Влажность как экологический фактор формирования почвенного гидролитического микробного комплекса

ЭКОЛОГИЯ

УДК 631.46

ВЛАЖНОСТЬ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР ФОРМИРОВАНИЯ ПОЧВЕННОГО ГИДРОЛИТИЧЕСКОГО МИКРОБНОГО КОМПЛЕКСА*

Н.А. Манучарова, А.М. Ярославцев, А.Л. Степанов, И.И. Судницын, П.А. Кожевин

Установлено, что влажность почвы имеет более значимое влияние на деятельность хи-тинолитического микробного комплекса, чем пектинолитического. При деструкции полисахаридов с увеличением влажности почвы в микробном комплексе заметно возрастает роль прокариотных микроорганизмов, особенно актиномицетов. Впервые с использованием метода FISH оценена численность и выявлен филогенетический состав метаболически активного гидролитического комплекса гумусовых горизонтов серой лесной, глее-слабоподзолистой почв и чернозема в зависимости от влажности. При оптимальной влажности в хитинолити-ческом и пектинолитическом прокариотных микробных комплексах преобладали филогенетические группы Actinobacteria и Firmicutes. С увеличением влажности отмечается возрастание доли протеобактерий. С иссушением почвы в гидролитическом комплексе возрастает роль гамма-, альфа-протеобактерий и актинобактерий. Дана количественная оценка скорости деструкции полисахаридов (пектина и хитина) в разных типах почв при различных уровнях увлажнения. Выявлена зависимость от влажности филогенетического состава активного микробного гидролитического комплекса гумусовых горизонтов серой лесной, глее-слабоподзо-листой почв и чернозема.

Ключевые слова: почвенные микроорганизмы, влажность почв, хитин, пектин.

Введение

Поступающие в почву полисахариды относительно быстро утилизируются микроорганизмами и участвуют в почвенных процессах. Они образуют комплексные соединения с ионами металлов, вступают в химические или адсорбционные взаимодействия с глинистыми минералами, способствуя созданию почвенной структуры. Такие полисахариды, как хитин и пектин, входят в состав матрикса клеточных стенок эукариотических и прокариотических организмов и постоянно присутствуют в почве [7, 8]. Количество полисахаридов в почве в зависимости от метода экстракции и типа почвы, колеблется в пределах 0,06—3,0% от массы почвы и 1—14% от массы органического вещества почв. Из литературы известно, что в почвы с растительными остатками ежегодно поступает от 2 до 14 т/га углеводов, значительная часть которых минерализуется или участвует как структурные элементы в формировании гуминовых кислот [10].

Актуальность анализа процессов разложения природных полимеров в первую очередь продиктована глобальной проблемой понимания цикла органического углерода. Отметим также, что с ростом использования биополимеров в промышленности, сельском хозяйстве и медицине необходима информация не только о синтезе, но и деструкции больших количеств этих соединений.

Исследование деструкции полимеров в почве обычно проводились при фиксированном усреднен-

ном значении уровня влажности. В природных местообитаниях этот фактор варьирует в широких пределах (от сухой до переувлажненной почвы) и является ключевым. В связи с этим целью работы было исследование структурных и функциональных особенностей комплекса микроорганизмов, осуществляющих деструкцию полисахаридов (хитин и пектин) при широком диапазоне влажности в почвах европейской части России.

В задачи исследования входило:

• исследование динамики эмиссии диоксида углерода из образцов почв с субстратом (хитин или пектин) и без него;

• изучение динамики численности и биомассы эукариотных и прокариотных микроорганизмов, развивающихся в микрокосмах в ходе сукцессии, инициированной увлажнением и внесением полисахаридов;

• сравнение активности разложения хитина и пектина в зависимости от влажности исследуемых почв;

• оценка филогенетического разнообразия и численности отдельных групп доменов Bacteria и Archea в гидролитическом (пектинолитическом и хитино-литическом) прокариотном комплексе микрокосмов.

