Введение к работе
Актуальность теш Галофильные бактерии широко распространены на Земле и населяют различные экотолы, где имеется накопление солей. Специфическим биоценозом, образованным почти исключительно галофильными бактериями являются цианобактериальные маты гиперсоленых водоемов, интенсивное изучение которых началось с 70-х годов (Krumbein et al. , 1977).
Микробный мат представляет собой сложное природное бентосное сообщество микроорганизмов с четко выраженной слоистостью на макро-и микроуровнях. Современные маты часто приурочены к экстремальным местообитаниям с высокой температурой или соленостью. Возникший к ним интерес обусловлен тем, что современные маты рассматривают как аналоги древних микробных сообществ, сохранившихся в геологической летописи как строматолиты. Их изучение позволяет глубже понять эволюцию прокариотных организмов на ранних стадиях возникновения жизни (Awramik, 1984). Посредством газообмена, древние микробные сообщества принимали активное, если не главное, участие в формировании атмосферы Земли (Заварзин, 1984). Кроме того, образование и, особенно, разложение микробных матов является удобным объектом моделирования процессов формирования нефтеносных сланцев (Aizenshtat et al. , 1984).
Модельным объектом в лаборатории микробных сообществ Института микробиологии РАН были избраны цианобактериальные маты лагун Арабатской стрелки, расположенные на восточном побережье Сиваша и обнаруженные в 1983 году проф. Г.А.Заварэиным. В последующие годы эти маты интенсивно изучались, что позволило дать общее представление об их строении и функционировании продукционной и деструктивной части СГерасименко и др., 1992; Заварзин и др., 1993). Изучена экофизиология индивидуальных микроорганизмов CZhilina, 1986; Жилина и Заварзин, 1990; Жилина и др., 1991а; Дубинин и др. , 19926), построена общая схема трофических вэаимо-
действий С Жилина и Заварэин, 1991; Жилина, 1992). Представляемая диссертация является продолжением работ, проводимых в лаборатории и касается нефотосинтезирущей части микробного сообщества. Цель работы Целью работы было: D установление особенностей эко-фиэиологии новых облигатно анаэробных галофильных микроорганизмов семейства Haloanaerobiaceae, выделенных из цианобактериального мата гиперсоленых лагун Арабатской стрелки, участвующих в разложении осмопротекторных веществ:
а) сахаролитических бродильщиков родов Halobacteroides и Haloincola
б) гомоацетатной бактерии Acetohalobiw. arabaticum..
-
Определение основного осмолита у основного первичного продуцента матов - цианобактерии Microcoleus chthonoplastes и пути его деградации.
-
Выявление и идентификация аэробных гетеротрофных бактериальных спутников цианобактерии Microcoleus chthonoplastes.
Конкретные задачи исследования по первому пункту включали:
а) Изучение общей физиологии анаэробов: .изучение динамики роста на
отдельных субстратах, состава продуктов брожения, выведение балан
совых уравнений разложения субстратов, измерение параметров роста.
б) Изучение физиологии представителей Haloanaerobiaceae в отношении
серных соединений: восстановление серных акцепторов, определение
источников серы на синтетической среде, ингибирование роста серо
содержащими веществами.
Научная новизна Проведено сравнительное изучение анаэробных сахаролитических бактерий как физиологической группы. Показана способность анаэробных галофильных сахаролитиков к росту на гликоэилглицерине - осмопротекторном веществе, накапливаемом циано-бактерией Microcoleus chthonoplastes. Впервые у представителей Haloanaerobiaceae обнаружена способность к сероредукции и поглощению метантиола, что позволит оценить вклад микроорганизмов
этой группы в общий круговорот серы в -цианобактериальном мате. Изучена физиология галофнльной гомоацетатной бактерии Acelohalobivm arabaticwi. Получены балансовые уравнения разложения основных субстратов. Впервые у представителя гомоацетатных бактерий обнаружена способность к восстановлению диметилсульфоксида, причем образование водорода и диыетилсульфида находятся в обратной зависимости. Из лабораторной культуры Microcoleus chthomplastes выделен и идентифицирован новый штамм Pseudomams nautica, слабогалофильной бактерии с неопределенным таксономическим положением. Новый штамм 2-492 растет в 100% кислороде и гетеротрофно окисляет тиосульфат. Изучение галофильных микроорганизмов в отношении источников углерода и серы позволило уточнить и дополнить схему деградации осмопротекторных. веществ в цианобактериальном мате.
Научно-практическая значимость Полученные результаты расширяют наши представления о функционировании галофильного цианобактериального сообщества. Галофильная цианобактерия Microcoleus chthonoplastes может быть использована как перспективный продуцент гликоэил-глицерина. Это вещество - осмопротектор может найти применение в качестве стабилизатора ферментов, в том числе и промышленного назначения.
Апробация работы Отдельные материалы диссертации были представлены на 4 Симпозиуме социалистических стран по биотехнологии (Болгария, 1986), и Всесоюзной конференции "Архебактерии" (Пущине, 1987). Публикации По теме диссертации опубликовано 5 статей, две статьи сданы в печать.
Объем и структура диссертации Диссертация написана на 119 страницах машинописного текста и состоит из разделов "Введение", "Обзор литературы", "Экспериментальная часть" (включающая главы "Обтекты и методы исследования", "Результаты и их обсуждение"), "Заключение",