Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Видовое разнообразие и характеристика грибов рода Chaetomium

ВАК РФ 03.02.12, Микология

Автореферат диссертации по теме "Видовое разнообразие и характеристика грибов рода Chaetomium"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

дм*

005013719 ЛИННИК

Мария Александровна

ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА ГРИБОВ РОДА СНАЕТОМШМ

Специальность 03.02.12 - «Микология»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 5 [;'1Д? Ш

Москва 2012

005013719

Работа выполнена на кафедре микологии и альгологии биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Прохоров Владимир Петрович Официальные оппоненты: доктор биологических наук, в.н.с.

Марфенина Ольга Евгеньевна доктор биологических наук, профессор Бибикова Маргарита Васильевна

Ведущая организация:

Всероссийский НИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства (ВНИИЛ)

Защита состоится 13 апреля 2011 года в 15 час. 30 мин. на заседании Диссертационного совета Д 501.001.46 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991 Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, МГУ имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, аудитория М-1, тел./факс (495)939-39-70.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Отзывы (в двух экземплярах) просим направлять по адресу: 119991 Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, МГУ, Биологический факультет, Кафедра растений, ученому секретарю Диссертационного совета Д501.001.46. Факс (495) 939-39-70.

Автореферат разослан_2012 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

Кандидат биологических наук М.А. Гусаковская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Род Chaetomium является одним из наиболее крупных среди аскомицетов. Большинство представителей рода -сапротрофы, обитающие на разлагающихся остатках растительного происхождения, семенах, в ризосфере, на помете животных, в почве и в водоемах (Черепанова, 1089; Bockhary, Parvez, 1995; Lorenzo 1998; Прохоров, Армейская, 2001; Piontelli et al., 2006; Линник, Прохоров, 2008).

В связи со способностью разрушать различные материалы и изделия, содержащие целлюлозу, виды р. Chaetomium представляют интерес как биодеструкторы, вызывающие порчу продуктов пищевой и текстильной промышленности, предметов изобразительного и прикладного искусства и книг в книгохранилищах (Ребрикова, Сизова, 1975; Нюкша, 1994; Fogle et al., 2007). Грибы p. Chaetomium представляют интерес в качестве потенциальных агентов биологического контроля, продуцентов перспективных целлюлозолитических ферментов, а также как источник новых метаболитов в фармакологической промышленности и сельском хозяйстве (Nielsen et al., 1999; Wicklow, Gloer, 1999; Burtseva et al., 2000; Abbott, 2002; Ohtsuki et al, 2003; Saito et al., 2003; Strobel et al., 2003; Gao et al. 2005, Sun et al, 2006; Fogle et al, 2007, 2008; Kapoor et al, 2010; Deshmukh et al, 2010).

Аскомицеты p. Chaetomium являются удобной моделью для исследования стадий и характера разрушения различных целлюлозосодержащих материалов, в том числе бумаги, тестирования биоцидных препаратов, изучения развития сообществ, образуемых микромицетами, бактериями и беспозвоночными животными.

Видовая идентификация грибов р. Chaetomium представляет значительные трудности, существует множество спорных и неоднозначных моментов в его систематике. Исследования видового разнообразия грибов р. Chaetomium на территории России немногочисленны (Сергеева, 1956; Черепанова, 1989).

Цель работы: изучение видового разнообразия, культурально-морфологических и биодеструктивных характеристик грибов р. СЬ.ае1отшт. Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследование видового разнообразия р. СНаеШтшт в образцах помета и растительных остатков, собранных на территории России и сопредельных стран.

2. Анализ представленности видов р. СИаеШтшт в образцах.

3. Создание коллекции изолятов р. СИае^тшт.

4. Изучение морфолого-культуральных характеристик изолятов на стандартных средах СА и КГА.

5. Оценка биодеструктивных свойств изолятов р. Скае^тшт.

6. Изучение и оценка развития грибов р. САае/от/ит на реставрационной бумаге.

7. Исследование влияния препаратов с наночастицами серебра марки А£Бион на деструктивные свойства грибов р. ОгаМотшт и подбор наиболее эффективного из них для защиты реставрационной бумаги.

Научная новизна и практическая значимость. Впервые был проведен комплексный анализ морфолого-культуральных и биодеструктивных характеристик видов р. Оше^тшт, обнаруженных на территории России, и изучено их распространение, в первую очередь в Московской области. Получены данные по качественному и количественному составу р. С(1ае(отшт преимущественно на помете животных.

Впервые исследовано развитие видов р. Огаеготшт на разных типах реставрационной бумаги, установлены критерии, по которым можно сравнивать интенсивность развития плодовых тел аскомицетов на этих материалах, что важно для адекватной оценки биостойкости бумаги и разработки методов ее защиты от сумчатых мицелиальных грибов.

Впервые изучено влияние новой группы перспективных биоцидов с наночастицами серебра А§Бион на деструктивные свойства грибов р.

Chaetomium, что имеет важное практическое значение для защиты целлюлозосодержащих материалов, и открывает путь к дальнейшим исследованиям способов обработки, хранения, защиты с применением новых препаратов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на IV Международной конференции молодых ученых «Биоразнообразие. Экология. Адаптация. Эволюция» (Одесса, 16-19 сентября 2009 г.); на IV Международной научно-практической конференции, 20-22 октября 2009 г. «Сохранность и доступность культурных и исторических памятников. Современные подходы» (Санкт-Петербург, 2010г.); на заседании кафедры микологии и альгологии МГУ им. М.В. Ломоносова в 2011 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 4 статьи в издательствах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, включающей описание материалов, методов и результатов работы, выводов. Диссертация изложена на 194 страницах, содержит 69 иллюстраций (рисунки, таблицы). Список литературы включает 150 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Обзор литературы

В обзоре литературы приведены сведения по распространению, систематике, эколого-физиологическим характеристикам грибов р. Chaetomium, их значению в природе и жизни человека, а также описаны методы выделения и культивирования этих аскомицетов.

Глава II. Материалы и методы

Изучение видового разнообразия грибов p. Chaetomium проводили при помощи стандартного метода влажных камер (Keyworth, 1951). Всего исследовано 630 образцов помета и растительных остатков из материалов, хранящихся на кафедре микологии и альгологии МГУ им. М.В. Ломоносова.

Большая часть исследованных образцов представлена пометом травоядных животных (535 образцов), в первую очередь копытных (364 образца). Кроме того, было исследовано 44 образца растительных остатков и 2 образца пораженных грибами архивных документов. Места сбора образцов отмечены на карте (рис. 1).

Анализ представленности видов р. Скае(от1ит в образцах проводили в три этапа: 1) оценка видового состава во всех исследованных образцах; 2) анализ по субстратам; 3) анализ по всем регионам, и отдельно по Московской области; 4) анализ совместно произрастающих во влажных камерах видов р. СИаеЮтшт и оценка сопряженности видов. Общую встречаемость вида определяли по отношению числа образцов с данным видом к общему числу образцов с грибами р. Скае1отшт. Встречаемость вида на данном субстрате оценивали по отношению числа образцов с этим видом к общему числу образцов субстрата. Коэффициент сопряженности вычисляли по формуле

видов (критическое значение ^ = 3,84), а - число влажных камер, где обнаружен 1-ый вид; b - число влажных камер, где обнаружен 2-ой вид; с -число влажных камер, где не обнаружен 1-ый вид; d- число влажных камер, где не обнаружен 2-ой вид; N - общее число исследованных влажных камер (Миркин и др., 1989). Сопряженность рассчитывали для тех видов, которые наиболее часто развивались во влажных камерах совместно. Обсчет данных производили в программе Microsoft Office Excel 2007.