Объекты и методы исследования

Характеристика почв (образцы гумусовых горизонтов) представлена в табл. 1.

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 11-04-92202-Монг_а, № 11-04-00931а). 15 ВМУ, почвоведение, № 1

Таблица 1

Характеристика исследуемых почв

Место взятия образца; почва; горизонт, глубина, см рНвод Сорг, %

Воронежская обл. — чернозем обыкновенный среднемощный среднесуглинистый на карбонатном лёссовидном суглинке; гор. А1 2—10 6,8 3,1

Тульская обл. — серая лесная поверхностно-глееватая на покровных суглинках; гор. А1 2—10 5,1 2,1

Ямало-Ненецкий автономный округ — глее-слабоподзолистая; гор. Лё 2—10 4,1 0,8

Доступность воды живым существам в большей степени зависит от ее давления (т.е. термодинамического состояния, или активности), чем от содержания влаги (влажности почвы). Поэтому в данной работе в ходе анализа биологической активности использованы показатели не только влажности почв, но и давления почвенной влаги.

Для всех почв методом центрифугирования была определена основная гидрофизическая характеристика [5], т.е. зависимость влажности (W) от матричного давления почвенной влаги (P) в диапазоне Р от 0 до —808 кПа (табл. 2). В диапазоне Р от —8,34 до —808 кПа для всех трех почв между значениями P и Wсуществуют линейные зависимости:

где A и B — коэффициенты, величина которых зависит от свойств почв (в первую очередь от содержания в них илистой фракции и, следовательно, от их удельной поверхности). Влажность различных почв (при равных значениях P) варьирует в очень широких пределах. Так, при Р = —808 кПа (что соответствует влажности, близкой к влажности завядания растений) W глее-слабоподзолистой почвы равна всего лишь 3,2%, серой лесной — 12,2, а чернозема — 32,4% (табл. 2). Величина этой влажности приблизительно прямо пропорциональна содержанию в почвах илистой фракции и, следовательно, удельной поверхности твердой фазы почвы. В суглинистых (чернозем и серая лесная) почвах при Р = —32,6 кПа (а в песчаной глее-слабоподзолистой почве при Р = = —18,4 кПа) W близка к полевой (наименьшей) влагоемкости и равна соответственно 29,0и36,1% —

Таблица 2

Влажность почв при различном матричном давлении почвенной влаги

Влажность, % от массы абсолютно сухой почвы P, кПа

0 -1,16 -8,34 -18,4 -32,6 -44,3 -291 -475 -808

Глее-слабоподзолистая 25,64 15,42 12,12 6,97 6,52 6,35 5,40 4,25 3,17

Серая лесная 44,72 40,48 32,11 30,00 29,03 28,93 19,15 14,26 12,25

Чернозем 63,76 62,18 36,56 36,25 36,09 — — 34,66 32,37

в суглинистых и 6,5% — в песчаной почве (табл. 2). При Р =0 все поры почв заполнены водой и достигается полная влагоемкость, или водовместимость. В таких условиях развиваются анаэробные микробиологические процессы и снижается значение окислительно-восстановительного потенциала.

Активность эмиссии диоксида углерода и метана из почв при внесении полисахаридов и без них оценивали газохроматографичеким методом [2]. Численность бактерий, длину мицелия актиномицетов и грибов определяли с помощью люминесцентно-мик-роскопического метода. Препараты для подсчета бактерий и мицелия актиномицетов окрашивали акридиновым оранжевым, для учета мицелия грибов — калькофлюором белым. Количество микробных клеток, содержащихся в 1 г почвы, вычисляли по формуле:

N = S1an/vS2c,

где N — число клеток (длина мицелия, мкм) на 1 г почвы; S1 — площадь препарата (мкм2); а — количество клеток (длина мицелия, мкм) в одном поле зрения (усреднение производилось по всем препаратам); n — показатель разведения почвенной суспензии (мл); v — объем капли, наносимой на стекло (мл); S2 — площадь полей зрения микроскопа (мкм2); с — навеска почвы (г).

