Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЗЕЛЕНЫЕ СЕРОБАКТЕРИИ СОЛЕНЫХ ВОДОЕМОВ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ЗЕЛЕНЫЕ СЕРОБАКТЕРИИ СОЛЕНЫХ ВОДОЕМОВ"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ МИКРОБИОЛОГИИ

_\ ПРаваХ рукописи

\

ПУЧКОВА Наталия Николаевна

ЗЕЛЕНЫЕ СЕРОБАКТЕРИИ СОЛЕНЫХ ВОДОЕМОВ,

(03.00.07 — микробиология^

■и

Автореферат диссертации' на сонсканн« ученей стемни

кандидата биологических наук

Работа выполнена в Институте микробиология АН СССР.

Научный руководитель доктор биологических наук В. М. ГОРЛЕНКО. Официальные онпоненты:

член-корреспондент АН СССР, профе^^ор Е. Н. КОНДРАТЬЕВА,

член-корреспоидент АН СССР, - профессор Г. А. ЗАВАРЗИН.

Ведущая организация— Институт почвоведения и фотосинтеза АН СС^Р. у

с ^ЗаТци^^ссертяции состоится * /Ф, » ^^ . 1984 г.

на зяе€дан«Н Глёциализированыого совета Д.002.64.01 при Институте'микробиологии АНСССРпо адресу: 117312, Москва, В-312, проспект 60-летия Октября, д. ?, корпус 2, Институт микробиологии АН СССР.

С диссертацией .можно ознакомиться в библиотеке Института-микробиологии АН СССР.

Автореферат.разослал « /Ф, » Ос^у^л^ 1934 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд; биол. наук, старший научный сотрудник

Л. Н. МОСКАЛЕНКО

1 ..

■ ^ ВВЕДЕНИЕ

Актуалъяость проблемы. Широков распространение в природе, вшительное разнообразие фаэаолого-баохамическнх свойств я морфологических особенностей, а также уникальный механизм трансформации а утвлгэашя солнечной »верти» привлекает в последнее годи вся больешй круг ас следователей к шэ учена» прокарвотти фотосантеаяруодах мазрооргалазнов, С другой стороны, такие свойства фот^офшх бакте рий, к в частноста зелегос ееройак- -терий,как способность х азотофиксшдаи, фотопродуштя молеку-."Яриого водорода, счтгезу бвоиассч надепевом сырье, а также образование прсмнилеано дееного снрьч - - монетарной сери поаво-ляют решать задача яракяадяого характера« ; .

На основании ряда свойств велеше серобактераа вцделены в ОСОСОбЛОВЯуО группу внутри воряжла као4оер1г111а1*а . Уянжаяь-вость втой группа в правомочность ее веэавнздшог» *ажеонсмвче<*-жого статуса подтверждены новшв генетическаия методами в час«» вости исследовании» яухлеотадной последовательности 16S рабо-«мальнса ТОТ Тем не менее, а напал о Сактеряях семейства сьипЫймм далеко веягшш в ^граяячены авучевлвм Евболгаого чксла валов. Кршеотого, недостаточно исследована фуккцая вело шл серобактерий в прародных вкосастемах: и нвнчлшость ■ вжхадвпяклысврн в углерода, а :а*хе в продухтгвность лято-рахмпд а астуоршд састсм мирового океана.

■'. Делъ я »адачи ассл?дова:ая. Настоящей работа воевяарнв ао-следование налмевее мученной, грушш соленовадшп бактерий семейств* ciderabiAe«** . Цель наоек работа.сводилась х таясоао-. начесному опасении, отдельныхвалов в обоснованно вхмего-Савн-ологжчесжого свовоСрвам даняой rpymm мякроорганизмов. Кокхрет-

.. ... . ЦЕНТРАЛЬпАТТГ 1 '

: НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА ' ',■ ' Wock, сдальсночоз. ачадомии ни. К. А. tf

1. Изолировать я идентифицировать культуры зеленых серо- < бактерий яз соленых водоемов раэличноготила. .1 ' ■

2. Провести по единой схеме сравнительное изучение иорфо-логил, тонкого строения, патентного состава л основных физиологических особенностей виде ленных штш.шов. - '

3. Используя новые данные дополнять н уточнить характеристики семейства СЫогоЫас«»* в целом. ,

4. Установить корреляцию меаду характерными средствами со-леноводиых видов хлоробактерий я параметрами их местообитания.

5. Выявить ведущие фйктори, определяющие видовой состав н активность исследуемой группы бактерий в водоемах разного типа. .

Катчная новизна работы. Впервые изучено по единой схеме 44 штамма 7 видов зеленых серобактерий. В соответствии о требованиями "Меадународного номенклатурного кодекса бактерий" «писаны 2 новнх внда, отнесенных К семейству оаЮгоЫасеае. ;. Обоснована принадлежность всех зеленых серобактерий соленых водоемов к единой,высоко саепиалн: рованной эколого-<£изиологи-ческой группе. Полученные в работе данные существенно дополняют сведения о зеленых серобактериях, подтверждает таксономическое И экологическое своеобразие сем. Ш«мы*«*м в целом.