Получение и условия хранения изолятов p. Chaetomium. Для получения чистых культур проводили отсев массы аскоспор, вышедших из устья зрелого перитеция, на питательную среду (СА, среда Чапека с бумагой, КГ А) с антибиотиком (2 мл 4% гентамицина сульфата на 500 мл среды). Культуры хранили на косяках при комнатной температуре.

где К - коэффициент сопряженности видов; % - критерий сопряженности

Рис. 1. Места сбора образцов (цифрами отмечено количество исследованных образцов с каждой территории)

Исследование морфолого-культуральных характеристик изолятов р. СИаМотшт включало сравнительный анализ морфологии плодовых тел, динамики скорости роста и макроморфологии колоний 31 изолята 19 видов р. СкаеЮтшт на питательных средах сусло-агар (СА) и картофельно-глюкозный агар (КГА), с добавлением бумаги в качестве источника целлюлозы и без нее. Инокулюм грибов вносили одним уколом в центр чашки Петри, грибы инкубировали при оптимальной температуре 25°С в течение 24 суток. Число повторностей составляло 3-5 чашек.

Деструктивные способности изолятов. Определение степени разрушения бумаги изолятами р. Скае^тшт было проведено с использованием модифицированного метода, описанного у В.И. Билай (Билай, 1972). Исследовано 45 изолятов 19 видов р. СИае1отшт. Образцы бумаги размером 50 х 15 мм помещали в чашки Петри со средой Чапека без сахарозы, по два образца на чашку, инокулюм вносили в центр чашки и инкубировали их при температуре 25°С в течение 3 недель. Степень деструкции бумаги грибами оценивали по потере массы образцов после инкубирования. Число повторностей составляло 10-16 образцов. В качестве целлюлозосодержащего материала использовали акварельную бумагу, т.к. она достаточно плотная, гигроскопичная и удобная для очистки от плодовых тел грибов.

Для оценки развития грибов на реставрационной бумаге

использовали 5 типов бумаги, часто применяемой при реставрационных работах - японская КОги, массой 9 г/м2 (далее как японская); реставрационная ЦНИИБ, беленая, массой 70 г/м2, и тонированная, массой 77 г/м2 (далее как правдинская 1 и правдинская 2, соответственно); форзацная, массой 120 г/м2; микалентная, массой 20 г/м2.

В качестве тест-культур использовали активно образующие плодовые тела изоляты видов С. сосММйез С1, С2 и С. globosum СИ, выделенные из растительных остатков и пораженных архивных документов. Грибы инокулировали методом прямого посева в центр чашки Петри с минеральной

средой Чапека и двумя стерильными образцами бумаги размером 50 х 20 мм. Визуальную оценку развития колоний и сравнительный анализ интенсивности обрастания бумаги плодовыми телами проводили через 2 недели. Интенсивность обрастания определяли экспериментально путем подсчета среднего количества плодовых тел на 1 см2 каждого образца бумаги. Активность развития плодовых тел грибов на образцах оценивали по отношению интенсивности обрастания к удельной массе бумаги. Т.е. чем выше это отношение, тем ниже устойчивость бумаги к грибам и выше активность развития их плодовых тел на ее поверхности.

Оценка влияния препаратов AgБиoн на деструктивные свойства грибов р. СЯае^тшт. Было изучено влияние 3 препаратов марки АдБион представляющих собой 0,045% растворы наночастиц серебра в разных растворителях: AgБиoн-l - в изооктане; AgБиoн-2 - в воде; А§Бион-3 - в смеси воды и этилового спирта (1 : 1). Наночастицы имеют сферическую форму и размер 9-15 нм. Образцы бумаги предварительно выдерживали в 5% растворах препаратов и, для контроля, в соответствующих растворителях. Действие препаратов оценивали по потере массы бумаги способом, примененным для изучения биодеструктивных способностей изолятов. Повторность для каждого раствора составляла 10 чашек. В качестве тест-культуры использовали изолят С. сос/г/юи/ез С1.

С целью исследования влияния препарата AgБиoн-2 на деструктивные свойства грибов р. СИаМотшт в отношении реставрационной бумаги использовали препараты с концентрацией действующего вещества 10^% (5% раствор исходного препарата) и 2><10"5% (1% раствор). Эффективность препарата оценивали по 5 балльной шкале: 0 - отсутствие заметного ингибирующего действия, плодовые тела плотно обрастают поверхность образца; 1 - слабо выраженное влияние, плодовые тела формируются неравномерно; 2 - влияние слабое, плодовые тела развиваются локально; 3 -сильное действие, образуются единичные плодовые тела; 4 - максимальный ингибирующий эффект, плодовые тела отсутствуют.

Глава III. Результаты и обсуждение

3.1. Аннотированный список видов р. Chaetomium. Представлен аннотированный список 24 видов р. Chaetomium с описаниями, сведениями о распространении в мире и сравнительными таблицами морфолого-культуральных характеристик для отдельных видов с неясным систематическим положением. Кроме выявленных в результате проведенного исследования 19 видов, в список включено еще 5 видов, отмеченных в более ранних работах (Линник, Прохоров, 2008, 2009).

3.2. Анализ встречаемости видов р. Chaetomium

3.2.1. Анализ видового состава во всех образцах. Плодовые тела грибов р. Chaetomium были обнаружены в 52,5% исследованных образцов (331 из 630). Всего изолировано и идентифицировано 19 видов: С. anahelicinum, С. atrobrunneum, С. bostrychodes, С. cochlioides, С. cuniculorum, С. dolichotrichum, С. elatum, С. fibripilium, С. fuñicóla, С. gangligerum, С. globosum, С. тигогит, С. olivaceum, С. perlucidum, С. rectum, С. senegalense, С. subspirale, С. tenuissimum, С. trilaterale. Преобладали виды С. globosum (30,5%), С. тигогит (28,4%) и С. cochlioides (26,3%), часто встречались - С. bostrychodes (20,5%), С. fuñicóla (12,4%) и С. dolichotrichum (12,7%), остальные выявленные виды были обнаружены менее чем в 4% исследованных образцов и отмечены как редкие (рис. 2).

Обильное развитие перитециев во влажных камерах было характерно для видов С. fibripilium, С. gangligerum, С. trilaterale, С. bostrychodes, С. rectum, С. globosum, С. cochlioides, С. fuñicóla, С. dolichotrichum. Последние 5 видов не только активно формировали плодовые тела на поверхности копром, но колонизировали фильтровальную бумагу, часто занимая почти все пространство внутри чашки. Благодаря способности к быстрому и активному развитию перитециев эти виды, очевидно, быстро распространяются, осваивая новые субстраты, что объясняет высокую встречаемость большинства из них в природе.

Встречаемость видов р. СЛаеГотшт во всех образцах и в Московской области

в Встречаемость видов во всех образцах, % ■ Встречаемость видов в МО, % Рис. 2. Общая встречаемость видов р. Скае^тшт и в образцах из Московской области (МО)

3.2.2. Анализ видового состава р. СкаеШйит по субстратам. Грибы р. СИавЮтшт, наряду с некоторыми другими аскомицетами, такими как Ройоярога, Брогогт1а и Брогогт1е11а (Прохоров, Армейская, 2001), являются важными компонентами копротрофных сообществ, и, по предварительным данным, частота их обнаружения на помете на порядок выше, чем на опаде (Прохоров, Линник, 2008). Поэтому большинство исследованных образцов было представлено пометом животных из различных систематических групп (табл. 1). Встречамость грибов р. Скае1отшт варьировала незначительно и была максимальной на помете зайцеобразных (58,5%), что согласуется с данными К. Ларсен (Ьагееп, 1971).