Удельную массу микроорганизмов принимали равной 1 г/см3, а содержание воды в клетках — 80%. Показатели сухой биомассы для одной бактериальной клетки объемом 0,1 мкм3 — 2 • 10-14 г, 1 м мицелия актиномицетов диаметром 0,5 мкм — 3,9 • 10-8 г. Показатель сухой биомассы 1 м грибного мицелия с условным диаметром 5 мкм — 3,9 • 10-6 г. С учетом диаметра мицелия грибов биомассу (в граммах) вычисляли по формуле:

0,628r2 • 10-6 [1, 4],

где r — радиус грибного мицелия.

С помощью метода молекулярной диагностики микроорганизмов in situ (метод FISH) выявляли особенность бактериального, метаболически активного сообщества, разрушающего полисахариды [6]. В настоящей работе был применен спектр зондов, специфичных для представителей доменов Archaea и Bacteria, а также отдельных филогенетических групп Bacteria, что позволило осуществить анализ бактериального сообщества рассматриваемых почв. Использование метода FISH позволило учесть живые, метаболически активные клетки в почвенных образцах с хитином и без него. Окраска препаратов красителем акридиновым оранжевым дала возможность оценить общую численность клеток микроорганизмов в образцах, включая покоящиеся формы.

Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы STATISTICA-6 и Statgraphics Plus.

Результаты и их обсуждение

Динамика эмиссии диоксида углерода из почв с внесением полисахаридов при различном давлении почвенной влаги. Изучение влияния влажности почвы при внесении полисахаридов на эмиссию диоксида углерода показало, что ее изменение наибольшим образом действует на динамику и интенсивность эмиссии при внесении хитина по сравнению с остальными исследованными субстратами (пектин, глюкоза и целлюлоза). Масса вносимых субстратов во всех образцах содержала равное количество молей углерода. С возрастанием давления почвенной влаги с —800 до —0,5 кПа интенсивность эмиссии СО2 при внесении хитина увеличивалась в два раза — с 9 до 18 мкг С—СО2/Г почвы • ч, что не отмечается для других субстратов (рис. 1). Аналогичные зависимости наблюдались для образцов всех исследуемых почв.

Динамика эмиссии метана из почв с внесением полисахаридов в микроаэробных условиях. Хитин присутствует в почве как в аэробных, так и в анаэробных микрозонах. Нами была рассмотрена его трансформация в микроаэробных условиях. В каче-

22 20

К 18 Я

9 16

о

н

< 14

<5

О 12 £ 10

Л 4

2

0

ч!н хитин ЯГР пектин целлюлоз глюкоза -т- контроль

я А

/

—

т .у 1

¥ i"' V 1

У 1 / х _______\

Id у ------- —i

-Т -

-800 -3,2 -0,5

Давление почвенной влаги, кПа

Рис. 1. Зависимость эмиссии диоксида углерода при разложении полисахаридов, внесенных в чернозем, от давления почвенной влаги

стве показателя интенсивности трансформации была выбрана эмиссия метана из образцов с хитином и без него.

При влажности, близкой к полной влагоемкости, интенсивная эмиссия метана наблюдалась из всех

Рис. 2. Динамика эмиссии метана из почв в ходе сукцессии, инициированной увлажнением до влажности, большей

ПВ, и внесением хитина в микроаэробных условиях

исследуемых образцов почв, что свидетельствует о наличии строго анаэробный микрозон. Разница между вариантами с хитином и контролем заметна уже на начальных этапах инкубации, что указывает на использование хитина уже в первые сутки опыта. Важно отметить, что наибольшая эмиссия метана и соотношение между вариантами быши зафиксированы между двадцатыми и тридцатыми сутками опыта, что связано с развитием метаногенов на продуктах метаболизма хитинолитиков (рис. 2).