Практическая ценность. Выделенные в процессе работы культуры микроорганизмов могут быть использовали для изучения «е-хаг"шов трансформации со ¡ечший анергии в анаэробных' вкосиств-ках, для отборг наиболее продуктивных видов и штаммов с цель» кх практического использования в получении биомассы» ¿/грантов, фотопрадугаяа молекулярного водорода. На основании литературных ясслед?'-акий я полевых наб^дценай показано, что в сольных мелководных водоемах зеленые серобактерия; будучи строгими

uuptOia i мвгофотс<мпдж, /»дастся перши íapwpey на, njra р*с простреле nu с умилял as jemaa otaoieral в вода ■ тшаш оС~ р»лш тчйоггут » стчяеепзш вр&срежиих рвДово» поре! в'ахе&яов*

^дорс^рвя ■ rag от«. Матерями ддссертвсмм n& Q peo»

Bj6e**«ntc>a *£>j<«f>9Kim* MMoiia учаяих шировводвго» (Тзлхеит, l$78 Р.). мм. ъьсч&гмххх ООввстм xojtcívx репа ¡31 И АЯ СССР (1Э78 Г», I960 г.), R& »с если ной конфврекдиTeptoÇftXbRit» ткрмргамшц s spa put 4 Пряктвке кдрдоиго Xtr "Metra" (lloo-m, 1963). ■ . *

pT^JOTTJuag. Ив тема хяс«вртг"ха cnyfl люьлдо 7 рлО&т. ÇOK* глее« рудник. Júcceptuau çoctobt 11 введ» raw ы & Глав, «ижшш ойвор лт«раттри( »кссервдевтыав?» iftcfv, tCcjxxêate p«»jxi.TaTOB в юож, Рдо от* iun«u кд 229 етрйня-мвзввепясвог» текст«» еодврсет S6 picjmte», 10 тай-жвц. Спя-вк е«лачА#т 2(2 peöerv отетвстдовпп в »apjOejjib*.

вуторов.

Ufrgyo ВРС»»Л»ШЯ taflwrt). РвДств ореведвы ш Хаетштут* им-«poôioaoru Ab СССР » отд«ле гвсхдмпесхс! лржтлхуиоств южро-. »ргиимав (»А>«хтхж<Э «диш - х*ев-*Фрр«еяФивят 1В СССР С.В.Хушмш»). '

■ 'ошасш и lœrcaai ассшоашя :

Paúera .провиилась с BXvM внгвмвхша +t «тамш» фот»-Cirrtiapxrai OucTtpil, отвооя«*!« ж 7 виям свиехствв Chl»-. t вш* вр»вадл**ат ров«« вадестям* «ми: СШого-Tlbt-taforM (13 ЖТВЮ10*),С.рЬа«<тЪг1о14«« (2. BTSJÄW), J>lo<JiHjoa lut«ol»« (3 ГГ8«ва), Pm«*h*üochlerl* ««atvurlL (22 утоге^э muets вворвовдюа Челе та eepoöax-

тf , iv^sjicu о^жнахоыаи с&ьЗстьзда,, освсая» как вовыЯ адд

ChUrttMua chiorovibrieides sp.no* я 2 arrasiia простекатвих коричневых бактерий отнесены ic новому виду proethtcochlorl* ...

ph««o*Bt*rolde* «p. nev,

I. Полевые методы . ' -

, Определение зеленых серобактерий s природных образцах вроводилл в световой микроскопе' с фазовокеятраетныа устройством. Для отличил зеленых йактерай от цве^ .обактериЭ я водорослей использовали феномен голубого свечепая хлоробантериЗ в страшенном свете. ' 1 ■ . . ■

Количественный учет фотос я пт езируюядх шярооргашззиов проводили so методу предельных разведений отобранных проЗ ш вха-ризоваквой зледтнвньй среде. Дли эелевых сероОактериД- применяли среду Пфеннига (Pí»imig ,1965).

'Учет бактерий в их вергикалъвов распределен« в позерхш»-

стша слоях ила в мелководных водоемах "определяли на стеклах

* *

обрвстаяая. .

V, s

Материал для электронной иак<-~скодаа получала непосредственно as водоемов, Пробы фиксировала 3,6$ глутаральдегждоа. Последующие опереди проводили 8.лаборатории со ыетвду Кехден- -бергера IRyttr, Killenlxre«p , 1958). .

Основную часть гидрохимических анализов проводили » полови, условиях.' Для определений яспольэсвадя общеизвестные методик* (Резников с «авт., ">70; Norria «t al. , I948;0p«ncer, i960; Тгйр»г,6<^1«в*1.1У74; Рсмавенм, Кузнецов, 1374). . !

П. Лабораторные методы ■'■-■. »

Д77 выдеденжж чистых ? 'дътур зеленых серобактерий семейства СЬ1»г»Ъ1»ь«м исвольвоьала агарааоваялу» среду Пфеннига (Menai« , I9CS).

Кудьтавироваанв проводили в пробирка! я в склянках"о на-v вяЕчгваюткися крыжкам» я резяновдоз прокладкам.

• Морфологию бехтергЛ гзучалж в световом микроскопе с жс-польэоваяявм фазового ■ аяоотрального констратов. Ыиярофото-грофая клеток получаля с поиокьо агарових слайдов.

Тотальные препарата полых клеток для электровяса, микроско-пяя'ковстрастнровала К фосфовольфрамовоЯ кислотой {ОЗК), ве2-тралязовавясЗ до рН « 7,0. Для вьлвлешш фот оси нт еварующах , структур. - хлоросои примедалж метод негативного контрастирования <Тихоненхо я др. , 1974).

Для «учения строения хлоробактериЛ били. вползевы ультра-товкве cpesu клеток о применение* веохолькях вариантоз фиксация ■ залавок в аралдат или эпои. Материалом для валивоя олухл-ля 7-10 дневные культура se лета серобактерий, За основу флкса-пда бит правят метод Кедленвергера (fljt«r, K»llcnb«rg«r, 1958).

Готовке препарат» вросыатрквага на влектроннои микроскопе JKU-7 ала , jrEí-IOOC вря напряжения 80 квт в увеличена* 30 ТИС. . с.

