ЭКОЛОГИЯ, 2015, № 5, с. 392-393
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ =
УДК 574.24
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ГЕТЕРОТРОФНОГО ПИТАНИЯ ВОДОРОСЛЕЙ (НА ПРИМЕРЕ НЕКОТОРЫХ ШТАММОВ ИЗ ПЕЩЕРЫ "ПРОПАЩАЯ ЯМА") © 2015 г. Ш. Р. Абдуллин, В. Б. Багмет
Башкирский государственный университет 450076 Уфа, ул. З. Валиди, 32 e-mail: abdullinshrbsu@mail.ru Поступила в редакцию 10.01.2014 г.
Ключевые слова: Nitzschiapalea, Mychonastes homosphaera, тип питания, автотрофия, гетеротрофия.
DOI: 10.7868/S0367059715050030
Н.С. Тухман с соавт. (Tuchman et al., 2006) было выявлено, что многие диатомовые водоросли, в том числе и Nitzschia palea, в условиях слабого освещения способны усваивать органические вещества: ацетат, лактат, этанол, насыщенные жирные кислоты, глицерин, аминокислоты, а также глюкозу. Некоторые виды зеленых водорослей из рода Mychonastes также способны к росту в темноте при использовании глюкозы в качестве единственного источника энергии и углерода (Yrntao et al., 2008).
Цель данной работы — экспериментальная оценка возможности штаммов диатомовой водоросли Nitzschia palea (Kütz.) W. Sm. и зеленой водоросли Mychonastes homosphaera (Skuja) Kalina et Punc., выделенных из пещеры "Пропащая яма" (Южный Урал), использовать экзогенные сахара (глюкозу) в качестве источника энергии на свету и в темноте, а также проведение сравнительного анализа скорости их роста при разных условиях освещенности.
Пещера "Пропащая яма" расположена в Бур-зянском районе Республики Башкортостан (Южный Урал) в 4.9 км к юго-западу от д. Киекбаево в верхней части левого склона долины р. Белой. Полость относится к карстовым, является одной из крупных пещер Урала (Гареев, 2004).
Штамм Nitzschia palea был выделен из ци-анобактериально-водорослевого ценоза (ЦВЦ) донных отложений озера из пещеры, а штамм Mychonastes homosphaera — из ЦВЦ стены недалеко от входного колодца на дне пещеры. Предварительно, перед началом эксперимента, штаммы были очищены от грибов и бактерий с помощью антибиотика нистатина (Сиренко и др., 1975). Опытным путем была подобрана наиболее эффективная концентрация антибиотика: для Nitzschia palea — 20—25 мкг/мл, для Mychonastes homosphaera — 80 мкг/мл. Штаммы культивировали на
среде Громова № 6 (Громов, 1965), диатомовую водоросль — с добавлением силиката натрия, в опытный вариант дополнительно добавили 1%-ный раствор глюкозы. Опыт был проведен в 4 вариантах:
1) на свету в контроле, минеральная среда (СК);
2) на свету с глюкозой (СГ); 3) в темноте в контроле, минеральная среда (ТК); 4) в темноте с глюкозой (ТГ).
Подсчет клеток осуществляли при помощи камеры Горяева в течение 10 дней культивирования. Полученные данные были обработаны с помощью пакета программ Statistica 8.0 и Microsoft Office Excelle 2007.
Nitzschiapalea. Установлено, что в начале опыта на свету в контроле (СК) наблюдается активное увеличение числа клеток Nitzschia palea, однако после 8-го дня размножение замедляется. Возможно, это связанно с уменьшением концентрации минеральных веществ в среде. Различия в численности клеток между контролем на свету (СК) и опытом в темноте (ТГ) (р < 0.014), а также с контролем в темноте (ТК) (р < 0.007) на протяжении всего опыта были достоверными, а различия с опытной средой на свету (СГ) стали достоверными с 3-го дня (р = 0.000) (рис. 1).
В СГ размножение идет крайне медленно, но сокращения численности клеток не наблюдается (см. рис. 1). Различия в численности клеток между СГ и ТГ стали достоверными лишь на 8-й день (р = 0.000). В ТК скорость размножения клеток самая низкая. На 8-й день численность клеток резко падает. Различия в численности клеток между ТК и СГ в первый день были достоверными (p < 0.036), однако с 3-го по 6-й день стали недостоверными (p > 0.05). В последующие дни различия стали вновь более явными и достоверными (р < 0.037). В ТГ численность клеток почти сравнима с СГ и значительно выше, чем в ТК. Различия в числен-
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ГЕТЕРОТРОФНОГО ПИТАНИЯ 393
2 3 4 5 6 7 Дни опыта
9 10
Рис. 1. Динамика изменений числа клеток Nitzschia palea (Kütz.) W Sm. при разных условиях культивирования. N — число клеток х107; СК — свет, контроль; СГ — свет, глюкоза; ТК — темнота, контроль; ТГ — темнота, глюкоза.