Методом центрифугирования с параллельным измерением эмиссии метана из образцов были установлены уровни эмиссии метана при различных влаж-ностях для всех исследуемых почв. Следует отметить, что эмиссия метана из почв наблюдалась при всех уровнях влажности, начиная с полной влагоемкости и заканчивая приблизительно максимальной молекулярной влагоемкостью. Анаэробная трансформации хитина протекала в почвах при различных уровнях влажности и матричного потенциала. Так, в глее-слабоподзолистой песчаной почве наиболее активная работа анаэробов-хитинолитиков проходила в достаточно узком интервале влажности — от 15 (матричный потенциал —1,16 кПа) до 25% от массы почвы (полевая влагоемкость, 0 кПа), а для чернозема этот интервал значений увеличивался с 36 (матричный потенциал —32,6 кПа) до 64% от массы почвы (полевая влагоемкость).

Существует зависимость между интенсивностью трансформации хитина в анаэробных условиях и радиусом пор, занятых водой. Результаты показали, что при радиусе пор (занятый водой) < 6 мкм, работа анаэробного хитинолитического микробного комплекса минимальна (рис. 3). Это говорит о затрудненном развитии микроорганизмов-анаэробов вследствие малого порового пространства.

Таким образом, верхний предел изучаемого процесса определялся полной влагоемкостью почв, а нижний — размером анаэробных зон, при котором еще возможно развитие микроорганизмов.

КТХ

Радиус пор, занятыхводой, мкм

чернозем —— глее-слабоподзолистая

серая лесная —каштановая

Рис. 3. Отношение эмиссии метана из образцов почв с хитином к эмиссии из контрольного образца (КТХ) в зависимости от радиуса пор, занятых водой

В почвах с большим содержанием илистыгх фракций (серая лесная: ЭПЧ < 1 мкм — 28%) коэффициент трансформации хитина возрастал в области больших значений влажности, а для песчаный почв — в области меньших (глее-слабоподзолистая: ЭПЧ < 1 мкм — 5%).

Динамика биомассы хитинолитического и пекти-нолитического микробных комплексов почв. При рассмотрении численности и биомассы исследуемых комплексов было отмечено возрастание всех групп микроорганизмов в вариантах с полисахаридами по сравнению с контролем (рис. 4).

В хитинолитическом комплексе при давлении почвенной влаги —3,2 кПа особенно сильно относительно контроля возрастает биомасса мицелия ак-тиномицетов (в 5—6 раз для серой лесной почвы) (рис. 5). Биомасса бактерий и грибов увеличивается в 1,5—2 раза.

Анализ структурных и функциональных показателей при деструкции полисахаридов в почвах. Анализ основной информации о динамике структурных (биомасса грибов, бактерий и актиномицетов) и функционального (эмиссия диоксида углерода) показателей проведен с помощью методов многомерной математической статистики. На дендрограмме кластерного анализа (вертикальная ось отражает относительное сходство) можно выделить два кластера (рис. 6). В первом кластере представлено 20, а во втором — 7 объектов. По координатам центроидов можно судить о том, какие переменные играют наиболее важную роль в каждом кластере. По показателям обилия актиномицетов и дыхания указанные кластеры практически не различаются. Вместе с тем для первого кластера характерны относительно низкие значения показателей обилия грибов и бактерий (0,64 и 0,13 соответственно). Для объектов из второго кластера эти показатели существенно выше (2,89 и 0,96 соответственно). Важно, что все объекты второго кластера представлены образцами, которые инкубировались при давлении почвенной влаги —3,2 кПа. Можно предположить, что в этом случае создаются более благоприятные условия для развития учитываемых грибов и бактерий.

Таким образом, кластерный анализ показал, что в первом приближении уровень влажности почвы в заданном диапазоне для некоторых структурных показателей может оказаться более значимым фактором по сравнению с такими существенными для микробного сообщества факторами, как внесение ресурсов и время.