Тотеяыша спектр пигментов »члеаих. свробаетеря* снимала яа спектрофотометре ищсап SP -ZB00 после обработка суспввэмд клеток 805С раствором сахарозн ■ лз* ультразвуком в течение 10 шя. Саределеаае вахтера 0ü.;)CxJejLi0B п. эв одела по методике Гдое (Glo*«а. 1975).0кстрегцлю а разделена« каротввовдов ороазвода-хх оа мтод Халфеиа (K*ií«n, rrmeip, 1972). Цдеит14екадлг бак-теряофеофетявов ж жаротяяоядов производили по водичявак й£ я характерна» максимумам поглощеняя пигментов (&1о* , 1977).

Определение оптимальных параметров сред» для развития Сех-' теряЯ вклепало измерение биомасса хлоробактера!, выршпвшшх в градиенте исследу«кого фактора. Урожай клеток велевюс серобаяте-

pjU глг'^лдя no относпгвлхему хаячест»? бактерясххорофыхде. Кроме того, дж определении шпаклхыаа jaxonxl Сил icocxito-ui метод хратхосрочпих »ксперямеито* о прпмонекхвм 14С-6«»а{>-00опта (Горлвнжо, Клкдна , 1979).

Ддламяку окяслепхя судь&Еда ■ оАравмлки» омслвытх со*' дявеях! OBjxjteJWja-» tuotina сусп«н>нях Ошгтерав. ■

ркзтдьтаты иссдаашия

I. ХДраКТераОТлКа МеСТООйЯТаМХ '

**

..зучвшшв шхрооргмашм Oiux виделош! ■» срвродтх в*»-сдете» трох типов. Это мерошпстэтеохяе мер«: Реамсю. Власове (Схадяшхае озере), Цогкамоо toerpos Jjxuum). Домерецхо* (город Tpjcitseu); мелховьдкие голомвктвчрсхжо водоеми: озера Крымохого DoxjWT-poiw, tucr^tawa« озеро С«»ля я &р«л«гшае х нем; водоему, озеро Та^бухансяоо (СинершЗ Калккэ), »одолш! во-туарног сзстемы Бед го моря; серояохоролшм мсточкдкд мера 1окрьхохо« (»ршекж! яолтостров). Харахтерастмка вавводов ш-Ш аОиотвчесхдх {акторов в мгетах обятамлд некоторых «ссаедо-вашшх штаммов ирдведенй в таОдвад I. Д®| воды я ядових шД sou «эучекких водоемок характерно оовьаенкм оодершме \ KeCl (1-Е OS) я o;jo4*uta (до 1600 иг/л), & также подл юн лая filiieaiiasaooTi, сгвта в sou« •мзянтид <£ототрофеа, В tiopouvrtrttc-кнх водоемах планктонные еддм веда met серой ох те pal снЗразугт ва-о тввсивао-окраавшшЗ одой d анаэробной »она на гдувпие . '-П и

la грашщв темпе ратурн ого скачка. ХлорэОактерая ооично домаи- о pjirt с ре.', j других фоготрофши маарооргаьаамоа. CoajtcT-jceste ЕЗДУ ПрвДСТаВЛени ЩГрП^рШШЗ, в тно-

новика бактеряяыл.

В ывдхоледких сомш водоемах Оентоение форш фотоечнте-

зирупщих бактерий формируют слоистые мпкроэояы ва поверхности яла. Зеленые серобактерии 'располагается сод пленкой пурпурных серобактерий, достигая численности клеток s I мл. Кро-

ме них, инкроаоны в поверхностной пленке образуют OeoillatorL» •p.. &р1ги111л» ip,, Ctxloroflexue, B»gslaïoa . В сероводородных источниках й&ктердя сечвйстьа могэ! являться как соп^тстэу в(;ами, так в доминирующими формами. Наряду в зелеными серобактериями c.vibriof^rne и C.ch'' oravlbrl©-ldae * ксточвкках отмечается развитие пурпурных бактерий я . 1. .аяобактеряй. В природных екосис мах зеленые серобактерии является первым барьером яа пути распространения сероводорода,

П. Морфологические особенности исследованиях видов

По форме я размерам клеток мы подразделяли зеленых серОг бавтеряй соленых водоемов ва мелкие вабраовы, иногда имею»« -форму палочек (0,3-0,5 tuai), более крупные вибриона без газовых вакуолей (0,7-1,2 мим), бактерия вабриоадрой формы о газовыми вакуол л (1-1,2 ыкм), и, аа.;онец, микроорганизмы о выростами (0,7-0,9 шш>.

Вами установлено, что морфология изученных видов коррелирует в их местообитанием в природных экосистемах (рис. 1).Бак-терия с малыш размерами клеток C.chlorovlbrloief ч я C.phato-Tibrioldaa приспособлены к планктонному, образу.жизни, благодаря возможности ллйтельноги нахождения во взвешенном состояния в толще вода. Более крупные и тяжелые представители рода СЫогоЫия- C.TibrVoforM - Се нт ос ныв фо{ыы. Они вырабатываю« повиваяое количество сляэ»,. что предохраняет ях от влияндя неблагоприятных условий я дает возможное» прикрепляться ко дяу. Это позволяет бактериям занимать вкологическуо кишу 8 мел-ководшсс соленых озерах и сероводородных источниках. Такие к>-

Pao. I. Приспособленность морфология валовых серобактерий к различным -местам обитания. /

«рооргаяиами в..,ут ОевтоовыЛ образ хизви. Наличие гавопнх вакуоле! в клетках бактерий рода rvloJictyon позволяет им иах'Ч

дитьс* в планктоне, не' осевая аа дао.В то же в рома грчовно

<

вакуоли увеличивает соотаопевле ооверхдостя клеток к их объему, что приводит к усилению интенсивности метаболизма > клетках.

