ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 7, с. 847-852
БИОЛОГИЯ ПОЧВ
УДК 631.46
ВЫДЕЛЕНИЕ И РОСТ ПОЧВЕННЫХ АЦИДОФИЛЬНЫХ АКТИНОМИЦЕТОВ РОДА М1СЯ0М0М08Р0ЯЛ*
© 2004 г. Г. М. Зенова, Ю. В. Закалюкина, В. В. Селянин, Д. Г. Звягинцев
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119992, Москва, ГСП-2, Ленинские горы Поступила в редакцию 20.06.2003 г.
Установлено, что численность и разнообразие актиномицетов рода Micromonospora, обнаруживаемых на подкисленных средах при выделении из кислых почв и растительных субстратов, увеличивается по сравнению с численностью и разнообразием этих мицеллиальных прокариот на нейтральных средах. При выделении из нейтральных почв подобного эффекта не обнаруживается. Микро-моноспоры, выделенные на подкисленной среде, имеют максимальную радиальную скорость роста колоний при рН 6, на нейтральной среде при рН 7. Микромоноспоры обладают более низкими величинами радиальной скорости роста и имеют более узкий диапазон значений рН, пригодных для роста, по сравнению со стрептомицетами.
Традиционно сложившееся мнение о том, что все актиномицеты являются нейтрофилами, было поколеблено работами Вильямса с соавт. [10, 11].
Исследование актиномицетных комплексов ряда кислых лесных почв и почв со значениями рН водной вытяжки, лежащих в диапазоне от 7.0 до 8.0, показали, что ацидофильные актиномицеты составляют неотъемлемую часть комплексов почвенных мицелиальных прокариот и наиболее распространены в кислых почвах [5].
Установлено, что количество актиномицетов, выделяющихся на подкисленной среде из почв кислого ряда, превышает численность мицелиальных прокариот, обнаруживаемых при посеве из этих почв на нейтральной среде. В черноземе и в слабощелочных почвах такого явления не обнаружено [3]. Среди актиномицетов, выделяемых из почв на подкисленную среду, преобладают представители родов Streptomyces и Micromonospora [3].
Целью настоящей работы явилось исследование представителей рода Micromonospora, выделяющихся из почв с различными значениями рН и растительных субстратов на подкисленные и нейтральные среды.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследования явились следующие почвы: низинная торфяная, дерново-подзолистая, оторфованная подзолистая, серая лесная, горная мерзлотно-таежная, чернозем, аллювиальная луговая и каштановая солонцеватая (таблица), а
также растения злаково-полынной степи на каш-
*
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ < 03-04-48324 и гранта НШ - 1518.2003.4.
тановой солонцеватой почве и разнотравно-полынного пойменного луга на аллювиальной дерновой почве (Волгоградская обл.).
Учет актиномицетов проводили методом посева из разведений почвенных суспензий на агари-зованные питательные среды - Гаузе 1 [2] и среду с пропионатом натрия [6]. В среды добавляли на-лидиксовую кислоту (1.5 мкг/мл) для подавления роста бактерий. Использовали среды с рН 7.0 и 5.3, кислотность среды устанавливали и поддерживали с помощью фосфатной буферной смеси, которую готовили из двух растворов 1/15 М Ка2НР04 и 1.5 М КН2Р04 в определенных соотношениях. Посевы инкубировали при 28-30° в течение 2-3 недель.
Подсчитывали общее число колониеобразую-щих единиц (КОЕ) и проводили дифференцированный учет актиномицетов по морфологическим типам, микроскопируя колонии на чашке в оптическом микроскопе. Отмечали присутствие воздушного и субстратного мицелия, тип мицелия, наличие одиночных, двойных или цепочек спор на воздушном и/или субстратном мицелии, наличие спорангиев. Выделяли несколько мор-фотипов, просчитывали число колоний, относящихся к определенному морфотипу, выделяли в чистую культуру представителей каждого из выделенных морфотипов. Для выделения актиномицетов в чистую культуру и дальнейшего культивирования использовали овсяный агар [2].
Родовую идентификацию проводили по определителям бактерий Берджи [7, 8], используя морфологические и хемотаксономические характеристики (наличие ЬЬ- или мезоизомеров диами-нопимелиновой кислоты и дифференцирующих сахаров в гидролизатах целых клеток) [9].
Характеристика объектов исследования
Экосистемы Название почвы и растительность Горизонт рН водный Район взятия образцов
Лесные оторфованная подзолистая профильно-оглеенная, ельник-черничник А1 5.1 Тверская обл., Центрально-лесной государственный биосферный заповедник
серая лесная, широколиственный лес А1 5.2* Владимирская обл.,
А2В 4.7* Суздальский р-н
В1 4.5*
В2§ 4.5*
BCg 4.3*
горная мерзлотно-таежная АО 4.5 Монголия, Эрденет
Степные чернозем обыкновенный (злаково-разнотравная степь) А 6.8 Воронежская обл., Талловский р-н
каштановая солонцеватая, Ау 6.8 Волгоградская обл.,
злаково-полынная степь
А 6.4 Камышинский р-н
В1 6.4
Пойменные аллювиальная луговая насыщенная, злаково-бобовый луг Ау 7.6 Калужская обл.,
А 8.1 Боровский р-н
Агроэкосистемы низинная торфяная, в севообороте Т 5.3 Кировская обл.,
дерново-подзолистая, черный пар А1а 3.5* Кировская лугово-болотная станция
* Приведены данные рН солевой вытяжки.