С помощью дискриминантного анализа проверена возможность определения показателя влажности почв по используемым структурно-функциональным показателям микробного сообщества. Точность диагностики образцов с давлением почвенной влаги —800 кПа составляет 89%. Для образцов с давлением —3,2 и 0,5 кПа показатели точности диагностики равны 78 и 67% соответственно.

а

0,08п 0,07 0,06 0,05 0,040,03 0,020,01 0

1

15

30

0,08' 0,070,060,05 0,040,03-

15 30

б

0,2 п 0,18 0,160,140,120,1 0,08 0,06 0,040,020

о

1

15

30

6 5 4 3 2 1

0 «ЗГ!

о

А.

15

-800 кПа

-3,2 кПа

| пектин  контроль

-0,5 кПа

30

30

в

Рис. 4. Сравнительная динамика биомассы актиномицетов (а), бактерий (б) и грибов (в) в черноземе при разном давлении почвенной влаги

Дискриминантные функции для натуральных значений структурно-функциональныгх признаков имеют следующий вид:

= —1,41 — 9,73  (актиномицеты) + 5,71  (бактерии) — 0,07  (грибы) — 0,03  (дыхание),

Г2 = —1,49 + 17,54  (актиномицеты) + 1,71  (бактерии) — 0,49  (грибы) + 0,12  (дыхание).

На диаграмме рассеивания на плоскости двух дискриминантных функций видно, что объекты с разными значениями потенциала влажности образуют достаточно обособленные группировки (рис. 7).

Большой интерес представляет поиск связей между функциональными и структурными показателями природныгх микробных сообществ. Пошаговый многофакторный регрессионный анализ данных, полу-

Рис. 5. Максимальные значения отношения биомасс в образце с хитином и контроле основный групп микроорганизмов при разном давлении почвенной влаги в черноземе

Рис. 6. Дендрограмма кластерного анализа: a, b и c — давление почвенной влаги —800, —3,2 и —0,5 кПа соответственно; h, p и к — внесение хитина, пектина и контроль соответственно; цифры отражают сукцессионные этапы, сут.

ченных в разных микробных сукцессиях (с внесением хитина и пектина и без внесения полимеров) в широком диапазоне давления почвенной влаги, позволил выявить и описать такую связь с помощью регрессионной модели:

(Эмиссия, мкг C—CO2/r • ч) = 399,03 • (ак-тиномицеты, мг/г) + 2,37 • (грибы, мг/г).

Дисперсионный анализ свидетельствует о высоких качествах модели (p < 0,01; уровень 99%). В целом она имеет достаточную информационную способность при коэффициенте детерминации 69%. Вполне ожидаемой оказалась связь дыхания с грибной биомассой, но весьма неожиданным является определяющее влияние на функциональный показатель обилия актиномицетов, степень воздействия которых на дыхание, по данным дисперсионного анализа, составляет 87%.

Таким образом, налицо существенная роль минорного по биомассе компонента в функционировании почвенного микробного сообщества. Дыхание как ключевой функциональный показатель природных микробных сообществ может существенно конт-

ролироваться актиномицетами. Роль их, по всей видимости, определяется не столько прямым вкладом в стехиометрию процессов разложения органического вещества, сколько вкладом в регуляцию функционирования микробного сообщества, включая механизмы на основе характерной для актиномицетов продукции биологически активных веществ. Существенно, что этот результат получен в условиях, которые имитируют широкий спектр ситуаций (влажность, поступление органического вещества, сукцессионное время), которые могут создаваться in situ.