Табдиа I

1аражтерястика местоойналзя Евкотсра штатов эелеша'серобажтйра!

' Соле- Коше а- ■ кь _ ей Глубяяа Лома- Чяслев-

и , ь _ ■ в ость трйсм в ив * . ыестова варе- в ость в

Вала, втамии ■ ■ Водоенн „ % сульфв- ял веда коде- каяие шш.кя.

да в вяя в ва I мд

МГ/Л И •

С.у1ЪГШОГМ * Ш-32 ■■ 1сточндк оЛокрад 0,7 ' В-2Ц . о.Сиваз мелководное II 169 270 -270 . 10 7,0 7,7 6.7 7,5 16' 25° ,0,3' 1,0 1В1. ДОМ,'

1К-г о.Мопшйое с трат я- ■■ - фисяроваявоэ 3 30 60 7,0 13е 10 . ДОИ, хо'

С.сЬ1огот1Ът1с{ ''■■.■■ 8-103 ■ о.Сиваз мелководное ,2 СНК-105 ' оЛокрая.всичкик ¿,81 700 179 -220 -220 7,8 7,3 7,0 6 V 25® 17® од 0 ООП, дда. "{ ш

?,рЬавив

ВД-З - о.Могяльяое страт«- ^ ' ■ „ . „

• фидирсвавное. . 3 30 -60 7,0 13° 10 дои. 10'

4.■ ' * * , ■ ^ -

ТМ-1 о.Тамоухансков л

келководвое 3,5 20 -130 7,2. 12° 2 дев. 1Сг

6-5101. е.Симш " 2,5 460 -ПО 8,0 6,8 251 0,3 сет, 1СГ, Рт.рЫвоайигоШа

из-1 ■ • о.Ыйгвльвое страта- ' „ е

фвцароваявое 3 30 - 60 7,0 13° 10 дои, 2Сг

Погмечавае: дрм. - доминирующие чаш'соп. - зоптсгвияае вида. " '

Peltxlictyoii ph»«us И Р. lúteo lúa ведут, В ОСНОВНОМ, ШШНТОН-

ШЗ ойрьэ еаэня. Иногда P.luteolura ос5 кару кявае т ся в в дошшх яловых осадках мелководных водоемов. Такому своообу существования благоприятствует обильное ввделевав сли^и бактериями в образование мияроколонай, Макрооргишэкы с выростами-прост ека-Ш, Proethecoehlorls aoetuarlia P.pha«o»eteroldea , 'ПрВСПОСОб-лепы к развитии'в планктоне водоемов благодаря способности удерживаться во взвешенном состоянии с прошью выростов и относительно мальм размерам. Кроме того, «алачае простоя во много раз увеличивает поверхность клетки, а, следовательно в хлоро-сом. что позволяет данное группе бактернй развиваться оря ко-никеянсй освеиенаости в нижней макрозове мдкробиального мата в дает преимущество перед другими зелеными бактериями.

Ш. Пигментный состав

н >

Все бахтерии, принадлежащие *К „семейству ChloroMece«», окрашены в зеленый или коричневый пвет. Ма подтвердили, что окраска определяется наличием различных хлорофальних и каротино-идных пигментов, принимающих участие в фотосинтезе. Нами проведено исследование_пигментов фотосинтеза la vive , в тотальных ацетоновых я метанольнах экстрактах, а также хроматогрофачес-кое разделение бахтериохлорофиллов 7 каждого исследованного вида зеленых серобактерий, ранее не подвергавшихся такому изучена». Подтверждено, что ее^еные хлоробактерии имеют; байтера0-хлорофялл с ' вли d , а коричневые виды всегда содержат вахте риохлорофи ли * ' или его модификации (Glo* «с al,, 1"?5) (рас. 2, а,б). Наличие бантериохлорофалла * определено Kaí5 у тех.г-аж я у других орта 1змо» (рис. 2,6), Кроне тог.<, хах в хссдедоьанные р&вее бактерия, изученные нами штаммы зеленого . света содержат основной каротиноид хлоробактин, а коричневоок-

410 490

Ь70

€50 730 дщна волан s

Fio. 2. Озяовяые хлорофилмив пкг-ыенты гелених серобактерий, а) спектра логлоаоаоя целых клеток; I - <1актераохлорофии <ч 2 - бакте-

350 450 550 650 750 ! ржохлорофилд d; 3 ~ вахтереохло-

рофелд в; .'.-"■.-.-. ' Ö) спектры поглоденм вкстрактов. Сажтерио(|>оофегяны: I-c;2-4-а -

450 510 570

длина волны в вм

Рас.З. Спектры согловдши

¡трота новдов волевых серо

бахтериЛ: 1-хлоробахтяя;

2-иаореяиератян

■ Таблица 2

Зеленив и коричневые виды семейства СМогоМасем, иыещие одинаковую морфология

Зеленые

Коричневые

РОД

Вид

Пигменты ■ бхлГ" карот?

Морфология средние

■Пигменты

Вид ----------размера в

Охл. карот, у^у

С1к1от»Ъ1ия С.11»1со1* в С^1Ьг1о- в

Без газовых вакуолей 3

хлб , С.рЬаво- е хлб • *

С.сЫо- С ИЛИ <1 хлб С.рЬмо- • Рг.*«в- с ИЛИ в ХЛб Рг.рЪмо- •

С газовымя вакуог-ми Рв1 ой 1 с »с Хлб Р.рЫлии *

^¿ГОГО*

Апса1осЬ1ос и

ШС1-.

С1*№гасП1ог1*

С.сцИигЮ*

хлб Р.ер.** •

не найден -яе найден -

иэр,

язр. пар.