В целом, по результатам исследования можно отметить, что часто встречаемыми на помете животных всех изученных групп были С. Ьо51гус1го<Ле$, С. сосЫшйез, С. §1оЬозит, С. тигогит. Таким образом, эти виды характеризовались распространением на широком спектре субстратов, включавшим помет разных видов зайцеобразных, грызунов, копытных,

хищных и птиц. Среди перечисленных видов доминировали С. тигогит - на помете зайцеобразных и копытных, С. ЪоБ^скоёез - на помете грызунов и птиц, и С. globosum - на помете хищных (табл. 1).

Таблица 1. Встречаемость видов р. Скае1отшт в образцах с пометом

Виды Встречаемость видов р. Скае1отшт на разных типах помета, %

Зайцеобразные (65) Грызуны (24) Копытные (364) Хищные (19) Птицы (63)

С. bostrychodes 13,85 25,00 10,71 5,26 т,бз

С. cochlioides 10,77 20,83 13,74 12,70

С. cuniculorum 3,08 1,37

С. dolichotrichum 6,15 4,17 6,59 5,26 3,17

С. elaíum 3,08 4,17 0,27 3,17

С. fibripilium 1,59

С. fuñicóla 7,69 6,04 5,26 4,76

С. atrobrunneum 0,82

С. gangligerum 0,27

С. globosum 13,85 16,00 14,56 21,05 11,11

С. тигогит 20,ОЙ 16,00 [15,66 15,79 11,11

С. olivaceum 0,55

С. perlucidum 1,10

С. subspirale 0,27

С. rectum 1,54 4,00 1,37 4,76

С. senegalense 0,82

С. tenuissimum 3,08 0,55

С. írilaterale 4,62 0,55

Всего Chaetomium 58,50 54,20 52,20 57,90 47,60

*В скобках указано общее число образцов с пометом животных из данной систематической группы.

С целью оценки субстратной приуроченности был проведен анализ встречаемости видов р. Скае^тшт для помета животных, наиболее широко представленных, во-первых, во всех исследованных образцах с пометом (535 образцов) и, во-вторых, в образцах из Москвы и Московской области (289 образцов) (рис. 3).

Во всех исследованных образцах наиболее широко представлен был помет домашних животных козы, коровы, лошади и диких зайца и лося, а в образцах из Московской области - только козы и коровы. В результате

10

проведенного анализа были установлены наиболее часто обнаруживаемые виды р. Chaetomium на экскрементах этих животных. На помете козы во всех образцах и в образцах из Московской области доминировали виды С. тигогит и С. bostrychodes; на помете коровы - С. тигогит. На помете зайца и лошади наиболее часто встречаемым был С. globosum, а лося - С. globosum и С. fuñicóla (рис. 3).

Встречаемость видов р. Chaetomium на помете % отдельных животных

■ лошадь "заяц корова «коза "лось

Рис. 3. Встречаемость видов р. Скаеютшт на помете отдельных животных во всех исследованных образцах

Более богатым по числу выявленных видов р. СНае1огп1ит оказался помет диких животных по сравнению с домашними, несмотря на то, что количество исследованных образцов с пометом последних было почти в 2 раза выше (рис. 4). Очевидно, более низкое видовое разнообразие р. СИавЮтшт в образцах помета домашних животных обусловлено сравнительно более бедной кормовой базой и ограниченностью территории выпаса.

С. atrobrunneum С. bostrychodes С. cochlioides С. cunlculorum С. dolichotrichum С. elatum С. fuñicóla С. globosum С. murorum С. olivaceum С. perlucidum С. rectum С. senegalense С. subspirale С. tenuissimum С. trilateral

Рис. 4. Состав видов p. Chaetomium в образцах помета диких и домашних животных (в скобках указано число образцов/число выявленных видов)

3.2.3. Анализ видового состава p. Chaetomium по регионам.

Доминирующими и повсеместно распространенными на территории России и сопредельных стран (Украина, Белоруссия, Литва, Эстония, Латвия и др.) были виды С. globosum, С. cochlioides, С. murorum, С. dolichotrichum и С. fuñicóla. Вероятно, это обусловлено высокой конкурентной способностью этих грибов, связанной с активным образованием плодовых тел, высокой динамикой скорости роста, целлюлазной активностью, а также выделением токсичных метаболитов, на что указывают литературные данные и результаты исследований их морфолого-культуральных и биодеструктивных свойств (Brewer, Taylor, 1978; Di Pietro et al., 1992; Fogle et al., 2007).

Наибольшее число образцов в количестве 289 было собрано на территории Москвы и Московской области. В 57,09% из них обнаружены грибы р. Chaetomium, всего выявлено 16 видов (рис. 2). С. fibripilium, С, subspirale, С. senegalense впервые отмечены на этой территории (Кириленко, 1978; Черепанова, 1989; Прохоров, Армейская, 2001; Линник, Прохоров,

12

2008, 2009). Доминирующими видами в образцах из этого региона были С. globosum и С. тигогит, часто встречаемыми — С. bostrychodes и С. cochlioides, С. dolichotrichum и С. fuñicóla, что согласовалось с результатами по общему числу исследованных образцов (рис. 2).

3.2.4. Совместное развитие видов р. Chaetomium. В результате исследования видового разнообразия грибов р. Chaetomium во влажных камерах (ВК), было отмечено частое совместное развитие видов. В 35,3% исследованных ВК с плодовыми телами р. Chaetomium выявлено 2 и более видов этого рода. Данные по видам, совместно развивающимся в ВК, приведены в табл. 2.

Таблица 2. Виды р. Chaetomium, развивающиеся совместно

Виды -с о а 5J сип. 1 ,5 ta -с с д <5 Л Ьо mur. "о per. в 5, о g I 1 ■S

Ü и О Ü и и Ü Ü и Ü ü О U и Ü

С. bos. + + + + + + + + + + + +

С. coch. + + + + + + + + + + +

С. сип. + + + +

С. dol. + + + + + +

С. elat. + + + +

С. fun. + + + +

С. atr. +

С. glob. + + + + +

С. mur. + + + + +

*С. bos. - С. bostrychodes, С. cock - С. cochlioides, С. сип. - С. cuniculorum, С. dol. -С. dolichotrichum, С. elat. - С. elatum, С. fibr. - С. fîbripilium, С. fun. - С. fuñicóla, С. atr. - С. atrobrunneum, С. glob. - С. globosum, С. mur. - С. тигогит, С. oliv. - С. olivaceum, С. per. - С. perlucidum, С. pul. - С. pulchellum, С. rect. - С. rectum, С. sen. - С. senegalense, С. ten. - С. tenuissimum, С. tríl. - С. trilaterale

Наиболее часто относительно других видов совместно развивались 3 пары видов - С. globosum и С. cochlioides, С. fuñicóla и С. dolichotrichum, С. тигогит и С. bostrychodes. Оценка их сопряженности была проведена при помощи критерия х2- При х2<3,84 виды не сопряжены, при х2> 3,84 виды сопряжены, и в этом случае был рассчитан коэффициент сопряженности К. Для пары С. cochlioides и С. globosum %2=1,127<3,84, следовательно, эти виды не сопряжены. Для пары видов С. fuñicóla и С. dolichotrichum %2=64,23 > 3,84, К = 27,0%; для видов С. тигогит и С. bostrychodes х2=25,64> 3,84, К=17,1%.