Исследование прокариотного гидролитического сообщества почв с помощью флуоресцентной гибридизации in situ. На заключительном этапе работы была проведена оценка доли гидролитической биомассы метаболически активных клеток прокариот от биомассы прокариот, выделяемых с помощью окрашивания акридиновым оранжевым. Использовали метод in situ гибридизации с рРНК-специфичными флуоресцентно-меченными олигонуклеотидными зондами (FISH). В работе был применен спектр зондов, специфичных для представителей доменов Archaea и Bacteria, а также отдельных филогенетических групп домена Bacteria. Суммарная доля метаболически активных клеток, обнаруженных гибридизацией с универсальными зондами на представителей доменов Bacteria и Archaea, составила в образцах исследуемых почв от 38% для чернозема до 78% для глее-слабоподзолистой от общего числа клеток, выделенных окрашиванием акридиновым оранжевым. Причем ни субстрат, ни влажность не влияли на долю метаболически активных клеток от всего комплекса. Использование метода FISH позволило выявить особенности филогенетической структуры пектинолити-ческого и хитинолитического метаболически активных комплексов в почвенных образцах с различным увлажнением.

Применение методов математической статистики позволило выявить два кластера, отделяющих структуру гидролитического микробного сообщества чернозема в экстремальных условиях влажности (—800 кПа, —0,5 кПа) от средней (—3,2 кПа) (рис. 8).

Рис. 7. Расположение образцов на плоскости дискриминантных функций Ли F2

Рис. 8. Дендрограмма кластерного анализа общей биомассы исследуемых филогенетических групп в черноземе при внесении полисахаридов и различных значениях давления почвенной влаги

х 2 И ю с а ¡4

S

S

So

и 5

S W

Es ft

I I

¡ §

И «

3 S

3 Í?

S

а

X О

ч «

cd

Ю

S * §

S 3 о ^ ч м к

R S

&

о ^

cd

g и £ eÍ

§ I

ti я к « о и

и и

I

Л -

(D

£ с

S

и

0

1 I

S т

£

cd I

а "

& и

к я и

s S

¡з к

(П сЗ ^ а

ч м

ю S

к а

tí £

4 О

5 К й я

я о о

о W

К Ё

С

I I

(D

И

tí

S

о.

Внутри домена Bacteria при среднем давлении почвенной влаги (—3,2 кПа) среди пектинолитических и хитинолити-ческих доминантов выделяются представители филогенетических групп Firmi-cutes и Actinobacteria (рис. 9). С увеличением влажности отмечается возрастание грамотрицательных форм (протеобакте-рий). В литературе имеются сведения, указывающие на преобладание в бактериальном пектинолитическом комплексе сфагновых болот филогенетических групп Proteobacteria и Bacteroidetes [3, 9]. Авторы объясняют такую особенность условиями, преобладающими в почвах исследуемой территории — пониженные температуры и реакция pH, повышенная влажность и дефицит органического вещества. С понижением матричного давления до влажности, близкой к влаге за-вядания, в гидролитическом комплексе отмечается активная роль гамма- и аль-фа-протеобактерий и мицелиальных ак-тинобактерий.

Заключение

• Установлено, что уровень влажности почвы в заданном диапазоне для некоторых структурных показателей может оказаться более значимым фактором по сравнению с такими существенными для микробного сообщества факторами, как внесение ресурсов и время. Влажность имеет более значимое влияние на деятельность хитинолитического комплекса по сравнению с пектинолитическим.

• Дыхание в условиях эксперимента (широкий диапазон условий по показателям влажности и сукцессионным характеристикам) может существенно контролироваться актиномицетами, роль которых, по всей видимости, определяется вкладом в регуляцию функционирования микробного сообщества. При деструкции полисахаридов с увеличением влажности почвы в микробном комплексе заметно возрастает роль прокари-отных микроорганизмов, особенно ак-тиномицетов.

• Впервые с использованием метода FISH оценена численность физиологически активного гидролитического про-кариотного комплекса в черноземе, серой лесной и глее-слабоподзолистой почвах при различных уровнях влажности. Численность метаболически активных представителей отдельных филогенетических групп доменов Bacteria состави-

ла 108 кл./г почвы. Доля метаболически активных от всех выделяемых клеток прокариот достигала 80% и определялась типом почвы.