234567 Дни опыта
9 10
Рис. 2. Динамика изменений числа клеток Mychonas-tes homosphaera (8кщ'а) КаИпа е! Рипс. при разных условиях культивирования. Обозначения те же, что и на рис. 1.
ности клеток между ТГ и ТК не были достоверны лишь в первый день (р = 0.885), в остальные дни эти различия стали достоверными (р < 0.016).
Mychonastes homosphaera. За весь период проведения опыта в СК наблюдается активное увеличение числа клеток Mychonastes homosphaera (ежедневно почти в 2 раза). Различия в численности клеток между СК и ТК на протяжения всего опыта были достоверными (р < 0.001). Различия с СГ стали достоверными с 6-го дня (р = 0.000), а между СК и ТГ - на 4-й день (р < 0.001) (рис. 2).
В ТК скорость размножения клеток Mychonas-tes homosphaera самая низкая. Различия в численности клеток между ТК и СГ были достоверными на протяжении всего опыта (ф < 0.001). В ТГ численность клеток выше, чем в ТК, причем различия были достоверными на протяжения всего опыта (р < 0.001). Различия в численности клеток Mychonastes homosphaera между СГ и ТГ стали достоверными на 4-й день (р < 0.001).
Скорость потребления глюкозы, как правило, зависит от уровня освещенности. У некоторых
видов свет инактивирует транспортную систему, обеспечивающую поступление глюкозы в клетки (Neilson, Lewin, 1974). У Nitzschia palea, как и у Mychonastes homosphaera, в органической среде на свету размножение идет медленно, но сокращения численности клеток не наблюдается. Возможно, у водорослей на свету также происходит инактивация транспортной системы.
Гетеротрофная утилизация органических субстратов у водорослей является важной составляющей стратегии выживания, если уровень освещенности слишком низок для фотосинтеза или освещенность вообще отсутствует. Поэтому есть все основания говорить о том, что изученные нами штаммы водорослей в условиях темноты питаются гетеротрофно.
Известно (Абдуллин, 2012), что Nitzschia palea (Kütz.) W. Sm. широко распространена в сообществе Nitzschia palea-Navicula subminuscula, а Mychonastes homosphaera (Skuja) Kalina et Punc. — в Mychonastes homosphaera из темновой части ряда пещер России и стран СНГ. Подтверждение способности этих видов к гетеротрофному питанию в условиях темноты доказывает, что они находятся в пещерах не в покоящихся стадиях, а вегетируют.
Таким образом, изученные штаммы водорослей Nitzschia palea (Kütz.) W. Sm. и Mychonastes homosphaera (Skuja) Kalina et Punc. являются миксо-трофами, что способствует адаптации к обитанию в темновых зонах пещер.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Абдуллин Ш.Р. Цианобактериально-водорослевые ценозы пещер России и некоторых стран СНГ // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2012. Т. 14. № 1(4). С. 942944.
Гареев Э.З. Геологические памятники природы Республики Башкортостан. Уфа: Изд-во Тау. 2004. 218 с.
Громов Б.В. Коллекция культур водорослей Биологического института Ленинградского университета // Труды Петергоф. биол. ин-та ЛГУ. Л., 1965. Т. 19. С. 125-139.
Сиренко Л.А., Сакевич А.И., Осипов Л.Ф. и др. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. Киев: Наукова думка, 1975. 248 с.
Neilson A.H., Lewin R.A. The uptake and utilization of organic carbon by algae; an essay in comparative biochemistry // Phycologia. 1974. V. 13. P. 227-264.
Tuchman N.C., Schollett M.A., Rier S.T., Geddes P. Differential heterotrophic utilization of organic compounds by diatoms and bacteria under light and dark conditions // Hydrobiologia. 2006. V. 561. P. 167-177.
Yantao Li, Junchao Huang, Gerhard Sandmann, Feng Chen. Glucose sensing and the mitochondrial alternative pathway are involved in the regulation of astaxanthin biosynthesis in the dark-grown Chlorella zofingiensis (Chlorophyceae) // Planta. 2008. V. 228. Is. 5. P. 735-743.
1
8
1
8
ЭКОЛОГИЯ № 5 2015
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.