Потеря массы образцов бумаги, %

90 ----------------- -------------

Рис. 5. Степень разрушения акварельной бумаги изолятами р. Chaetomium: Csenl-10 - С. senegalense; Colivl-10 -С. olivaceum; Ctrill-10, Ctril2-10 - С. trilaterale; Cciml-10, Ccun3-10 - C. cuniculorum; Cbos6-10, Cbos2-l 1, Cbosl-11 - C. bostrychodes; Canahl-10 - C. anahelicinum, Cgangl-10 — C. gangligerum, Cm2-10, Cm2-09 - C. murorum; Cpl-10 - C. perlucidum; Cpull-11 - C. subspirale; Celat2-10, C5, C11-I0, C7 - C. elatum\ Cfusl-10 - C. atrobrunneum; Cspl-11 -Chaetomium sp.; Cfibrl-U - C. fibripiliunv, C17, Ch4, C3, Cfl-09, Chl2, Ch5, Cftm2-10 - C. fuñicóla; Chl3, Chi, Chi4, Cdoll-10 - C. dolichotrichum; Chl3, Chi, Chi4, Cdoll-10 ~ C. dolichotrichum; CtenI-10 - C. tenuissimum; Cc4-10, Cl, C2, Cc6-10 - C. cochlioides\ C4, Cl 1, Cg6-10, Cg2-10 - C. globosum; Cr4-10, Cr2-10, C6 - C. rectum (вертикальными линиями обозначены стандартные отклонения, п=10-1б).

Таким образом, две последние пары видов были сопряжены, однако их совместная встречаемость была невысокой и составляла менее 30%.

3.3. Коллекция изолятов р. Chaetomium. Из влажных камер с поверхности растительных остатков и помета было выделено и включено в коллекцию культур аскомицетов кафедры микологии и альгологии биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (МГУ) 73 изолята 19 видов р. Chaetomium.

3.4. Морфолого-культуральная характеристика изолятов р. Chaetomium. Макроморфология и динамика скорости роста колоний, и строение плодовых тел 31 изолята 19 видов р. Chaetomium были исследованы на стандартных средах CA и КГА с бумагой и без нее. В результате отмечено, что добавление бумаги, как дополнительного источника углеродного питания, в питательную среду не оказывало заметного влияния на развитие колоний грибов. Для изучения морфологии плодовых тел видов р. Chaetomium среда КГА оказалась более удобной по сравнению с CA. Однако CA, в отличие от КГА, можно использовать для выявления пигментации, являющейся хорошим дополнительным идентификационным признаком вида С. trilaterale.

По скорости роста были выделены 2 группы грибов р. Chaetomium. В первую группу вошли изоляты видов с быстрорастущими колониями, достигающие 45 мм в диаметре в течение 10 дней, - С. cochlioides, С. globosum, С. rectum, С. olivaceum, С. tenuissimum, С. elatum, С. dolichotrichum, С. fuñicóla, С. fibripilium, Chaetomium sp. (Cspl-11). Во вторую группу, представленную умеренно растущими видами, достигающими 45 мм в течение 16-20 дней, вошли С. anahelicinum, С. bostrychodes, С. cuniculorum, С. atrobrunneum, С. gangligerum, С. тигогит, С. perlucidum, С. subspirale, С. senegalense, С. trilaterale.

Макроморфология колоний была сходна у изолятов одного вида. Однако выявлена внутривидовая и индивидуальная (внутри одного изолята) вариабельность в строении плодовых тел. Внутривидовая вариабельность

отмечена у вида С. bostrychodes, в частности изолят Cbos2-l 1 не формировал характерных спирально-закрученных волосков и отличался более вытянутыми плодовыми телами. Индивидуальная вариабельность терминальных придатков была ярко выражена у изолятов С. fuñicóla, которые формировали зрелые перитеции как с характерной развитой сетью вторичных дихотомически разветвленных придатков, так и преимущественно с первичными прямыми игловидными волосками, без сети.

Среди исследованных видов р. Chaetomium было выделено 2 группы, разграничение внутри которых на основании только морфологических и культуральных признаков достаточно затруднительно. Внутри каждой группы виды различались между собой по строению терминальных придатков, форме и размерам аскоспор, средним размерам плодовых тел. Первая группа была представлена 2 близкими видами С. fuñicóla и С. dolichotrichum, а вторая, более крупная, объединяла С. globosum, С. cochlioides, С. olivaceum, С. rectum и С. tenuissimum. Возможно, виды с морфологическими признаками соответствующими С. dolichotrichum следует рассматривать как одну из морфологических форм широко вариабельного вида С. fuñicóla, тогда как С. cochlioides, С. olivaceum, С. rectum, С. tenuissimum, вероятно, следует рассматривать, как разные морфологические формы широко вариабельного вида С. globosum. Для уточнения их систематического положения, установления филогенетических связей внутри каждой из этих групп необходимо комплексное исследование с применением методов сравнительной морфологии и молекулярной генетики.

3.5. Деструкция бумаги изолятами р. Chaetomium. По активности разрушения образцов бумаги изоляты р. Chaetomium были разделены на 3 группы - слабые, средние и сильные биодеструкторы, разрушавшие бумагу менее чем на 35%, на 35-60% и более чем на 60%, соответственно (рис. 5).

Степень разрушения бумаги грибами значительно варьировала в зависимости от индивидуальных характеристик изолятов, и была

максимальной у изолятов С. dolichotrichum Cdoll-10 и С. rectum С6, разрушавших образцы бумаги в среднем на 78,7% и 78,6%, соответственно.

По характеру колонизации образцов виды были разделены на 4 группы. К первой отнесены виды С. rectum, С. globosum и С. cochlioides, С. fibrípilium, С. gangligerum и изолят Cdoll С. dolichotrichum, плодовые тела которых обильно обрастали поверхность бумаги. Ко второй группе принадлежало большинство изолятов С. fuñicóla и С. dolichotrichum, С. trilaterale, С. pulchellum (Cpull-11), С. fusisporale (Cfusl-10) и Chaetomium sp. (Cspl-10), которые образовывали многочисленные плодовые тела и одновременно активно развивали поверхностный мицелий. В третью группу вошел изолят Celat2-10 С. elatum, образующий преимущественно поверхностный мицелий. И, наконец, к четвертой группе были отнесены виды С. cuniculorum, С. bostrychodes, С. senegalense, С. anahelicinum, С. tenuissimum, С. olivaceum и С. тигогит, слабо развивающие мицелий и плодовые тела непосредственно на образцах бумаги. Изоляты, первых двух групп отличались высокой активностью деструкции бумаги и разрушали образцы более чем на 50% (рис. 5). Изоляты четвертой группы, напротив, обладали слабыми биодеструктивными способностями.

Таким образом, характер колонизации образцов бумаги и степень ее разрушения грибами р. Chaetomium оказались взаимосвязаны. Виды, активно образующие многочисленные плодовые тела на поверхности бумаги, представляют серьезную опасность, поскольку их аскоспоры долгое время могут сохранять жизнеспособность и прорастать при благоприятных условиях, распространяясь на новые, не зараженные объекты. Как показали результаты наших исследований, колонии р. Chaetomium развивались при инкубировании образцов помета, хранившихся в коллекции, начиная с 1980г., т.е. они сохраняли жизнеспособность не менее 30 лет. К активно образующим плодовые тела видам относились С. cochlioides, С. globosum, С. fibripilium, С. rectum, С. dolichotrichum.

3.6. Развитие на реставрационной бумаге грибов р. СИаМотшт. Как

показано выше, активно образующие плодовые тела непосредственно на поверхности бумаги виды сумчатых грибов, представляют большую опасность для реставрационных объектов, музейных экспонатов и архивных документов. Образуя видимые поверхностные налеты, они разрушают субстрат и вызывают изменение его внешнего вида. Поэтому было изучено развитие на реставрационной бумаге активно образующих перитеции изолятов С. §1оЬотт С11, С. сосЫтйез С1 и С2, выделенных из образцов растительных остатков и зараженных архивных документов.

