Введение к работе
Актуальность работы Одним из основных факторов, регулирующих состав и стабильность микробных сообществ в природных экосистемах, являются взаимодействия меэду составляющими их популяциями микроорганизмов. Вариантом проявления мехмикробных взаимодействий может быть выделение литических Ферментов. 3 настоящее время литические ферменты интенсивно изучаются в связи с возмо.'шостью использования их в биотехнологии. Однако поиски в природе продуцентов с заранее заданными свойствами проводились до настоящего времени непродуктивно: либо непредсказуемым выделением из природных источников большого числа новых изолятов, либо методом массовой проверки коллекционных штаммов. Это связано с тем, что нет четких ориентиров для поиска продуцентов литических ферментов в природных биотопах. Работы но разработке научных основ поиска микроорганизмов с заданными свойствами начали появляться лишь в последнее десятилетие /Hanter ,i986/. Эти исследования имеют большое практическое значение,, так как знание мест обитания микроорганизмов-продуцентов лятических ферментов и их экологической роли позволит целенаправленно выделять их из природных биотопов. Решение этих вопросов позволит также выяснить ряд проблем, касающихся функционирования микробных сообществ в их естественных местах обитания, разработать методы борьбы с патогенными видами дрожжей, а такте решить некоторые вопросы, связанные с систематикой дрожжевых организмов.
Цель работы Выявление в природных экосистемах местообитаний, заселенных одновременно популяциями бактерий и дрожжей для изучения их взаимодействия и обнаружения бактериальных продуцентов дрожжели-тических ферментов в этих биотопах.
Основные задачи исследования
-
Изучить распределение бактерий разных таксономических и экологических групп по компонентам вертикально-ярусной структуры степных биогеоценозов / БГЦ /.
-
Выявить таксономическую структуру еанротрофного прокариотическо-го блока микроорганизмов / аэробные и.факультативно-анаэробные формы/во всех ярусах исследуемых типов БГЦ.
-
Определить численность, таксономический состав и структуру сообщества сапротрофных бактерий, населяющих пищеварительный тракт ди-плопод.
-
Выявить локусы концентрации бактерий гидролитического комплекса в изученных типах ЕГЦ и зоомикробных комплексах диплопод /ЗМК/.
-
Определить дролаелитические свойства бактерий, выделенных из ис-
следуемых биотопов.
Научная новизна Проведено комплексное микробиологическое исследование бактериального населения в пределах вертикально-ярусной структуры разных типов степных КГЦ на заповедных территориях. Показано, что местообитание бактерий определенных таксонов обусловлено их экологическими функциями и типом стратегии. Выявлены локусы концентрации бактерий, гидролитического комплекса а степных экосистемах: это подстилки и дерновый, горизонт почв. Наибольшее такеономи-ческое разнообразие бактерий-гидролитиков в этих субстратах наблюдается осенью /октябрь - ноябрь,/.
Выявлен специфический состав бактерий в ЗЖ дишюпод. Описаны два,принципиально различных по такеономическому составу и структуре типа сообществ сапротрофных бактерий, функционирующих в кишечнике диплопод: пристеночное сообщество, населяющее внутреннюю поверх-ноеть эпителия и кутикулы кишечника, и полостное сообщество, которое представляет микробиоту содержимого киаечника.
Установлено, что местом обитания бактерий гидролитического комплекса в ЗЖ диплопод является содержимое заднего отдела кишечника и экскременты. Здесь в значительных количествах обнаружены деструкторы сложных полимерных соединений.
Составлена коллекция из 700 штаммов бактерий - наиболее типичных представителей исследованных биотопов, и проведена их идентификация. Установлено, что способностью к лизису дрожлей обладают 40/» штаммов из этой коллекции. Наибольшей литической активностью обладали бактерии актиномицегной линии.
Практическая ценность Сведения о природных локусах концентрации бактерий.гидролитического комплекса могут быть использованы в биотехнологии для целенаправленного поиска микроорганизмов - продуцентов дрожжелитических ферментов. Данные по таксономическому составу бактериальных комплексов в ЕГЦ заповедников "Хомутовская степь" и "Каменные могилы" занесены в летописи природы и используются научным персоналом заповедника в научной работе.
Апробация работы Основные положения диссертации были изложены на Всесоюзном симпозиуме "Биодинамика почв" / Таллин,. 1988; Зсесо^. юзиой конференции "Регуляция микробного метаболизма" /Пущине,1989/, на заседании кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ / май,1995 /.
Публикации По теме диссертации опубликовано 6 работ, из них 3 статьи и 3 тезисов, еще одна статья находится в печати.
Объем работы Диссертация состоит из введения, глав, заключения, выводов и списка литературы, включающего отечественных и иностранных работ. Работа и злаке на на машинописных страницах и включает таблиц, рисунков.
Объекты и методы исследования
Исследования степных ЕГЦ проводили в мае, июне, июле и октябре-ноябре 1988 года в отделениях Украинского государственного степного заповедника "Хомутовская степь" Донецкой области и "Михайловская целина" Сумской области,в центральном отделении Луганского заповедника "Стрельцовская степь" Ворошиловградской области и бывшем заповеднике "Попереченская степь" Пензенской области, имеющем теперь статус памятника природы.
Заповедники "Михайловская степь"' и "Попереченская степь" находятся в подзоне луговых степей, "Хомутовская степь" и "Стрельцовская степь" - в подзоне типичных или настоящих степей. Исследовали следующие почвы: обыкновенный чернозем Хомутовской и Стрельцовской степей, типичный чернозем -Михайловская целина, оподзоленный чернозем' - Попереченская степь. В исследуемых степных БГТІ выделяли участки разной степени-заповедности - абсолютно-заповедные АЗС/, где полностью исключается хозяйственная деятельность человека, и участки с периодическим сенокошением /ПКС/.
Объектом исследования были бактерии эпифитно-сапротрофного комплекса - основные деструкторы органического вещества среди прокариот, выделенные из различных ярусов и субстратов исследуемых типов БРД. и дрожжи, изолированные из тех же субстратов, тех же ЕГЦ.
В качестве объектов исследования использовали таюїе дишюпод видов Glomeris согщеха C.L. КооЬ, 1844 ; Gh-roma-ioiulus rossious,Тіш 1Э97 , участвующих в процессах деструкции растительного опада, а таюке населяющие их пищеварительный, тракт и экскременты садратроф-ные бактерии.
Отбор образцов проводили для каадого яруса БГЦ. В степных БЩ это надземный ярус, включающий травостой и ветошь; наземный -подстилка, и почвенный ярус, в котором рассматривали все генетические горизонты. Перед посевом образцы обрабатывали на ультразвуковом диспергаторе УЗДН- I /22. кГц; 0,44 А; 2 мин./ для десорбции клеток.Для учета бактерий использовали среду, предложенную Добровольской и др. /1989/.В среды вносили 50 мг нистатина на 0,5 мл среды для ингибирования грибов.
Посев содержимого кишечника, тканей пищеварительного тракта,пери-
трофической мембраны, экскрементов диплопод проводили согласно методам, описанным в руководстве "Метода почвенной микробиологии и биохимии", 1991, а такхе Bysov et.ai, 1993, in press
Идентификацию культур бактерий, выделенных из растительных и -животных субстратов проводили на основании морфологических,культу-ральных и хемотаксономическкх признаков /Bergey-' з Manual of determinative Ъас1ег1о1с^у , 1989 ; The Procaryotes , 1981 ; Добровольская и др., 1989 /.
Статистическая обработка результатов - расчет стандартного отклонения: п = 5 , Р 0.01 /для метода посева/.