Актиномицетные сообщества каштановых почв степных пастбищ Бурятии

ПОЧВОВЕДЕНИЕ

УДК 631.4

© Л.Б. Буянтуева, Е.П. Никитина, Б.Б. Намсараев

АКТИНОМИЦЕТНЫЕ СООБЩЕСТВА КАШТАНОВЫХ ПОЧВ СТЕПНЫХ ПАСТБИЩ БУРЯТИИ

В почвенных образцах исследуемых степных пастбищ, расположенных на территории Иволгинского и Мухоршибирского районов Бурятии, численность актиномицетов соответствовала от 103-105 КОЕ/г. У всех выделенных культур актиномицетов отмечена довольно интенсивная протеазная, амилазная и каталазная активность, биохимическая деятельность которых может обеспечить высокую минерализацию органических веществ.

Ключевые слов: актиномицеты, каштановые почвы, амилазная, протеазная, каталазная ферментативная активность.

L.B. Buyantueva, E.P. Nikitina, B.B. Namsaraev АCTINOMYCETE COMMUNITIES OF CHESTNUT SOILS OF STEPPE PASTURES IN BURYATIA

In soil samples of the studied steppe pastures, located in the territory of lvolginsky and Mukhorshibirsky districts of Buryatia, the number of actinomycetes was from 103-105 СFU/g. All isolated cultures of actinomycetes were marked by a rather intensive protease, amylase and catalase activity, which biochemical activities could provide high mineralization of organic substances.

Keywords: actinomycetes, chestnut soils, amylase, protease, catalase enzymatic activity.

Неотъемлемой составной частью микробиоценозов являются актиномицеты. Как отмечают некоторые авторы [9, 10, 11], они занимают значительное место в комплексе прокариотных организмов почв аридных районов. В трофической цепи экосистемы актиномицеты в основном осуществляют функции микробов-редуцентов. Продуцируя разнообразные ферменты, они осуществляют разложение таких устойчивых полимеров, как целлюлоза, лигнин, хитин и др. Отдельные их представители принимают участие в синтезе и минерализации гумусовых веществ в почве [13]. Актиномицеты способны также синтезировать антибиотики, необходимые для защиты растений от патогенных микроорганизмов, а также ряд биологически активных веществ (витамины, аминокислоты, ауксины и др.), широко используемых в растениеводстве. Эти вещества стимулируют прорастание семян, влияют на ростовые процессы растений и тем самым повышают урожайность.

В литературе представлен ряд фундаментальных работ, посвященных биологии, систематике, а также особенностям географического распределения актиномицетов в различных типах почв [3, 4, 5, 7, 8]. Однако практически нет работ, посвященных исследованию почвенных актиномицетов в Забайкалье.

В связи с этим изучение распространения и деятельности почвенных актиномицетов Забай-

калья актуально и представляет большой научный и практический интерес.

Основной целью нашей работы было исследование численности и ферментативной активности актиномицетов каштановых почв степных пастбищ Бурятии.

Объекты и методы исследования - растительные (живая фитомасса, мертвая фито-масса) и почвенные образцы степных пастбищ Бурятии. Исследуемые пастбища (далее - участки) расположены на территории Иволгинского и Мухоршибирского районов Бурятии, на высоте 598-686 м над уровнем моря с координатами 51008 -51036 с.ш. и 107003-1070768/в.д.

Методика исследования включала проведение полевых работ и лабораторных исследований. Для выделения и учета численности ак-тиномицетов в почвенных и растительных образцах использовали метод предельных разведений на крахмало-аммиачной среде состава (г/л):К2НР04 - 1; MgSO4*7H2O - 1; NaCl-1; (NH)S04 - 2; CaC03 - 3; крахмал растворимый - 10; агар - 20 c рН 70. Значения рН среды устанавливали с помощью фосфатного буфера. Время инкубации 7-15 дней при температуре 28 °С [12].

Морфологические признаки актиномицетов изучали, используя микроскоп Axiostar plus 2е188с увеличением в 1000 раз.

Предварительную принадлежность актино-мицетов к роду Streptomycetes определяли согласно «Определителю бактерий Берджи».