В результате проведенного исследования было показано, что отношение интенсивности обрастания плодовыми телами бумаги к ее удельной массе выше у тонкой и легкой бумаги (японской и микалентной) по сравнению с плотной и тяжелой бумагой (правдинской и форзацной) (табл. 3). При этом количество плодовых тел было выше на образцах плотной и тяжелой бумаги. Таким образом, более сильное обрастание плодовыми телами поверхности материала не всегда связано с более высокой устойчивостью этого материала к грибам. Тонкая бумага, с небольшой удельной массой до 20 г/м2, оказалась менее устойчивой к грибам р. СИае1отшт, чем плотная бумага, с удельной массой более 70 г/м2, несмотря на более сильное обрастание плодовыми телами поверхности последней (табл. 3).

Таблица 3. Показатели по обрастанию изолятами С1, С2 и С11 бумаги

Наименование Удельная Интенсивность Отношение интенсивности

бумаги масса, обрастания (число обрастания к массе бумаги

г/м2 плодовых тел на 1 см2) (число плодовых тел на 1 г)

С1 С2 СИ С1 С2 С11

японская 9 58.7 50.0 74.0 65.6 55.6 82.2

правдинская 1 70 144.3 108.5 200.8 20.6 15.5 28.7

правдинская 2 77 149.6 77.8 181.1 19.4 10.1 23.5

форзацная 120 224.6 215.8 200.0 18.7 18.0 16.7

микалентная 20 69.1 87.6 125.0 34.6 43.8 62.5

3.7. Подбор препарата марки AgBnon для защиты бумаги от грибов p. Chaetomium. По сведениям Ю.П. Нюкши, виды p. Chaetomium являются обычным компонентом микробиоты книгохранилищ и относятся к наиболее распространенным и часто встречаемым на бумаге книг грибам, наряду с видами родов Pénicillium, Aspergillus, Stachybotrys, Cladosporium и некоторыми другими (Нюкша 1974; Ребрикова, Сизова, 1975), и, следовательно, представляют интерес при тестировании новых препаратов. Наиболее распространенным способом защиты и профилактики поражения бумажных документов и музейных объектов является обработка хранящихся материалов различными химическими веществами (Смолкина, 1974; Нюкша,1994; Дмитриева и др., 2009). Одной из серьезных проблем в области защиты от биоповреждений является способность микроорганизмов, в том числе грибов, вырабатывать устойчивость к большинству известных препаратов (Wright, Sutherlanda, 2007; Крутяков и др., 2008). В настоящее время, благодаря активному развитию нанотехнологий, появилась возможность изготавливать препараты с наночастицами серебра, что открыло новые перспективы в области биологической защиты. Однако отсутствуют сведения о действии этих препаратов на сумчатые грибы, образующие плодовые тела на поверхности бумаги.

В результате исследования биоцидной активности 5% растворов трех препаратов AgBiioit (AgBnoii-l, AgEnoH-2, АцБион-3) в отношении изолята Cl С. cochlioides была отмечена зависимость их действия от использованного растворителя (рис. 6). Потеря массы бумаги, обработанной раствором препарата AgBnon-2, составила в среднем 13,3%, в то время как разрушение бумаги, обработанной только растворителем (водой), составило 46,9%. Действие растворов AgBnon-1 и AgBnoH-3 практически было сопоставимым с влиянием растворителей - изооктана и спирта с водой (1:1) без наночастиц серебра. Потеря массы бумаги, обработанной этими растворителями, в результате повреждения грибами, достигала 26-29%. Очевидно, спирт и изооктан сами по себе ингибировали рост грибов p. Chaetomium на бумаге.

потеря массы образцов бумаги,% 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

1

-—

п

7--1

I

вода АдБион-2 спирт.вода АдБион-3 изооктаи АдБион-1

Рис. 6. Разрушение бумаги, обработанной препаратами А§Бион (вертикальной линией обозначено стандартное отклонение, п=10)

Таким образом, из трех исследованных препаратов наиболее сильным фунгицидным действием на грибы р. Скае1отшт обладал 5%-ый водный раствор AgБиoн-2. Поэтому дальнейшая работа по защите реставрационной бумаги с разными характеристиками была проведена с использованием этого препарата.

Влияние препарата AgБиoн-2 на устойчивость реставрационной бумаги к грибам р. Скае1отшт. При биоцидной обработке реставрируемых материалов, в частности бумаги, как правило, применяют препараты с минимальной концентрацией 1-5% (Нюкша, 1994). Поэтому при тестировании действия А§Бион-2 на грибы р. СкаеЮпйит были использованы 1 и 5% водные растворы исходного препарата. Концентрация действующего вещества в них составила 10^% и 2х10"5%, соответственно, т.е. в 10000 раз меньше, чем у подавляющего большинства известных биоцидов (Дмитриева и др., 2009).

В результате исследования было показано, что 1% раствор AgБиoн-2 практически не оказывал влияния на устойчивость всех тестируемых образцов бумаги к грибам р. СИаеЮтшт, и в течение 2 недель гриб

формировал многочисленные плодовые тела на поверхности всех обработанных образцов реставрационной бумаги (табл. 4).

Таблица 4. Устойчивость бумаги, обработанной растворами AgBnoH-2

Наименование Устойчивость бумаги к С. cochlioides С1, баллы

бумаги 5% AgBHOH-2 1% AgEnoii-2 Вода

японская 1 0-1 0

правдинская 1 4 0-1 0

правдинская 2 4 0-1 0

форзацная 3-4 2 0

микалентная 2 0-1 0

акварельная 4 0 0

Наиболее эффективное биоцидное действие в отношении изолята С. cochlioides С1 оказывал 5%-й раствор AgEnoií-2. Полное подавление роста и развития гриба было отмечено на образцах тяжелой и плотной правдинской 1 и 2, и акварельной бумаги (табл. 5). На образцах форзацной бумаги отмечено образование лишь незначительного числа плодовых тел гриба. Однако 5%-й раствор этого препарата вызывал слабое подавление развития гриба на образцах тонкой японской и микалентной бумаги, характеризующихся небольшой удельной массой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Виды р. Chaetomium широко распространены в природе не только как сапротрофы на растительных остатках, но и как важный функциональный компонент копротрофных сообществ. Встречаемость грибов р. Chaetomium на помете животных в среднем составляет 50%. Таким образом, помет животных является удобным субстратом для обнаружения и исследования этих аскомицетов. Виды С. globosum, С. cochlioides, С. fuñicóla, С. dolichotrichum, С. тигогит, С. bostrychodes являются обычными, часто встречаемыми и повсеместно распространенными на широком спектре субстратов, в частности помете животных из различных групп -зайцеобразных и грызунов, копытных, хищников и птиц.

Все исследованные виды р. Chaetomium колонизировали и вызывали деструкцию бумаги. По активности разрушения этого материала их можно дифференцировать на три группы - слабые, средние и сильные биодеструкторы. Значительные потери массы бумаги вызывали изоляты видов, формировавшие многочисленные плодовые тела непосредственно на поверхности образцов бумаги, в частности С. globosum, С. cochlioides, С. rectum, С. dolichotrichum и С. fibripilium. Такие виды образуют трудно очищаемые поверхностные налеты, вызывают окрашивание и портят внешний вид материала и, следовательно, представляют наиболее серьезную опасность для сохранности архивных документов и музейных ценностей, и создают значительные трудности для их качественной реставрации. Аскоспоры грибов р. Chaetomium сохраняют жизнеспособность не менее 30 лет, и при благоприятных условиях могут прорастать, вызывая вторичное заражение материала и распространяясь на новые объекты.

