <

>Щ<^^ -S >

Ч УД'-"', ''""'V 'V:^;-Д ; J V-':- ^ V ¿ ■■-v".;

ni • • ' f f i ■ * у", г ' f <* :,;. ■? : . ' . с '

| s.

■ -

fy-^J-v-w-^v-; ^ - " Г-r í B1ÎJ УрОПСНЬ; v-^' " ^^ • л" ■

.-''У,'."- ; ' '"у-'!'. \ * виеселпя' популяции - - .

^Xiß vz/r ПОЧВИ :^ J/ v^

У. V' к ^'Vi о' ó;^ -V:^

Объем 1 п. л.