• Выывлен филогенетический состав метаболически активного гидролитического комплекса гумусовых горизонтов всех исследуемых почв в зависимости от влажности. Отличительной чертой активного прокариотного микробного комплекса гидролитиков

бышо преобладание групп ЛсипоЬа^епа и Firmicutes в почвах с оптимальным значением влажности. С увеличением влажности отмечается возрастание доли про-теобактерий. При понижении матричного давления до влажности, близкой к влаге завядания, в гидролитическом комплексе возрастает активная роль гамма-, альфа-протеобактерий и актинобактерий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кожевин П.А. Микробные популяции в природе. М., 1989.

2. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М., 1991.

3. Панкратов Т.А., Белова С.Э., Дедыш С.Н. Оценка филогенетического разнообразия прокариотных микроорганизмов в сфагновых болотах с использованием метода FISH // Микробиол. 2005. Т. 74, № 6.

4. Полянская Л.М. Микробная сукцессия в почве: Автореф. дисс. ... докт. биол. наук. М., 1996.

5. Шеин Е.В. Курс физики почв. М., 2005.

6. Amann R.I, Ludwig W. Ribosomal RNA-targeted nucleic acid probes for studies in microbial ecology // FEMS Microbiol. Rev. 2000. Vol. 24.

7. Boer W. de, Gerards S, Gunnenwiek P.J.A, Modder-man К. Response of the chitinolytik microbial community to

chitin amendments of dune soils // Biol. and fertility of soils. 1999. Vol. 29. Iss. 2.

8. Boer W. de, Leveau J.H, Kowalchuk G.A. et al. Colli-monas fungivorans gen. nov., sp. Nov., a chitinolytic soil bacterium with the ability to grow on living fungal hyphae //J. Syst. Evol. Microbiol. 2004. Vol. 54.

9. Dedysh S. N, Pankratov T.A., Belova S.E. et al. Phy-logenetic analysis and in situ identification of Bacteria community composition in an acidic Sphagnum peat bog // Appl. Envir. Microbiol. 2006. Vol. 72(3).

10. Gomes Ramizes M, Rojas Avelizapa L.I., Rojas Aveli-zapa N.G., Cruz Camarillo R. Colloidal chitin stained with Remazol Brilliant Blue R, a useful substrate to select chitinoli-tic microorganisms and to evaluate chitinases //J. Microbiol. Methods. 2004. Vol. 56.

Поступила в редакцию 20.04.2011

SPECIFICITY OF SOIL HYDROLYTICALLY MICROBIAL COMPLEX

UNDER DIFFERENT MOISTURE CONDITIONS

N.A. Manucharova, A.M. Yaroslavtsev, A.L. Stepanov, I.I. Sudnitsyn, P.A. Kozhevin

The soil water content exerts a more pronounced effect on chitin decomposition in comparison with pectin decomposition. The most favorable conditions for chitin decomposition by microbes are created at the water content close to the field capacity. Direct study of microorganisms in the investigated soils under microscope has shown that actinomycetes, bacteria, and fungi participate in the transformation of polysaccharides. The role of actinomycetes in chitin decomposition increases in parallel with the rise in the soil water content. The abundance of physiological active hydrolytic pro-karyote complex was detected by molecular biological method of fluorescence in situ hybridization (FISH) in chernozem, gley-podzolic and grey soils. The use of the FISH method makes it possible to reveal differences in the structure and number of metabolically active representatives of Bacteria and Archaea chitinolytic and pectinolytic prokaryotic complexes in the investigated soils under the impact of different ecological factors.

Key words: soil microorganisms, soil moisture, chitin, pectin.

Сведения об авторах

Манучарова Наталия Александровна, канд. биол. наук, доцент каф. биологии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-34-05. Ярославцев Алексей Михайлович, аспирант каф. биологии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Степанов Алексей Львович, докт. биол. наук, профессор каф. биологии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-34-05. Судницын Иван Иванович, докт. биол. наук, профессор каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-42-07. Кожевин Петр Александрович, докт. биол. наук, профессор каф. биологии почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Тел.: 8(495)939-35-98.