Препарат с наночастицами серебра А§Бион-2 является перспективным для защиты архивных документов и реставрационных объектов от грибов р. Chaetomium и других микроорганизмов при концентрациях действующего вещества в 10000 раз более низкой по сравнению с традиционными биоцидами. Эти результаты соответствуют ранее полученным данным для анаморфных грибов (Дмитриева и др., 2009). Однако при обработке бумаги важно учитывать ее технические характеристики. По результатам исследования для защиты тонкой бумаги от поражения сумчатыми грибами р. Chaetomium необходимо использовать растворы AgBnoH-2, с концентрацией исходного препарата более 5%. Для включения AgEHOH-2 в практику профилактических и дезинфекционных мероприятий в архивах, музеях, библиотеках, и в практику реставрационных работ, необходимы дальнейшие более объемные лабораторные и натурные исследования по подбору способов и методик использования этого препарата, с учетом специфики и особенностей материалов, а также по определению сроков сохранения их биоцидных свойств.

выводы

1. В исследованных образцах на территории России и сопредельных стран обнаружено 19 видов p. Chaetomium и создана коллекция, включающая 73 изолята 19 видов p. Chaetomium. Доминирующими видами были С. globosum, С. cochlioides и С. тигогит.

2. Впервые для микобиоты России отмечены виды С. trilaterale (Ростовская область), С. fibripilium и С. subspirale (Московская область), С. senegalense (Московская и Рязанская области).

3. Видовое разнообразие p. Chaetomium более высокое на помете диких животных (лося, зайца) по сравнению с пометом домашних (козы, коровы, лошади).

4. Для изучения морфологических особенностей плодовых тел видов p. Chaetomium КГА является более удобной средой, чем СА. Однако СА может быть использована для выявления пигментации у С. trilaterale.

5. Активность разрушения бумаги 45 изолятами 19 видов р. Chaetomium варьировала от 10 до 86%. Максимальные биодеструктивные способности были выявлены у изолятов Cdoll-10 С. dolichotrichum и С6 С. rectum.

6. Характер развития видов p. Chaetomium на бумаге и степень ее разрушения взаимосвязаны - сильные биодеструкторы активно образуют плодовые тела и мицелий, тогда как слабые практически не формируют плодовых тел непосредственно на поверхности образцов.

7. Легкая и тонкая реставрационная бумага (до 20 г/м2) менее устойчива к грибам p. Chaetomium, чем тяжелая (более 70 г/м2), несмотря на более слабое обрастание плодовыми телами.

8. Водный раствор препарата AgBnon-2 является эффективным для защиты плотной и тяжелой бумаги (более 70 г/м2) от обрастания грибами р. Chaetomium при концентрации действующего вещества 10"4%, а для тонкой и легкой бумаги необходима более высокая концентрация препарата.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК для публикации основных положений по теме диссертации.

1. Дмитриева М.Б., Чмутин И.А., Яровая М.С., Линник М.А. Определение фунгицидной активности препаратов на основе наночастиц серебра // М. 2009. Нанотехника. №4 (20). С. 45-51.

2. Прохоров В.П., Линник М.А. Морфолого-культуральные и биодеструктивные характеристики видов Chaetomium // Вестник МГУ. Сер. 16. Биология. 2011. № 3. с. 17-24.

3. Прохоров В.П., Линник М.А. Морфолого-культуральные характеристики и биодеструктивные свойства изолятов разных видов рода Chaetomium //Бюл. МОИП. Отд. Биология. 2011. Вып. 6. С. 58-63.

4. Линник М.А., Прохоров В.П., Дмитриева М.Б. Биостойкость бумаги и подбор препарата с наночастицами серебра для ее защиты от плесневых поражений // М. 2011. Отечественные архивы. Т.4. С. 30-38.

Список тезисов докладов на конференциях:

5. Линник М.А., Прохоров В.П. Виды рода Chaetomium Подмосковья и их характеристика // М. 2008. Сов. Мик. в России. Т. 2. С. 76.

6. Linnik М.А., Prokhorov V.P. Chaetomium species of Moscow region // Materials of IV Intern. Young Scientists conference. «Biodiversity. Ecology. Adaptation. Evolution». Odesa. 2009. P. 39-40.

7. Дмитриева М.Б., Линник М.А. Комплексная диагностика биоповреждений и нетрадиционные способы защиты целлюлозосодержащих материалов // С.-Петербург. 2010. Мат. IV Международной научно-практической конференции, 20-22 октября 2009 г. «Сохранность и доступность культурных и исторических памятников. Современные подходы». С. 273-283. .

Подписано в печать 06.03.2012 Формат 60x88 1/16. Объем 1.0 п.л. Тираж 75 экз. Заказ № 1188 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Линник, Мария Александровна, Москва

61 12-3/858

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

ЛИННИК Мария Александровна

ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА ГРИБОВ РОДА СНАЕТОМШМ

Специальность 03.02.12 - микология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: Доктор биологических наук, профессор

В.П. Прохоров

Москва 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................4

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общая характеристика и распространение грибов

р. Скае^тшт..........................................................................8

1.2. Исследования по систематике р. СкаеЮттт...........................12

1.3. Методы, используемые для выделения и культивирования грибов р. Скае^тшт...................................................................................14

1.4. Эколого-физиологические характеристики и значение грибов р.

Ска^оттт...................................................................................15

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Изучение видового разнообразия грибов р. Скаеготтт.............24

2.2. Анализ представленности р. СкаеШтшт в образцах................29

2.3. Получение и условия хранения изолятов р. Скае^тшт.............30

2.4. Исследование морфолого-культуральных характеристик изолятов р. Скае^тшт...............................................................................31

2.5. Оценка деструктивных способностей изолятов р. Скае^тшт.. ..32

2.6. Деструкция реставрационной бумаги грибами р. Скае^тшт.....34

2.7. Оценка влияния препаратов А§Бион на деструктивные свойства

грибов р. Скаеготшт....................................................................35

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Аннотированный список видов р. Скае^ттт........................39

3.2. Представленность видов р. СНа^оттт в образцах.................77

3.2.1. Анализ видового состава р. СкаеШтшт во всех образцах 77

3.2.2. Анализ видового состава р. Скае^тшт по субстратам ...78

3.2.3. Анализ видового состава р. СкаеШтшт по регионам.......83

3.2.4. Совместное развитие видов р. Скае^тшт.....................86

3.3. Коллекция изолятов р. Скае^ттт......................................89

3.4. Морфолого-культуральные характеристики изолятов

р. СкаеШтшт.......................................................................98

2

3.5. Деструкция бумаги изолятами р. Chaetomium........................118

3.6. Развитие грибов р. Chaetomium на реставрационной бумаге......126

3.7. Подбор препарата AgBnoH для защиты бумаги от грибов р. Chaetomium.................................................................................129

3.8. Влияние препарата AgBnoH-2 на устойчивость реставрационной

бумаги к грибам р. Chaetomium.......................................................133

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............................................................................137

ВЫВОДЫ.......................................................................................140

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..............................................................141

ПРИЛОЖЕНИЕ 1........................................................................157

ПРИЛОЖЕНИЕ 2........................................................................170

ПРИЛОЖЕНИЕ 3........................................................................179

ПРИЛОЖЕНИЕ 4........................................................................187

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Род Chaetomium является одним из наиболее крупных среди аскомицетов. Большинство представителей рода -сапротрофы, обитающие на разлагающихся остатках растительного происхождения, семенах, в ризосфере, на помете животных, в почве и в водоемах (Skolko, Groves, 1953; Lodha, 1964; Hubálek et al., 1973; Webb, Mündt, 1978; Bockhary, Parvez , 1995; Lorenzo, 1998; Прохоров, Армейская, 2001; Piontelli et al., 2006; Линник, Прохоров, 2008). Взаимодействуя с другими организмами, населяющими тот же спектр субстратов, они выполняют деструктивную функцию, а также входят в состав пищевых цепей, являясь источником питания для бактерий, микотрофных грибов, членистоногих и простейших (Skolko, Croves, 1953; Ames, 1961; Hubálek et al., 1973;¡Кириленко, 1978; Webb, Mündt, 1978; Черепанова, 1989; Bockhary, Parvez, 1995; Прохоров, Армейская, 2001).