Для выявления амилазной активности акти-номицетов использовали среду следующего состава (г/л): пептон - 10; КН2Р04 - 5; растворимый крахмал - 2; агар - 15; рН среды 6,8-7,0. Продолжительность культивирования 5-10 суток. Гидролиз крахмала определяли путем обработки среды с выросшими колониями актино-мицетов раствором Люголя. Протеазную активность определяли на среде МПБ с добавлением желатины. Продолжительность культивирования 7-10 суток при комнатной температуре. Разжижение желатины отмечали визуально, указывая интенсивность и форму разжижения. Для количественной оценки протеазной активности выделенных культур использовали метод три-нитрофилирования (НааЬеЬ, 1964). За единицу протеазной активности принимали количество ферментов, образовавших 1 мкмоль/мл тирозина за 1 мин в условиях опыта.

О наличии каталазной активности исследуемых культур судили по образованию пузырьков кислорода, наблюдаемых через 1-5 минут после внесения бактерий в каплю 3% перекиси водорода на предметном стекле.

Результаты исследования. Во всех почвах мицелиальные бактерии-актиномицеты преобладают над всеми бактериями, вырастающими на среде КАА. Анализ распределения актиноми-цетов по компонентам вертикально-ярусной

структуры исследуемых биогеоценозов позволил выявить некоторые закономерности их в пространственном размещении. По мере возрастания их численности отмечен следующий ряд: зеленая надземная фитомасса, мертвая надземная фитомасса и почва. В живой фитомассе исследуемых растительных образцов актиномице-ты практически не обнаружены. Видимо, это обусловлено их экологической стратегией. Некоторые исследователи [6] отмечают высокую чувствительность актиномицетов к фитонцидам растений и поэтому в большом количестве, как утверждают данные авторы, они появляются на более поздних этапах разложения растительных остатков. Численность актиномицетов в мертвой фитомассе (подстилке) составила 10-104 КОЕ/г. При переходе от наземного яруса (живая фитомасса, мертвая фитомасса) к подземной (почва) наблюдается увеличение численности актино-мицетов на 1-3 порядка. Почвенные образцы исследуемых участков по всему профилю достаточно обогащены данной группой микроорганизмов, численность их варьировала от 103 до 105 КОЕ/г. Вниз по профилю наблюдается снижение содержания актиномицетов на 1-2 порядка. Однако в карбонатном горизонте некоторых почвенных образцов (4 и 5 участков) отмечено высокое содержание актиномицетов. Как отмечают некоторые авторы [1], карбонатные породы являются одним из характерных местообитаний актиномицетов.

Л.Б. Буянтуева, Е.П. Никитина, Б.Б. Намсараев. Актиномицетные сообщества каштановых почв степных пастбищ Бурятии

Рис 1. Численность актиномицетов в исследуемых почвенных образцах по всему профилю, КОЕ/г

Участок 5

О 2 4 б ш

.  АЭЭтогр

Выделено 17 культур актиномицетов. Таксономический состав в основном представлен одним родом 81хер1отусе8.

Колонии выделенных культур представлены преимущественно округлыми формами (0,31,0 см), с бугристым, выпуклым или кратерооб-разным профилем, складчатой или шероховатой поверхностью, ризоидным, волнистым и гладким краем. Колонии имели неодинаково окрашенный субстратный (бежевый, темно- и красно-коричневый, фиолетово-багровый, желто- и оранжево-коричневый, белый, бледно-желтый цвет) и воздушный (мучнисто-белый, бежевый, бархатистый фиолетово-багровый, бледно-розовый, коричнево-красный цвет) мицелии. Для воздушного мицелия большинства выделенных актиномицетов характерен мучнистый или бархатистый белый налет.

При микроскопировании актиномицеты представлены фрагментированным мицелием толщиной от 0,4 до 1,0 мкм и кокковидными и палочковидными элементами (1-4 мкм).

Важным показателем биогеохимической активности микроорганизмов является исследование их ферментативной активности. Среди микробиологических ферментов объектом интен-

сивных микробиологических исследований в последние десятилетия являются протеазы в виду их слабой изученности. Наблюдалась довольно интенсивная протеолитическая активность у всех выделенных культур актиномице-тов и данные соответствовали 0,017-0,257 ед.а. (рис. 1).

