научная статья по теме АНТАГОНИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЕННЫХ АЦИДОФИЛЬНЫХ АКТИНОМИЦЕТОВ Биология

Текст научной статьи на тему «АНТАГОНИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЕННЫХ АЦИДОФИЛЬНЫХ АКТИНОМИЦЕТОВ»

ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2007, № 4, с. 402-405

^=МИКРОБИОЛОГИЯ

УДК 631.46

АНТАГОНИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЕННЫХ АЦИДОФИЛЬНЫХ АКТИНОМИЦЕТОВ

© 2007 г. Ю. В. Закалшкина, Г. М. Зенова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения,

119992 Москва, Ленинские горы

E-mail: juline@mail.ru Поступила в редакцию 30.06.2006 г.

Установлено, что почвенные ацидофильные актиномицеты - мицелиальные прокариоты, хорошо растущие на средах со значениями рН от 3 до 7 - обладают антимикробными свойствами, отличными от свойств нейтрофильных культур. Статистически значимо показано более активное подавление ацидофильными культурами роста микроскопических грибов и дрожжей, нейтрофильными стрептомицетами - роста грамположительных бактерий. Ацидофильные стрептомицеты активно подавляют рост фитопатогенных грибов, особенно при росте на подкисленных средах.

Во многом благодаря работам Виллиамса с со-авт. (Khan, Williams, 1975; Flower, Williams, 1977) словосочетание "ацидофильные актиномицеты" уже перестало вызывать недоумение у специалистов. Авторами было показано, что данная группа кислотолюбивых мицелиальных прокариот не только реально существует, но и по некоторым признакам весьма существенно отличается от традиционно изучаемых актиномицетов (Williams et al., 1971). Однако даже сейчас единичные публикации об ацидофильных актиномицетах посвящены изучению их геносистематики (Goodfellow, Kim, 1999), в то время как работ об экологических особенностях ацидофильных актиномицетов явно недостаточно.

Важнейшим аспектом практического интереса к актиномицетам была и остается их способность вырабатывать антибиотические вещества, без которых уже невозможно представить практически ни одну сферу народного хозяйства. Но взгляд на актиномицеты только как на потенциальные продуценты антибиотиков, а на почву как на наиболее вероятное место их выделения, несомненно однобок и ограничен. Актиномицеты являются полноправными членами микробного сообщества всех типов почв, и их взаимосвязи с другими членами этих сообществ представляют интерес не только для микробиологии и экологии, но и для аграрной сферы, основой которой являются почвы.

В упомянутых ранее работах была показана пространственная приуроченность ацидофильных актиномицетов к кислым почвам (Williams et al., 1971; Khan, Williams, 1975; Flower, Williams, 1977). Возможными конкурентами ацидофильных актиномицетов в кислых почвах являются грибы, поэтому логично было бы предположить

наличие у ацидофильных актиномицетов антигрибной активности.

Урон, наносимый фитопатогенными грибами сельскому хозяйству и пищевой промышленности, во много раз превосходит ущерб, причиняемый фитопатогенными бактериями (Великанов, Сидорова, 1988). Наряду с разработкой химических средств борьбы против патогенных организмов, не прекращается поиск веществ, действие которых основано на антагонистических взаимоотношениях микроорганизмов (Lee, Hwang, 2002; Pedziwilk, 1995; Yuan, Crawford, 1995). Микробиологические препараты на основе высокоэффективных штаммов в отличие от синтетических менее токсичны, быстро разлагаются, не накапливаются в пищевых продуктах, гипоаллергенны, дешевы и удобны для применения в промышленных масштабах (Лихачев, 1991).

В частности, фитопатогенные микромицеты рода Fusarium, вызывающие фузариозы у растений и выделяющие токсические вещества, представляют существенные проблемы для сельского хозяйства. Они поражают сосудистые системы и ткани растений, приводя к гибели большинства сельскохозяйственных культур (Elson et al., 1994; Буга и др., 1996; Getha, Vikineswary, 2002). Но для борьбы с фузариозом до сих пор не найдено достаточно эффективных методов, поэтому поиск и выделение активных актиномицетных штаммов продолжается.

Целью настоящей работы было исследование антагонистических свойств ацидофильных почвенных актиномицетов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В процессе выделения актиномицетов из различных почв на питательные среды с нейтральными и кислыми значениями рН (Закалюкина и др., 2004) нами была собрана коллекция штаммов, идентифицированных как виды рода Strepto-myces согласно определителю Гаузе (Гаузе и др., 1983). Кардинальные точки роста выделенных культур оценивали по величине оптимальной радиальной скорости роста колоний (Kr) на плотной питательной среде Гаузе 1 со значениями рН от 3 до 9. Для приготовления сред с перечисленными значениями рН использовали фосфатно-цитрат-ную буферную смесь (Закалюкина, 2003). Ацидофильными почвенными актиномицетами считали штаммы с оптимумом роста в кислой области, ак-тиномицеты с наибольшей величиной радиальной скорости роста на средах с нейтральными значениями - нейтрофильными.

Всего из различных почв было выделено и идентифицировано более двухсот штаммов. Для дальнейшего изучения из них отобрано по 14 ацидофильных (рН среды выделения 4.5) и нейтро-фильных (рН среды выделения 7.0).

У равного количества (14 ацидофильных и 14 нейтрофильных) штаммов стрептомицетов (таблица) изучали наличие антибиотической активности и спектр ее проявления методом агаровых блоков (Егоров, 1994). Предварительно все изучаемые культуры актиномицетов высевали газоном как на нейтральный, так и на подкисленный агар Гаузе 1. После соответствующей инкубации вырезали блоки культур актиномицетов, выращенные на оптимальных и контрастных питательных средах, и помещали их на свеже засеянные газоны тест-организмов.