Представители данной группы грибов являются объектом пристального внимания многих исследователей. В связи со способностью разрушать различные материалы и изделия, содержащие целлюлозу, виды р. Chaetomium представляют интерес как биодеструкторы, вызывающие порчу продуктов пищевой и текстильной промышленности, предметов изобразительного и прикладного искусства и книг в книгохранилищах (Ребрикова, Сизова, 1975; Fogle et al., 2007).

Виды p. Chaetomium интересны как потенциальные агенты биологического контроля, как продуценты перспективных целлюлозолитических ферментов, в биодеградации промышленных материалов, а также как источник новых метаболитов в фармакологической промышленности и сельском хозяйстве. (Eriksen, Goksqyr, 1977; Brewer, Taylor, 1978; Udagawa et al., 1979; Sekita et al., 1981; Di Pietro et al., 1992; Chefetz et al., 1998; Nielsen et al., 1999; Wicklow, Gloer, 1999; Andersen, Nissen, 2000; Maheshwari, Mahalingeshwara, 2000; Burtseva et al., 2000; Abbott, 2002;

Ohtsuki et al., 2003; Saito et al., 2003; Strobel et al., 2003; Gao et al. 2005, Kanokmedhakul et al., 2006, 2007; Sun et al., 2006; Tarafdar, Gharu, 2006; Ghatora et al., 2006; Wijeratne et al., 2006; Fogle et al., 2007, 2008; Yasuhide et al., 2008; El-Gindy et al., 2009; Kapoor et al., 2010; Deshmukh et al., 2010).

Аскомицеты p. Chaetomium являются удобной моделью для исследования последовательности, стадий и характера разрушения различных целлюлозосодержащих материалов, в том числе бумаги, тестирования биоцидных препаратов, изучения развития экосистем, образуемых микромицетами, бактериями и беспозвоночными животными.

Периодически в литературе появляются публикации с описаниями новых видов p. Chaetomium (Soytong, 1990; Xue-Wei, Ru-Yong, 2005; Kubâtovâ, 2006; Chang, Wang, 2008). Однако до сих пор существуют значительные трудности, связанные с видовой идентификацией этих грибов и много; неоднозначных моментов в систематике рода. Исследования видового: разнообразия грибов p. Chaetomium на территории России немногочисленны (Сергеева, 1956; Кириленко, 1978; Черепанова, 1989).

Диссертационная работа, выполненная в период с 2008 по 2011 г., представляет собой результаты исследований видового разнообразия, морфолого-культуральных и физиологических характеристик грибов р. Chaetomium, встречающихся на территории России и некоторых европейских стран.

Цель работы. Основной целью настоящей работы было изучение видового разнообразия, морфолого-культуральных и биодеструктивных характеристик грибов p. Chaetomium.

Задачи. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследование видового разнообразия p. Chaetomium в образцах

помета и растительных остатков, собранных на территории России и сопредельных стран.

2. Анализ представленности видов p. Chaetomium в образцах.

3. Создание коллекции изолятов р. Скае^тшт.

4. Изучение морфолого-культуральных характеристик изолятов на

стандартных средах СА и КГА.

5. Сравнительный анализ деструктивных свойств изолятов р.

Скае^тшт.

6. Изучение деструкции реставрационной бумаги грибами р.

СкаеШтшт.

7. Исследование влияния на деструктивные свойства грибов р. Скае^ттт препаратов с наночастицами серебра марки AgБиoн с целью подбора наиболее эффективного из них для защиты бумаги.

Научная новизна и практическая значимость. Впервые был проведен комплексный анализ распространения, морфолого-культуральных и биодеструктивных характеристик видов р. СкаеШтшт на территории России, в первую очередь Москвы и Московской области. Исследован качественный и количественный состав, преимущественно на помете животных, видов р. СкаеЮтшт, недостаточно изученный для России. Впервые проведены исследования роста биодеструкторов р. Скае^ттт на разных типах реставрационной бумаги и выявлены критерии, по которым можно сравнивать степень повреждения этих материалов, что важно для адекватной оценки биостойкости бумаги и выборе методов ее защиты от сумчатых мицелиальных грибов. Кроме того, изучено влияние новой группы перспективных биоцидов AgБиoн с наночастицами серебра на биодеструктивные свойства грибов р. Скае^тшт, что имеет важное практическое применение для защиты целлюлозосодержащих материалов, и открывает путь к дальнейшим исследованиям способов их обработки, хранения, защиты от, так называемых, плесневых грибов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались IV Международной конференции молодых ученых «Биоразнообразие. Экология. Адаптация. Эволюция» (Одесса, 16-19 сентября 2009 г.); на IV

Международной научно-практической конференции, 20-22 октября 2009 г. «Сохранность и доступность культурных и исторических памятников. Современные подходы» (Санкт-Петербург, 2010г.); на заседании кафедры микологии и альгологии МГУ им. М.В. Ломоносова в 2011 г.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность за организацию работы, ценные консультации и методическую помощь своему научному руководителю - д.б.н., профессору кафедры микологии и альгологии МГУ им. М.В. Ломоносова Владимиру Петровичу Прохорову, под руководством которого автором были выполнены курсовая и дипломная работы и начата работа над диссертацией, Дмитриевой М.Б., Александровой A.B., Благовещенской Е.Ю., Гмошинскому В.И., Порхуновой Н.П., Коноваловой О.П.

Большое спасибо всем, кто оказал автору помощь и поддержку на всех этапах проведения исследования!

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общая характеристика и распространение грибов рода Chaetomium

Большинство видов p. Chaetomium принадлежит к группе типичных почвенных и подстилочных сапротрофных грибов, разлагающих целлюлозосодержащие субстраты, хотя среди них отмечены также эндофиты на корнях и листьях, и слабые патогены растений (Hubálek et al., 1973; Webb, Mündt, 1978; Bockhary, Parvez , 1995; Прохоров, Армейская, 2001; Линник, Прохоров, 2008). Отметим, что не все исследователи разделяют точку зрения на виды р. Chaetomium, выделенные из тканей растений, как на истинных эндофитов, отмечая их способность к переходу от сапрофитного образа жизни к паразитическому (Благовещенская, 2006). Аскоспоры грибов р. Chaetomium могут распространяться насекомыми или другими животными, и отличаются высокой устойчивостью к внешним воздействиям (Guarro et al., 1999; Piecková, 2003).

Согласно современной системе грибов (CBS Filamentous Fungi Database, 2006) p. Chaetomium относится к отделу Ascomycota, кл. Ascomycetes, пор. Sordariales, сем. Chaetomiaceae. В настоящее время в мире известно около 160-180 видов (Domsch et al., 2007).

