ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2015, № 6, с. 715-722
БИОЛОГИЯ ПОЧВ
УДК 579.64:631.46
БАКТЕРИАЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА ПЛОДОВЫХ ТЕЛ НАПОЧВЕННЫХ БАЗИДИОМИЦЕТОВ*
© 2015 г. Ю. А. Загрядская, Л. В. Лысак, И. Ю. Чернов
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы, 1
e-mail: 1989july@mail.ru Поступила в редакцию 16.04.2014 г.
Показано, что плодовые тела базидиомицетов разных стадий разложения в лесном биоценозе являются специфическим местообитанием бактерий, существенно различающимся по численности и обилию отдельных родов бактерий. Выявлено значительное увеличение общей численности бактерий (прямой микроскопический метод окраски акридином оранжевым) и численности сапротроф-ных бактерий (посев на глюкозо-пептонно-дрожжевую среду) в плодовых телах базидиомицетов Armillaria mellea и Coprinus comatus на заключительном этапе разложения по сравнению с начальным этапом развития. На всех стадиях разложения в тканях плодовых тел доминировали грамотрицатель-ные бактерии, представленные на заключительных стадиях разложения родами Aeromonas, Vibrio и Pseudomonas (плодовые тела A. mellea) и родом Pseudomonas (C. comatus). Обсуждается возможность влияния бактериальных сообществ плодовых тел напочвенных базидиомицетов на формирование бактериальных сообществ верхнего горизонта почвы в лесном биоценозе. Локусы, связанные с развитием и разложением плодовых тел базидиомицетов на поверхности почвы, являются перспективными для направленного поиска грамотрицательных бактерий, важных объектов биотехнологии.
Ключевые слова: базидиальные грибы, бактериальный комплекс, плодовые тела, автолиз, мицето-филиды.
Б01: 10.7868/80032180X15060131
ВВЕДЕНИЕ
Базидиальные грибы являются важным компонентом лесного биогеоценоза. Они принимают активное участие в разложении лесной подстилки, образуют микоризу с древесными и травянистыми растениями [4, 10], являются активными деструкторами мертвой и живой древесины. Ба-зидиальные грибы, будучи активными в биохимическом отношении, создают вокруг себя среду, насыщенную продуктами метаболизма. Это оказывает существенное влияние на формирование неоднородности в распределении микробных сообществ на поверхности почвы и образует такие почвенные локусы в верхнем горизонте почвы, как микоризосфера (почва вокруг микоризиро-ванных окончаний корней) и гифосфера (почва вокруг грибных гиф) [3, 5, 19].
В подстилке лесных экосистем величина биомассы мицелия высших базидиомицетов колеблется от 2.35 до 3—6 т/га, что сопоставимо с биомассой корней растений (около 40 т/га) и биомассой микромицетов в почве [13, 16, 31]. Грибы
* Часть работы по формированию и хранению коллекции грамотрицательных бактерий выполнена при поддержке гранта РНФ № 14-50-00029.
являются средой обитания различных беспозвоночных: моллюсков, клещей, пауков, насекомых, нематод и ракообразных. По мнению ряда авторов, большинство плодовых тел грибов разрушается ими почти полностью [7, 28]. Продукты разрушения плодовых тел попадают на поверхность почвы и формируют локусы повышенного содержания органического вещества, реализуя таким образом средообразующую роль в отношении почвенной микробиоты в лесном биогеоценозе.
В процессе разложения плодовых тел принимают активное участие бактерии-микофаги родов Bacillus, Collimonas, Paenibacillus, Streptomyces, Pseudomonas, Burkholderia, Erwinia, Aeromonas и др., обладающие протео- и хитинолитической ферментативной активностью [19, 25, 30]. Среди механизмов разложения плодовых тел базидиоми-цетов наиболее изучены два: разложение при активном участии насекомых и процесс автолиза [24, 29]. При этом следует отметить, что изучение механизмов разложения плодовых тел грибов в основном проводится в лабораторных условиях на видах грибов, имеющих биотехнологическое значение. В природных условиях процессы разложения плодовых тел практически не исследовали [18, 19].
Таблица 1. Некоторые химические свойства верхнего горизонта почв на площадках отбора плодовых тел Armillaria mellea и Coprinus comatus
Почва Горизонт Глубина, см рН водный Содержание гумуса, % C гк C фк Степень гумификации, %
Постагро-дерново-подзолистая на покровном суглинке (Armillaria mellea) AYtch 1-17 6.2 4-8 1.35 45.25
Серогумусовая на техногенных отложениях (Coprinus comatus) AYur 0.5-12 6.9 6-8.5 1.30 34.21
В литературе имеются данные о развитии бактерий в гифосфере, микоризосфере и плодовых телах базидиомицетов [17—19, 25]. В большинстве работ делается акцент на роль бактерий как биодеструкторов грибной биомассы, паразитов (микофагов) и симбионтов грибов. Известно, что почвенные бактерии могут способствовать формированию плодовых тел, микоризных симбиозов, мобилизуют почвенное железо и фосфаты [20, 22, 25]. Хитинолитическая активность прокариот может способствовать высвобождению спор из плодовых тел грибов для их прорастания и регуляции времени жизни плодовых тел [18].
