Введение к работе
Актуальность темы исследования. Засоленные почвы - это почвы с повышенным (более 0,25%) содержанием легкорастворимых в воде минеральных солей. Площадь засоленных почв в мире составляет около 950 млн. га, в Европе - 50,8 млн. га, в РФ площадь засоленных почв составляет 52,3 млн. га или 2,4% всех почв Россия (Новикова, 2004).
Исследования разнообразия микромицетов засоленных местообитаний и их адаптации к подобным условиям среды активно проводят в последнее десятилетие. Изучение их биологии расширяет наши представления об адаптивном потенциале эукариот к стрессовым условиям среды обитания. В последнее время всесторонне изучают галофильные представители сообществ засоленных почв (Gunde-Cimerman et al., 2009). Анализ разнообразия микромицетов засоленных почв и выявление адаптивных реакций на солевой стресс (поддержание ионного гомеостаза, функциональности мембран, накопление осмолитов и др.) проводят на дрожжеподобных темноокрашенных микромицетах Hortaea werneckii (Horta) Nishim. & Miyaji, Trimmatostroma salinum Zalar, Hoog de, Gunde-Cim. и видах рода Wallemia (Kogej et al., 2004, 2006; Kuncic et al., 2010; Petrovic et al., 2002, 2006; Turk, 2004).
Для биотехнологии представляют интерес осмолиты, экзополисахариды и ферменты галофилов и галотолерантов в качестве осмопротекторов и стабилизаторов структуры клетки (Margesin, Schinner, 2001). Микромицеты, изолированные из местообитаний с высокими концентрациями соли, представляют интерес и как доноры генов для сельскохозяйственных растений в связи с необходимостью освоения засоленных почв (Gunde-Cimerman et al., 2009).
Исследование реакций галотолерантных мицелиальных микромицетов на присутствие высоких концентраций хлористого натрия в среде культивирования ранее не проводили. Сведения об изменении структуры клеток мицелия микромицетов в подобных условиях роста фрагментарны и не связаны с изучением физиологических и биохимических параметров клетки.
Целью нашей работы было изучение галотолерантных микромицетов природных гиперсоленых почв и реакций на солевой стресс на примере солеустойчивых мицелиальных изолятов.
Задачи: 1. Охарактеризовать таксономическую структуру комплекса культивируемых
галотолерантных грибов засоленных почв побережья Черного и Мертвого морей, а
также озера Баскунчак с использованием морфолого-культуральных и молекулярных методов.
-
Исследовать влияние различных концентраций хлористого натрия при добавлении в агаризованную питательную среду на культуральные и морфологические признаки изолятов микромицетов.
-
Провести сравнительное исследование особенностей цитологии представителей галотолерантных микромицетов в условиях различной солености питательной среды.
-
Изучить влияние хлористого натрия в среде культивирования на ультраструктуру клеток галотолерантных микромицетов.
-
Исследовать влияние солености среды на состав мембранных липидов и углеводов цитозоля у галотолерантного вида Fusarium incarnatum.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование цитологии, физиологии и биохимии культивируемых галотолерантных микромицетов засоленных почв. Получены новые данные об участии клеточных органелл и запасных включений в реакции на солевой стресс методами световой и электронной микроскопии. Впервые в клетках грибов выявлены ацидокальцисомоподобные вакуоли, описаны реакции системы эндомембран и общего цитоплазматического волютина на присутствие хлористого натрия в среде культивирования. Показана осмопротекторная роль арабита в условиях солевого стресса в клетках галотолерантного микромицета Fusarium incarnatum.
Практическая значимость. Создана коллекция галотолерантных
микроскопических грибов. На базе коллекции возможен поиск продуцентов ферментов, осмопротекторов и др. биомолекул, представляющих интерес для биотехнологии. Коллекция культур включает галотолерантный микромицет Fusarium incarnatum, накапливающий более 20% триацилглицеридов от сухого веса мицелия.
Выявленные особенности структуры галотолерантных микромицетов могут быть использованы при чтении курса лекций по цитологии грибов, а обнаруженные изменения состава мембран и углеводов - в курсе биохимии и физиологии грибов.
Полученные в ходе проведения данной работы нуклеотидные последовательности двух исследуемых штаммов были размещены в Европейском архиве ДНК (European Nucleotide Archive) под следующими номерами: БМ42 Fusarium incarnatum: номер последовательности HF558297; ММ 1 Chaetomium sp.: номер последовательности HF558296.
Апробация работы. Результаты работы были доложены на IV Международной конференции молодых ученых «Биоразнообразие. Экология. Адаптация. Эволюция»
(Одесса, Украина, 2009); Междисциплинарном микологическом форуме (Москва, 2010); на международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2011); на заседании кафедры микологии и альгологии МГУ им. М.В. Ломоносова в 2013 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, экспериментальной части, заключения, выводов, списка цитируемой литературы. Экспериментальная часть включает в себя описание материалов, методов и результатов работы (в пяти главах). Работа изложена на 147 страницах, содержит 9 таблиц и 49 рисунков. Список литературы включает 165 источников, из них 143 на английском языке.