Проведено исследование также амилазной и каталазной активности выделенных культур ак-тиномицетов. Амилазной активностью обладали 83% из всех выделенных культур. При выявлении амилазной активности зона гидролиза крахмала варьировала от 1 мм до 170 мм и в среднем составила 75 мм от края штриха.

Каталазная активность обнаружена практически у всех культур (94,2%) актиномицетов и выражена в разной степени.

Таким образом, высокая численность акти-номицетов по всему почвенному профилю и достаточно высокая их ферментативная активность дают возможность им принимать активное участие в аккумуляции и трансформации биогенных элементов и тем самым обеспечивать стабильность и функционирование экосистемы в целом.

0,35 0,325 0,3 0,275 t T 0,25 £ 1 0,225 1 ° 0,2 0,175 гз л 1 ^ 0 15 m о ' S 1 0,125 Г Г 1 0,075 0,05 0,025 ll Hl.lllll-l И1111И111ИИ 1 m 1

0 4*т* 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Культуры актиномицетов

Рис. 1. Протеазная активность культур актиномицетов

Литература

1. Добровольский Г.В., Чернов И.Ю. Роль почвы в формировании и сохранении биологического биоразнообразия. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2011. - 273 с.

2. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. - М.: Изд-во МГУ, 1992. -302 с.

3. Зенова Г.М., Звягинцев Д.Г. Актиномицеты в биогеоценозах // Почвенные организмы как компоненты биогеоценоза. - М.: Наука, 1984. - С. 162-170.

4. Зенова Г.М., Звягинцев Д.Г. Актиномицеты в наземных экосистемах // Журн. общ. биол. - 1994. -Т. 55, №2. - С. 198-209.

5. Зенова Г.М., Звягинцев Д.Г. Разнообразие актиномицетов в наземных экосистемах. - М.: Изд-во МГУ, 2002. - 131 с.

6. Зенова Г.М., Манучарова Н.А., Звягинцев Д.Г. Актиномицетные сообщества лесных экосистем // Почвоведение. - 1996. - №11. - С. 1347-1351.

7. Калакуцкий Л.В., Агре Н.С. Развитие актиномицетов. - М.: Наука, 1977. - 286 с.

8. Калакуцкий Л.В., Зенова Г.М. Экология актиномицетов // Усп. Микробиологии. - 1984. - Т. 19. - С. 203-221.

9. Норовсурэн Ж., Дарам Д., Цэцэг Б. Актиномицеты редких родов в каштановых почвах и их антагонистические свойства // Известия АНМ. - 2003. -№ 4. - Vol. 170. - С. 25-29.

10. Норовсурэн Ж., Зенова Г.М. Актиномицеты редких родов в равнинных каштановых почвах Монголии // Вестник МГУ. Сер. Почвоведение. - 2007. -№4.

11. Норовсурэн Ж., Зенова Г.М., Мосина Л.В. Актиномицеты в ризосфере растений и почвах пустынных экосистем Монголии // Почвоведение. -2007. - № 4. - С. 457.

12. Практикум по микробиологии / под ред. Н.С. Егорова. - М.: Изд-во МГУ, 1976. - С. 106.

13. Теппер Е.З. Практикум по микробиологии. -М.: Агропромиздат, 1987.

Буянтуева Любовь Батомункуевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии и зоологии биолого-географического факультета Бурятского государственного университета. Тел. 8(3012)663992. Е-mail: blb62@mail.ru.

Никитина Елена Петровна, студентка биолого-географического факультета Бурятского государственного университета. Тел. 8503875714. Е-mail: lenauude@mail.ru

Намсараев Баир Бадмабазарович, профессор, доктор биологических наук, заведующий лабораторией микробиологии ИОЭБ СО РАН. Тел. 8(3012)434902. Е-mail: bair_n@mail.ru

Buyantueva Lyubov Batomunkuevna, candidate of biological sciences, associate professor, department of zoology and ecology, biological-geographical faculty, Buryat State University. РИ: 8(3012)663992. Е-mail: blb62@mail.ru Nikitina Elena Petrovna, student of the biological-geographical faculty, Buryat State University. Рк 89503875714. Е-mail: lenauude@mail.ru

Namsaraev Bair Badmabazarovich, professor, doctor of biological sciences, head of microbiological laboratory, Institute of General and Experimental Biology SB RAS. Ph.: 8(301)2434902. Е-mail: bair_n@mail.ru