кар. изр.

палочковидные 0,6x1,25

вибрионы 0,6x1,25

вибрионы 0,35x1,0

бактерии с

выростами

0,45x0,6

вибрионы . 0.6x1.25

палочковидные, об разуют сетчатые микроколонии 0,8x1,7

бактерии о

выростами

1,1x0,6

сферические 1,25х 1.25

Примечание: I - бактериохлоро$яллы; 2 - каротиноиды;

Э - хларобактин; 4 - изорениератин; ?

* - коричневый гтадизм С.р&АваЬео(«г»14«в ', имеющий форму вибриона, выделен японскими учеными из морских проб (едие, я«п1«*д11, 1975); и - коричневый вид,аналогичный Р.с1а1ЬгаМ1огм,

описан 1Ц«ннагом1Р1впл1е, 1967).название не дано.

о

решенные - каротиаоид жэорегаератин (pao« 3).

Представляется интерес»» тотфвБтг, что практически во« виды СЬ1опЫ*е*е* имеют как зеленого, так я коричневого . представителя (табл. 2). CjTb различной цнгменташя заключается в борьбе за независимые зкологкческие ниши, отличные по спектру проникавшего света и интенсивности освещения. Коричневые виды, в большей степеии поглощмщве коротко®олновыз свет, являются более глубоководным по сравнению в эеле"шя.

17, физиологические особенности

Все изученные нами органязыы являются облкгатнымя умерев-нымя галофилами. Оптимальные концентраши; солености для различных штампов при определенных условиях кодеблхгтся ли I до 5Í tfaCl (рИО. 4), ' ,

Наиболее прясаособлеяинми к широкому спектру солености оказались C.iribrioforw ж ?.«aatuaril . которые могут разва- „ ваться в пределах солености от 0,5 до ISft* Концентрация . » местах ооитаная этих видов состагляет около 2СЙ. Ралее не отыечалг.съ развитие представителе! СШогоЪ!*««** при солености выше 1СЙ. Лм бактерий, развивающихся в природных условиях при I-3Í s*ci , харс^тервы потребности в соля, близкие к естестве ннш. Мы определили, что наиболее благоприятяна рН для развития одноклеточных зеленых соленовщшх серобактерий оостаыЕяет (,8-7,0 (pao. 5,а). Тогда как пурпурные бактерии требует более щелочные значения рй.

Вами установлено, что все виды СЫ»г«Ь1аеем , выделенные И» соленых водоемов, способны развиваться при высокой концентрата H^S'^HjO в среде (до 2500 мг/л), имея оптимум 1000-1500 кг/л (рис. 5,6).' В природных водоемах бактерии обычно окисляют практически весь сульфид до серы, которая откладывается вне

Рю

1 - штамм з -I7I0 (природная ооденооть - I5Ä)

2 - втакм 5 -ЮЮ {ирярэдн"« оолеяос» - 1СЙ).

•3 - штамм s -610 (првродная ооленость -

хлегкл, Дапше&яеб окваланяв до су^^ьфато» почтя не вдет, тая кок в ее ров одородшос водоемах Оактеряи не всшпывегт дефяпята в доноре елекгрова. В храткосрочвах вкспвриментах суспеваяя исследованных cojwhob оляыг зеленых бактерий окисляет вес» сульфид до элементарно! серн аа 2 часа. В течепае поо..;ду водах 5 часов сера не окисляется до сульфатов. Невначительяое ейрааоваяив оудт Чтов отмечается лишь ..а третьи сутки (рис, 6).

Другой, ус* шовленим наш. фвенологяяесхой особенность!) вэученяоД груши dактера! является способность' некоторых пред^ сгадателе» в качество доиолнлтельного ясточнвка углерода исводь- Р аовать Lipoxcä круг органяческях соединенна: углеводов, аывно-и слот i харных'дясло*. Некоторые шанокаслотн ( а также гидр о ля-ват казенна, могут вместо ашоаивных солеЗ слухзть хсточнвком

4. Оптимальна« конца«трацая vaci для штаммов, виде--лешшх яз различных водоемов.

, 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

коацентрлдия М»->з эи:,0 п г/я

5. Зависимость Прироста 6a(m&ccsc.^hbeevit¿i0id«*(l)

H CtOblerovltarloläe* (2) Эт!

а) значения {И; 0) хонда нтрацаж сульфида а среде

Г

2,0

*

\

^ 1.6 \

" 1,2 ■ ми w

Í 0,6 ■

100 300 500 , 700 900 gjgus в

Fio, 6, Динамика окисления сульфида стспекэаей клеток

С. chloroKibrlolde» , штамм И-1. азота. Очевидно специальность дополнительных источяихо» углерода ж азота помогает некоторый вядам бактерий семейства СМого -Ъ1&с*»4 ори проаях равных условиях ваяимат» независимые вко-логическяе ниши.

Еще сдвой общей особенности» содевовццвых хлоробахтеряй ямяетсд ах способность к зврифотофшш. Так в сероводородных источихках - » местах с интенсивной освещенностью бурно развиваются C.YibrioroiT*. Для бактерий с вроетекамя характерна пониженная освещенность. В меромиктяческих озерах вагдусинс. 10-15 м в бохьош количестве встречается P.pb«»ca»c«roid»*, а » мелководных водоемах, * ватеиеяиых слоях нккробнальиого мата - P.«*otu*rli. .

Валя исследования доказали, что количество выростов у Р.рЬ*«»т*го1йа» регударуется освещенностью. Так, при освещенности 8000 люкс клетки бактерий обладали редкими я едва заметными выростаяя. В то ргемя ках зря уменьшении освехеанести до 200 лике длина и количество выросте» уеелкчивотась, что'.''