Видовую идентификацию микромоноспор проводили по ключам, опубликованным в статье Бибиковой с соавт. [1] и по определителю бактерий Берджи [7].
Диапазон значений рН питательной среды, пригодных для роста культур актиномицетов, определяли по величине радиальной скорости роста колоний на плотной питательной среде Гаузе 1 со значениями рН - 3.0; 4.0; 4.5; 5.0; 6.0; 7.0; 8.0; 9.0. Для приготовления сред с перечисленными значениями рН использовали фосфатно-цитратную буферную смесь, состоящую из двух растворов 0.2 М Ка2НР04 и 0.1 М раствор лимонной кислоты в определенных соотношениях [5]. При подготовке питательной среды со значениями рН от 3 до 5 раздельно стерилизовали агар и буферный раствор.
Для определения радиальной скорости роста колоний (Кг, мм/сут) проводили ежесуточные измерения прироста диаметра колоний в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Посев культур проводили "уколом" на поверхность питательной среды.
Расчет радиальной скорости роста колоний проводили по формуле:
К =
й 2 - йх Ч - Ч '
где и й2 - диаметр колоний (мм) соответственно в начальный и конечный момент измерения, t1 и ^ -время (сут) начального и конечного измерений. Измерения проводили в 20-кратной повторности.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Коэффициент ацидофильности (Кас), отражающий соотношение численности актиномицетов, выявляемых на подкисленной и нейтральной средах, в исследованных кислых почвах превышает единицу. В серой лесной, низинной торфяной, дерново-подзолистой и мерзлотно-таежной почвах численность актиномицетов, вырастающих на подкисленной среде, значительно превышает количество актиномицетов, обнаруживаемое на нейтральной среде (рис. 1, а, в, г, д). Коэффициент Кас в этих почвах равен 3.5; 3.5; 3.1 и 2.1 соответственно. В оторфованной подзолистой почве заметна тенденция к увеличению численности актиномицетов, вырастающих на подкисленной среде, по сравнению с численностью актиномицетов на нейтральной среде (рис. 1, б). Коэффициент Кас в этой почве равен 1.5. В черноземе численность актиномицетов на подкисленной и нейтральных средах почти не отличаются, Кас здесь равен 1.3 (рис. 1, е).
В аллювиальной луговой и каштановой солонцеватой почвах, значения рН которых лежат в
тыс.КОЕ/г
Рис. 1. Таксономическая структура актиномицетных комплексов, выявляемых на нейтральной (1) и подкисленной (2) средах, в почвах разных типов: а - мерзлотно-таежная, б - оторфованная подзолистая, в - низинная торфяная, г - дерново-подзолистая, д - серая лесная, е - чернозем обыкновенный, ж - аллювиальная луговая, з - каштановая солонцеватая. Черные прямоугольники - Micromonospora, заштрихованные - Streptomyces, белые - другие роды.
области выше 6.0 коэффициент ацидофильности выражается величиной, меньшей единицы (0.2 и 0.1 соответственно) (рис. 1, ж, з).
Актиномицетные комплексы исследованных почв, выявляемые на нейтральных и подкисленных средах, различаются не только численностью мицелиальных прокариот, но и их таксономическим составом.
В актиномицетном комплексе низинной торфяной почвы (рис. 1, в), выявляемом на нейтральной среде, доминируют микромоноспоры, составляя 58% от всех выявленных актиномицетов. При использовании подкисленной среды увеличивается численность и доля (до 73% от всех выявленных актиномицетов) микромоноспоровых актиномицетов (рис. 1, в).
Возрастание численности и доли микромонос-пор в актиномицетном комплексе, выявляемом на подкисленной среде, по сравнению с нейтраль-
ной, отмечено также для оторфованной подзолистой профильно-оглеенной почвы (рис. 1, б). Здесь стрептомицеты доминируют в почвенных актиномицетных комплексах, выявляемых как на нейтральной, так и на подкисленной средах, однако их доля, как и доля представителей редких родов в актиномицетном комплексе уменьшается на подкисленной среде по сравнению с нейтральной средой.
Значительно увеличивается численность (более чем в 5 раз) и доля (в 2 раза) микромоноспор в актиномицетном комплексе, выявляемом на подкисленной среде, по сравнению с комплексом на нейтральной среде и в дерново-подзолистой почве (рис. 1, г).
В серой лесной и мерзлотно-таежной почвах в комплексах актиномицетов, выявляемых на нейтральной среде, не обнаружено микромоноспор, в то время как на подкисленной среде доля этих ми-
lg N 5
4
3
2
1
Рис. 2. Численность актиномицетов, выделенных на нейтральной (а) и подкисленной (•) средах из растительных ярусов степного (1) и лугового (2) биогеоценозов.
целиальных прокариот от всех выделенных актиномицетов составила 14 и 23% соответственно (рис. 1, а, д).
Таким образом, во всех исследуемых почвах кислого ряда численность и доля микромоноспо-ровых актиномицетов в актиномицетном комплексе, выявляемом на подкисленной среде, значительно увеличивается по сравнению с численностью и долей этих организмов, выявляемых на нейтральной среде.
Иначе обстоит дело в почвах нейтральных или слабо щелочных. В аллювиальной луговой и каштановой солонцеватой почвах микромоноспоры составляют в актиномицетном комплексе, выяв-
ляемом на нейтральной среде, 22 и 34% соответственно, в то время как эти мицелиальные
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.