Однако в литературе отсутствуют данные о бактериальном населении плодовых тел на разных стадиях развития и разложения в природных условиях, изменении численности и структуры бактериальных комплексов в процессе формирования и старения плодовых тел грибов. Такие данные позволили бы охарактеризовать и детализировать средообразующую роль базидиомицетов по отношению к бактериальным сообществам почвы в лесном биогеоценозе.
Цель работы — комплексная характеристика бактериальных сообществ, развивающихся в плодовых телах базидиомицетов, имеющих различные механизмы разложения, на разных этапах развития и разложения плодовых тел в природных условиях.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектами исследования служили плодовые тела разного возраста двух видов базидиомице-тов, различающихся механизмом разложения: автолиз на примере Coprinus comatus (Навозник белый) и разложение при активном участии личинок двукрылых насекомых — мицетофилид ("грибные комарики" Mycetophila spp.) на примере Armillaria mellea (Опенок осенний). Отбор образцов проводили на территории Ботанического сада МГУ им. МВ. Ломоносова. Образцы плодовых тел разного возраста отбирали на постоянных площадках (1 м2), где регулярно наблюдался рост колоний грибов Armillaria mellea и Coprinus comatus. Образцы базидиомицетов отбирали на
разных этапах развития и разложения плодовых тел (ПТ).
Этапы для ЛгтШапа тв11ва (УаЫ) Р. Кишш.:
1 — этап созревания (возраст плодового тела 3 суток): шляпка нераскрыта, полностью прилегает к ножке гриба, высота ПТ 3 см, диаметр 1.5 см;
2 — этап осыпания спор (возраст плодового тела 8 суток): шляпка полностью раскрыта, пластинки белого цвета, высота ПТ 6 см, диаметр шляпки 5.5 см;
3 — начальный этап разложения (возраст плодового тела 12 суток): пластинки коричневого цвета, ножка имеет черный оттенок у шляпки, немногочисленные личинки мицетофилид, высота ПТ 7 см, диаметр 7.5 см;
4 — заключительный этап разложения (возраст плодового тела 14 суток): шляпка представляет собой темно-коричневую массу с многочисленными личинками мицетофилид, ножка серо-зеленого цвета.
Для Соргтт еота1т (О.Е МиП.^г.) Регз.:
1 — этап созревания (возраст плодового тела 1 сутки): плодовое тело имеет форму шара (2 см в диаметре);
2 — этап созревания (возраст плодового тела 3 суток): шляпка полностью прилегает к ножке;
3 — этап образования спор (возраст плодового тела 8 суток): полностью сформированное плодовое тело без признаков разложения;
4 — заключительный этап разложения (возраст плодового тела 9 суток): активное развитие процесса автолиза, шляпка представляет собой черную жидкость, ножка без признаков разложения.
Отбор плодовых тел телами ЛгтШапа тв11ва проводили на территории дендрария в липняке, почва — технодерново-подзолистая постагро-генная глубоко пахотная на покровном суглинке (O-AYtch-P-ELBT-BT1-BT2) [14], плодовые тела Сорппш еота1т отбирали возле сосняка, почва — серогумусовая на техногенных отложениях, подстилаемая горизонтами агродерново-подзоли-стой почвы (O-AYur-TCH/P-[ELBT]-[BT]) [14]. Свойства верхнего горизонта почв приведены в табл. 1.
Определение общей численности бактерий в исследуемых образцах плодовых тел вели при помощи прямого микроскопического метода с использованием люминесцентного микроскопа "Айзкор 2+" (объектив х 100, масляная иммерсия). Для окрашивания клеток бактерий применяли краситель акридин оранжевый [9].
Образцы плодовых тел базидиомицетов измельчали ножницами в стерильных условиях, после чего навеску 1 г помещали в колбы со 100 мл стерильной водопроводной воды. Для десорбции бактериальных клеток с суспензию ПТ обрабатывали ультразвуком на приборе УДНЗ-1 (Россия), режим обработки: 22 кГц, 0.44 А, 2 мин. Подготовку препаратов и их последующую окраску акридином оранжевым проводили по стандартной методике [9]. Численность бактерий выражали в миллиардах клеток на грамм плодового тела.
Численность и таксономическую структуру са-протрофного бактериального комплекса исследовали методом посева суспензии ПТ на глюко-зо-пептонно-дрожжевую среду (ГПД) с нистатином [8]. Образцы готовили так же, как и для подсчета показателей общей численности бактерий. Посев суспензии ПТ проводили в пятикратной повторности из разведения 1 : 10000, 1 : : 100000. Учет бактерий, выросших на ГПД среде, вели на 10-14-е сутки, подсчитывали общее число выросших колоний и численность отдельных таксономических групп. Для этого представителей основных морфологических типов изолировали на скошенный агар и идентифицировали до рода.
Идентификацию бактерий проводили на основании результатов изучения культуральных, микроморфологических и некоторых физиолого-биохимических признаков (тест Хью—Лейфсона, наличие оксидазы) с помощью ключа для определения родов почвенных бактерий [8] и по общепринятым определителям [11].
За таксономическую единицу биоразнообразия бактерий принимали род. По относительному обилию отдельных родов бактерий в бактериальном комплексе выделяли доминанты (относительное обилие выше 30%), субдоминантами (относительное обилие 20—30%), группу среднего обилия (10—20%), минорные компоненты (относительное обилие менее 10%) [3].
Для выявления статистически достоверных различий средних значений численности по
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.