обгоняется нахождением а проста ках хлоросом и измене ни ем их численности.

Иы отметили также, что для зеленых серобактерий развивао-.щвхоя в мелководных соленых водоемах, характерна способность переносить относительно высокие температуры (30-35°), Для многих пресноводных видов предпочтятельна температура 20-25° (Меяп1в , 1967). ^ -

7. Ультратонлое строение

* ■

В вашей работе впервые было проведено сравнительное ив учение ультратонкого строения представителей селеповодиой группы семейства СЫегоы*«*м ^ которое показало его приксшшюльнув однотипность для всех наученных нами видов (рис.7),

Все исследованные сактерии окружены слизистой капсулой, которая у разных штаммов я даже я пределах одного штамма отличается по консистенция в плотности. Строение клеточной стенк* 7 волевых серобактерий типично для грам-отридательньв организмов', то.есть характеризуется наличием внешней трехслойной мембраны. Обособленный пептидоглижановый слой на срезах клеток отмечен только у

Мы показали, что все ооленоводные зеленые серобактерии, важ в другие представителя семей .ва СЫогеЭДасем , «одержат уникальный аппарат фотосинтеза - хлороссмы, физиологически ж фуакс'овальво сйтаан1.. в в пнтоплазматической мембраной клетки. Длина атах образований колеблется от 66 км у р. а» ЬиегП до 158 нм у р.1иио1мк , вирива составляет от 30-33 им у _ С,рЬме71ЬгЮ1в«в | , до 65 НМ - 7 Р.1и*«»1ма.

В клетках всех наученных втаммоа хлоросом» при логам в ввутрен-

ней*стороны к цитоплазматяческой мембране. 7 бактерий с прост«-

\ •

кама хлвросош запвдялют выросты» что повышает эвергететгскя!

Ряс. 7. Схема строения клея» соленоводяцг хлоробак теряЯ. Условные обозначенхя: ох- олаваотая капсула; -ко - клеточная стенка; ц - цитоплазма; к - новое ома; в - нуклеояд; ним - плтоплазиатячео-вая мембрана; о - периплазма; пф - поляфоо-фат; х - хлороаоки; мх - мембрана хлороооыи ■кв - вавагавалжа; гв - газовые везакулы; мг» - мембрана газовой веэавулн.

оотеятал клеток, вааямаияях ахологаческае вхля о яонихевноД освечешостьо.

ТрехсдоКяая пигопл&эматяческ&г мембрана со разует яяваги-р»1Т11 меаойсмальшуго тяпа,' которые обычно живляютсл я местах клеточааго деления» Т нддов Р.1и{«о1ив< Р.рЬми», р.магиаги, г.»ь**«*а**гоы*а отмечаем петлеобразные вввагаяаша пдт^ яхазматяческоЗ мембрана, пр^мо контактярувдаа с яервддвмдуячес ккм пространств см. На основания пятоимяческов рвакш* с можно думать, что такого .рода мембранные образования заполнены ааемевтараоЯ серой; об разувшейся при окисления сульфида, . которая затем заделается из клетка,

.Креме этого, нгшя отмечен еже одан пр^дзвлагаеиыЯ варваят

выделе шит серп из клеток некоторых представителей хлоробакте-рдй. Это - образование экструахК внесшей мемСрагш клеточной стенки, заполненных серой у C.chlorovibrloldega P.pha*oeBt»-roidea . По существу характер образования внешних акструвяй д иывагияадай, аналогичен. Можно предположить, что в завясимо-зти от размеров организма сера первоначально откладывается в пераялааыб внутри или сна руга клетки. Талям образом, первичны» местом отложйняя серы у всех серообразующих бактерай видимо является поверхность питоолазматичесхой мембраны я периплазма- . тэт ее кое пространство. В цитоплазме всех, лэучешшх штаммов ваДдекн включения полифосфатов. Других вшамениВ резервных веществ в клетках при использованных методах фихсации в контрастирования не обнаружено.

7 всех исследованных штампов рода Fílodlc tyon имеются газовые вэзикулм. Их размеры колеблются от 115-161 ни (длина) в 68-III км (юирииа)* Газовые везикулы соленоводних зеленых серобактерия разбросаны по всей клетке в отличяа от пресновод-«ого p. d«t hret if ora« , газовые везикулы которого расположены упорядочено в центре клетки в виде сот (Pfennig, Cohan-Satire 1967}» Газовые везикулы придают плавучесть микроорганизмам, а Т*жке регулируют отношение поверхности клетки к ее объему, что в cbod очередь влияет ва интенсивность клеточного метаболизма ъ конкретных условиях.

СЕСУадНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

До выполвевия нагеВ работы современные вяания о зеленых серобактериях основывались ва ..эучении, главным образом, едкого вида ChlopoMun llalcol* for»» tbloeulfвtopbi 1идJ3rот bu, Bueps^e описании! Bajeоко« (Надеон, IS06/'■ »последствие всеиедо^ ваияыЯ ~Ис*чевко и Иеиьявм, уже 30 лет служи* осяовиым объектом

. го

для биохимических исследований (1дгеап ' , 1954). Сведения о других видах бактерий семейства СЫогоЪ1ас«*а , несмотря ва описание ряда новых видов, были отрывочны. Таким обрезом, к началу работы возникла настоятельная необходимость более полного изучения отдельных представителей 'зеленых серобактерий. Вахно было ответить на вопросы: насколько монолитна эта группа фото-синтезируших бактерий с точки зрения физиологии, и каковы пре^' дели дявергввши внутри нее в связи о относительной вкодогичео-хой аеоднородностью хлоробактердй. В навей работа одинаковое внимали в уделялось рассмотрении как ранее известных, так и впервые обнаруженных видов зеленых серобактерий. При.исследовании мы старались прядерхиваться определенной схемы о цель» получения достаточной вафорыапяи для таксономического описания микроорганизмов. Крше того, особый акцент делался ва изучение наиболее ваших абиотических факторов, орейде всего солености, освехепности, концентрации сульфида, с , рН, которые оказывает существенное влхякяе на роэвятие зеленых серобактерий в природных ж ос и с темах. Это даловозмокность охарактеризовать соленовадных бактерий семейства СЫогоЫаои как «дину» физж-■ ологическуо группу, высоко приспособленную ж внешним факторам и подразделить ее на отдельные подгруппы, занимающие в природе определенные зхологическве ниши. . ■ „ .