Телеоморфная стадия представлена мицелием с перитециями, открывающимися на вершине устьем. Перитеции, одиночные или тесно скученные, развиваются на белом, иногда желтоватом, желто-зеленом, красноватом или иного оттенка мицелии. В массе имеют различную окраску: желто-зеленую, зеленую, серую, буро-коричневую или черную. По форме бывают сферические, полушаровидные, овальные, яйцевидные, удлиненные, грушевидные, ланцетовидные, с устьицем в виде поры различного диаметра или вытянутого носика с отверстием на вершине (рис. 1). К субстрату прикрепляются при помощи ризоидов, часто разветвленных и плотно переплетающихся между собой.

Рис. 1. Плодовые тела p. Chaetomium: а - С. olivaceum Cooke et Ellis; b - С. cuniculorum Fuckel; с - С. globosum Kunze; d - С. amesii Serg.

Поверхность перитециев покрыта терминальными, или верхушечными, и латеральными, или боковыми волосками. Терминальные придатки могут быть простыми или разветвленными, прямыми, дуговидными, волнистыми, изогнутыми в виде петель, спирально закрученными на вершине или по всей длине пркдатка или с завитком на конце (рис. 2). У одного и того же вида может встречаться несколько типов терминальных придатков. Латеральные придатки, как правило, неразветвленные, более или менее однородные по строению, прямые или волнистые, иногда того же строения, что и терминальные.

Сумки унитуникатные, в типе 8-споровые, редко 4-споровые (С. tetrasporum Hughes), по форме булавовидные либо цилиндрические. В первом случае аскоспоры располагаются в два ряда, во втором - однорядно (рис. 2). Аскоспоры одноклеточные, обычно лимоновидные, но могут быть овальные, шаровидные, миндалевидные, эллипсоидные, веретеновидные, треугольные или четырехугольные, в зрелом состоянии окрашенные. По окраске розоватые, зеленоватые, оливково-коричневые или почти черные. С одной или двумя ростковыми порами. Ростковые поры различаются по локализации и могут быть апикальными, субапикальными или латеральными.

e f

10мкм

Рис. 2. Терминальные придатки, сумки и споры p. Chaetomium: а - С. bostrychodes Zopf (боковая веточка); b - С. tortile Bainier; с, d - С. cochlioides Palliser; е - С. bostrychodes (конец терминального волоска); g - С. fuñicóla Cooke; f - С. cuniculorum Fuckel; h - аскоспоры С. megalocarpum Bainier; i -булавовидная сумка со спорами; j - цилиндрическая сумка.

Большинство видов р. Chaetomium гомоталличны. У некоторых видов описаны Acremonium-подобная анаморфа, хламидоспоры или алевриоконидии типа Botriotrichum или Humicola (Domsch et al., 2007). Есть сведения о существовании конидиальной стадии типа Scopulariopsis. Конидиальное спороношение отмечено у видов С. elatum, С. chartarum, С. crispatum, С. bostrychodes, С. globosum, С. trigonosporum и некоторых других (Черепанова, 1979).

Распространение в мире. Аскомицеты р. Chaetomium встречаются в самых разных частях света. На Американском континенте они известны на территории США, Канады, Мексики, Аргентины, Панамы. Разные виды р. Chaetomium отмечены на территории Европы и Британских островах

; 10

(Франции, Нидерландах, Германии, Чехии, Венгрии, Польше, Украине и других странах). Много исследований проведено в Китае, Японии, Индии, а также Таиланде, Индонезии (о. Ява), Шри-Ланке и других азиатских государств. На Африканском континенте эти аскомицеты обнаружены в почвах Египта и Конго, также они известны в Австралии. JI.M. Эймс в своей монографии приводит около 80 видов на территории США (Ames, 1961). В Мексике, по более поздним сведениям, обнаружено только 16 видов (Robledo, Ciñientes, 1986). В Индии зарегистрировано 12 видов p. Chaetomium (Lodha, 1964), но этот список можно дополнить некоторыми новыми данными! (Guarro et al., 2002). В Таиланде известно 15 видов этого рода (Soytong, 1990). Из обобщающих публикаций о видовом разнообразии р. Chaetomium в европейских странах 15 видов отмечено в Венгрии (Novák, 1966), 18 на территории Украины (Смицкая и др., 1986) и 17 в Чехии (Kubátová, 2006). В монографии Рудницкой-Езерской (Rudnicka-Jezierska, 1979) для Польши приведено 59 видов. Периодически в микологической литературе появляются сообщения о новых видах p. Chaetomium, обнаруженных в почве из разных регионов земного шара (Guarro et al., 2002; Wang, Zheng, 2005; Pornsuriya et al., 2008).

К наиболее полным сводкам по роду Chaetomium в нашей стране относятся публикации Н.П.Черепановой, в которых представлены описания более 100 видов, а также приведены данные по экологии и физиологическим особенностям этих аскомицетов и рассмотрены основные направления исследований их систематики (Черепанова, 1989). Согласно литературным данным, в настоящее время на территории России известно около 20 видов р. Chaetomium, в частности термофильные С. britannicum и С. thermophile (Кириленко, 1978; Черепанова, 1989).

1.2. Исследования по систематике p. Chaetomium

Традиционно идентификацию видов p. Chaetomium проводили по морфологическим признакам плодовых тел, сумок и аскоспор. Многие авторы за основу для определительных ключей брали морфологические характеристики терминальных придатков, согласно которым разделяли виды на группы или секции (Skolko, Groves, 1953; Udagawa, 1960; Ames, 1963; Черепанова, 1989). Затем внутри групп и секций разграничивали виды по размеру и форме перитециев и аскоспор. Другие исследователи в качестве наиболее значимого признака предлагали использовать форму аскоспор, число и расположение ростковых пор, отмечая при этом зависимость морфологии терминальных придатков от возраста и условий развития плодовых тел (Carter, Maloch, 1982; Canon, 1986). Кэнон (Canon, 1986) пытался использовать другие важные, по его мнению, определительные признаки, такие как - строение сумок, окраску плодовых тел. В качестве значимых дополнительных признаков разные исследователи предлагали использовать характер перидия, цвет экссудата, характеристику колоний, зависимость от температуры и вторичные метаболиты (Canon, 1986). Длина ризоидов и наличие боковых придатков у перитециев были отнесены к непостоянным и не существенным признакам (Черепанова, 1989).

В результате многочисленных исследований грибов р. Chaetomium разными авторами была неоднократно отмечена широкая внутривидовая вариабельность морфологических признаков, их зависимость от индивидуальных особенностей штамма, стадии созревания плодовых тел, условий роста и типа субстрата. В связи с этим до сих пор существуют значительные трудности при идентификации видов этого рода (Udagawa, 1960; Ames, 1961; Canon, 1986; Черепанова, 1989).

В последнее время ведется поиск новых возможностей для определения грибов р. Chaetomium с использованием молекулярных методов, однако такие работы очень немногочисленны (Ahammed et al., 2004, 2005; Aggarwal,

12

2008). Например, Аггарвал (Aggarwal) и коллеги провели генетическое исследование 15 изолятов p. Chaetomium и выявили один из универсальных праймеров (URP-PCR), который можно использовать как молекулярный маркер С. globosum. С точки зрения авторов, метод RAPD не эффективен для исследований видового разнообразия p. Chaetomium, а метод PCR, напротив, является весьма перспективным. В настоящее время существует много сложностей и вопросов по использованию генетических методов для видовой идентификации (Aggarwal el al., 2008).

Более широко эти методы используются для выявления принадлежности к p. Chaetomium и сем. Chaetomiaceae (Lee, Hanlin, 1999; Suyanto et al, 2003; Huhndorf et al., 2004, Sun et al, 2006; GenBank, 2006). Так из рода Chaetomium по морфологическим признакам был выведен род Farrowia с Botryotrichum-подобной аыаморфой (Calviello, 1972, 1978, 1981). Но на основании результатов молекулярного анализа 28S рРНК