Для поддержания роста испытуемых бактерий использовался мясопептонный агар (Методы..., 1983). В качестве тест-объектов использовали традиционно применяемый набор культур бактерий и дрожжей: Staphylococcus aureus штамм 209, St. aureus метициллин-резистентный штамм 1574, St. aureus УФ-индуцированный мутант, Micrococcus luteus, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans, Saccha-romyces cerevisiae штамм 581 (ВКМЦ), Cryptococ-cus albidus (штаммы микроорганизмов предоставлены лабораторией микробиологии Института по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе РАМН, Москва).

Для определения фунгицидной активности стрептомицетов культуры фитопатогенных фу-зариумов высевали на картофельный агар (картофельный отвар 1 л, глюкоза 15.0 г, агар 20.0 г; рН 7.0-7.2). Определяли радиусы зон подавления роста тест-культур микроорганизмов вокруг блока актиномицетов. Были использованы штаммы: Fusarium solani (Mart.) App. et Wr., F. gibbosum App.

Функциональная активность штаммов ацидофильных и нейтрофильных стрептомицетов, выращенных на подкисленной и нейтральных средах: доля активных штаммов каждой группы и средняя ширина стерильной зоны, мм

Фитопатогенные грибы

Ацидофильные стрептомицеты

Нейтрофильные стрептомицеты

рН 5

Fusarium sporotri- 64% 4.5 7% 0.1

chiella

F. gibbosum 57% 2.5 7% 0.1

F. graminearum 36% 1.5 7% 0.1

F. solani 36% 1.5 7% 0.1

F. oxysporum 50% 5 7% 0.1

рН 7

Fusarium sporotri- 21% 1 36% 1.75

chiella

F. gibbosum 14% 0.75 7% 0.1

F. graminearum 21% 1 7% 0.1

F. solani 7% 0.5 14% 0.5

F. oxysporum 21% 1.75 43% 2

et Wr., F. graminearum Schwabe, F. sporotrichiella Bilai, F. oxysporum (Schleht.) Snyd. et Hans (культуры фитопатогенных грибов взяты из лаборатории генетики актиномицетов и актинофагов государственного научно-исследовательского института генетики и селекции промышленных микроорганизмов, Москва).

Обработку полученных результатов провели с использованием компьютерных программ Excel 2002 и Statistica 6.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Из аллювиальной луговой почвы на среде с рН 4.5 нами выделены: Streptomyces flavogriseus, S. pallidoviolaceus, S. viridobrunneus, S. achromoge-nes, S. xanthocidicus, S. iverini; из той же почвы на среде с рН 5.3: S. viridobrunneus, S. achromogenes, S. thermoviolaceus, S. roseofulvus, S. xanthocidicus; низинной торфяной: S. viridobrunneus, S. virido-genes, S. fumosus. На среде с рН 7.0 выделен из горной мерзлотно-таежной почвы: S. roseus; каштановой солонцеватой: S. argenteolus, S. xanthochro-mogenes, S. purpureofuscus, S. nodosus, S. globosus; низинной торфяной: S. karnatakensis, S. albus, S. viridobrunneus, S. candidus, S. hydroscopicus, S. albo-flavus; серой лесной: S. violaceoruber; чернозема обыкновенного: S. violaceoruber.

Исследование антагонистического действия выделенных штаммов на традиционно используемом тест-наборе бактерий и дрожжей показало, что статистически значимое отличие антимик-

404

ЗАКАЛЮКИНА, 3EHOBA

R, мм 16

14 12 10 8 6 4 2 0

□ I ■ II

Рис. 1. Антибиотическая активность нейтрофильных (I) и ацидофильных (II) стрептомицетов против: 1 — Staphylococcus aureus штамм 209, 2 - St. aureus ме-тициллин-резистентный штамм, 3 - St. aureus УФ-2, 4 - Micrococcus luteus, 5 - Bacillus subtilis, 6 - Escherichia coli, 7 - Pseudomonas aerogenosa, 8 - Candida albicans, 9 - Saccharomyces cerevisiae. R - радиус зоны подавления роста тест-культур.

робной активности ацидофильных и нейтрофильных штаммов проявлялось в отношении St. aureus штамм 209 и УФ-мутанта штамма St. aureus, а также дрожжей C. albicans и S. cerevisiae.

Так, нейтрофильные штаммы стрептомицетов более активно подавляли бактерии, а ацидофилы активнее действовали на дрожжи (рис. 1).

Из литературы известно, что актиномицеты, выделенные из кислых почв, подавляют рост грибов (Khan, Williams, 1975), в том числе фитопато-генных (Широких, 2004). Среди ацидофильных штаммов стрептомицетов антидрожжевая активность отмечалась чаще, чем среди нейтрофильных. У изученных нами нейтрофильных актино-мицетов антигрибная активность если и обнаруживалась, то только при культивировании их на нейтральной среде (рис. 2, 2). Блоки нейтрофильных актиномицетов, вырезанные из подкисленных сред, ингибирующего действия не обнаруживали (рис. 2, 1). Культивирование ацидофильных штаммов на подкисленной среде позволяло получить блоки, обладающие большей эффективностью подавления грибов, чем при росте на нейтральной среде (рис. 2, 3 и 4 соответственно).

Обработка результатов методом многомерного дисперсионного анализа показала, что по проявлению антигрибной активности группы ацидофильных и нейтрофильных актиномицето

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.

Показать целиком