Кади исследования, охватившие больоув часть ныне извест-ша видов »елевых серобактерий, подтвердили литературные данные о том, что зеленые серобактерии полноправно выделяются в крупную самостоятельную таксономическую единицу - семейство сыогеЪ1*с«ее . Для представителей зтого -семейства характерно наличие особых пигментов фотосинтеза, не обнаруженных у пурпурных бактерий. 7 всех и"следованных нами шт&ммов показано -присутствие Сахтериохлоро£яллов с , й. « " ■ каротинои-

дов арильной группы;' хлоробактяна или я зоре ни ератв на. Отлтчи-твльной особенностью яелевых серобактерий является такие наличие спе шализв реванша антенных структур фотосинтез и ру щего аппарата - хлорссом. Подученные нами фотографии ультратоикях оре-вов показали, что по строении хлоросомы однотипны у равных вв-дон я родов зелешос серобактерий.Колеблется только размер« этих структур. Обрашет рчямоиие также физиологическое однообразие бактерой семейства Chi»n>Mac*A« . Для изученных вамп соленоводных вид os, также как в для пресноводных представят»- -лей, характерен строгий анаэробиоз, облигатный фотолитоав'то-трофизм с использованием главным образом сульфида в качеств« Н-донора и (XV, - на биосинтез органического вещества. Экологическая обособленность зеленых серобактерий в природе определяется их фавяодогней и наличием хлоросом. Ш показали, что доследованные бактерия семейства СЫогэМдсеае занимают эколо-гдчеокув ниву, независимую от пурпурных серобактерий, раэвива- -ясь в местах, недоступных Og, при достаточно высоком содержания сульфидов (или ара нивком, но в сивтрофных ассоциациях о сероредукторамв) и при низкой освещенности. Очевидно, что способность X росту прв крайне низкой освещенности, не эффективна для пурпурных серобактерий, является одной яз главных отличительных особенностей, зеленых "еробактерой, определяющие их место в экосистеме,

" Таким образом, с одной сторона, изученная вами группа оо-ленсводных аелених серобактерий повторяет в допол**чет признака, характерные для всего оемейства св1вгоЪ1«сма . С другой стороне, в процессе работы вам." установлен ряд специфических' черт, присущих солеяоводной группе, указывающих на вывожу» ' прг:'лособленность отдельных форм к разлСным условиям обитя-нжя. ¿Ju показала, что в изученных вые окоми нормализованию а од о-

«мах» Содержащих сероводород, зелен»« серобактерия часто доми-няругуг н достигают экстремально высокой численности до 40 млн. хл. т I мл. Причем в водоемах разного типа доминируют отлич-. вне виды. Кроне »того, нам» отмечено полное несходство видовых составов пресноводных я соленоводша зеленых серобактерий. От-лкчяя по роду физиологических признаков: змврейнцг'гшюфидлзм, повышенная толерантность в сульфиду, неполное окисленае сульфатов до серн, яспользовавяе дополнительных источников органических соединения, серн, углерода, азота, развитее в раде случаев при повывенной температуре, а также значительное разнообразие морфологии, пигментного состава, наличие определенных внутренних структур (газовые вакуоля) коррелируют с принадлежностью изученных видов к водоемам различного типа.

Такам образом, те специфические особенности соленоаоднсй группы зеленых серобактерий/ которые .принпипиальво отличают ее пт пресноводной, есть результат длительного временного формирования вод воздействием пресса солености.

Изучение своЗстя чистых культур зеленых серобактерий, выделенных из разнообразных водоемов дало вам возможность спасать 2 новых вида: С, сЫо rovi.br! о га* з в р.ЦмейевигоМ«* - в, что наиболее важно, существенно дополнить характеристик" семейства СЪЬгеьис«!« в селом. Отметив, что в ваша рассмо-

I

трение ве в сада лааь 5 пресноводных видов велеаых серобактерий среди которых удовлетворительно изучены СЛ1ж1со1«, С.рЬ»«о-Ь«сс*1«1а*в в В.сХ^ЬгвИХот»«,

При идентификации выделенных организмов а описания новых видов мы придериивались принципов, язлохешшх в определителе Ьерга 1274). Однако рассмотрение наша дая-

нии в литературных материалов привело нас к выводу о несовершенстве существующей таксономической система зеленых серое.акте

рта. В *» »рем* ш салоетиость оамаЗотм СЪ1«гвЫм«м ■ «Г» Т&Хб9Я0«ЖЧ*0*аД саМОСТМТ«ЛЬЯОСТЪ M WrttOMT .CMNMOrf,

Bpaimni аодраадодакяА t?e2 труюш м рад» » мд* oíopwjjep»-ми« мчггм.' Трудя» еоглясяться о pauta»**«« ияш вахт»* , i3 ML рада ChUnUua i ЬЫМ1}|«А ц мммш шпи яяя отоутетия raaoata a^jjowi. &>а»де»аямм* паде S uio*t' npiuÁMBun к радам Шапкьм я l«b4MtTtA ; пшим»> као »с«х яяаастшх х кастою*«*? яремжя ошаииш врахвтам-

»тях род о», юмвг »»вахаяю»« мкга, яаагхутм % вял* мордовл. На осяоа&яяя ма^фохогкчевхого я глгыагтсл&г* ' cxeuter»* мв[*оадюа »вхвма c«poâarr«p*ft', а том отвутотааа ¿TWWTMWOot матабалтячмшх я (мя&хогячоокях раахэгчяЙ, ш врадетаимотсх с*х*соо4ритм «остаая«. адеров о амхеяажяя »тш охтя яддоа я еамодееигеадмув тахеэяоаипасау» ахякжцу -аххрв&яхдуеводобюм »алаш« ееробаят#ряя «»я. м».

Ш счятаая, что яадги* одя отсутстм* гиома вахуодо! tiox»t вирохать toxxjl» мдв»Я» cn«a*&uqr, хая »то цлохадд«тся в вдуча» nypajpaoü о»раоЛ вахтерах *ot«tM»rtttde«pir* '•* ai, isai).

выводи

■. . • / X. Из {«яхячшх r"u*iaa иершяхтвчаехах a годомахтхчм-

■ . ■ - ■ V

жвх водоемах, в тиха яя сероавдороддах ясточмяхоа б их» xaaja-ровйлоя ядевтафвшровдва 44 отакма шкрооргаяхамоя, отааоея-сих к 3 родьа я 7 вдддя блгтерг * семейства СЬ1ог»Ъ1*с*да.

' 2* В соответствия о тревоваааям "ISexgy народного ноша. адат.'VHого кодекса СахторзЗ* ооосаяо j&L> новшс т^кя еохоюд СОрООиХТОРЭЯ: ?ro*tb*CAChlorlB pbMOMUWU«« о* авт.7 о СЫого tu и» áaiorevibrloidae íp. авт.

3. Впервые проведено сравнительное'изучение морфология, 1 ' цитология пигментного состава и физиологических особенностей

соленоводних представителе! семейства СЫог«Ыкв*ае Показано, что исследованные виды имеют однотипны! фотосинтезирутаиЛ ашларат, вхлпчаивдй хлоросомы, содержат антенные пигменты С, <1 или * и небольшое количество бартера охлорофа.ила а. Во» изученные микроорганизмы являются строгими анаэробами и исполь-®у»т в качестве В-доиора Н^й , окисляв его до 8* и частично до ео~.

4. Обоснована при над лехн ост V всах зеленых серобактерий оолешх водоемов х единой высоко спепнализярованной вколого-фазиолагяческсй группе, отлично! от пресноводной грушш бактерий семейства СЫогоЪ1ас«м по ряду при знаков: умеренны! гало-, фялазм, высокая толерантность к сухьфаду, относительно высокая температура развития.

5. Установлена я обоснована хорреляпяя между основными морфо-фазяологяческими свойствами соленоеодних видов я хх пра-иадлежяостье к местообитаниям -различного типа,

6. Учитывая морфологическое своеобразие ряда представителей соле нов одной грушш семейства СЫого>1ае«*« , выдвинуто ' предложение о выделекиизеленкх мбрмоидных серобактерий, в яастаяца'о время отяосягихся х родам СЫо; и«» я р»1о<и»чг«п в самостоятельный род са11*го«у«1и*.

7. Полууеншге данные,существенно дополняю» сведения о ва-леша серобактериях, подтверждввт *аксояпм*ческов я »кологячвс-хое своеобразна сем. СЫ*г»Ъ1*аам я целом.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Горлекко S.U., Пучков А.Н., Егорова (Цучкова) H.H. Тонкое

. отроение зкэоспор несерных пурпурных бактерий Rvodoeie-roblun »дляi*111. - Микробиология, 1974, т.' 43, В. 6, с. ,1076-1078.

2. Цучкова H.H., Горлеяко В.М., Пивоваров^ Т.А. Сравнительное

изучение тонкого стр^шш ввбриоддньа зеленых серобактерий'- Микробиология, 1975, т. 44, в. I, с. I08-II3. .

3. Пучкова H.H., ГорлеЕко В.М. Новые коричневые хлоробактерия

rt-ostbecocblorli рЬ»«оав*»го}сЗ«л ер.ло».- Микробиология, 1976, т. 45, в. 4, с. 655-660. '

4. Цучкова H.H. Новые зеленые бактерии СЫогоЫшв cbiorovib-

Moides. - В сб. П республиканской конференции молодых ' ученых микробиологов. Тез.докл. Ташкент, 1978.,

5. Пучкова H.H., Горленко В.11. Новые зеленые серобактерия

СЫогоЫш* cMoroTibriûid»« tp. nov. - Микробиология, 1982, т. 51, в. I, С. 116-124. . ' '

6. Горленко В.М., Кошшшева Е.И., Пучкова H.H. вототрофнн» '

. бактерии в термальных источниках. - В сб. Термофильные ыжкрооргалиамы в природ« и практике народного хозяйства. Тез,докл.'Москва; 1983, о. 18. ?• Пучкова Я.Я. Зеленые серобакте^.и как комаояегт "суиьфуреты"

4 ' ■ V

. мелководных соленых водоемов. - В сО. III республиканской н^учвогеоретичеек^ конференция молодых /чеаых-микробио-догов. Биологии, культи им ровак не и иепожьзов ine кикро-оргализмов в народном хозяйстве« Tes. доил. Тиакегг, * ^ IS®, с; fcO-ei

/''- QÇ4/S у? J У4. <?-(л Jurist Sfû Айда^^л» tfls <