Экологические аспекты лабораторного культивирования природных изолятов ксилотрофных базидиомицетов, распространенных в Пензенской области и перспективных в биотехнологии

References:

1. Alexeyeva, M. M. Effect of molasses malt syrup on the quality of bread from the mixture of bakery wheat flour of higher grade and 1st grade / M. M. Alexeyeva, E. Yu. Pashkova // Izvestiya of Samara agricultural academy. - 2014. - No. 4. - P. 93-96.

2. Anoshina, O. The influence of baking time on the quality of rye-wheat bread / Anoshina O., Kovaleva I. // Bread products. - 2009. - No. 1. - P. 52-53.

3. State Standard 2077-84 Rye bread, rye-wheat and wheat-rye bread. Technical conditions (with changes № 1, 2). - Introduction. 1986-01-01. - M.: IPK Publishing house of standards, 2002. - 6 p.

4. State Standard GOST 32677-2014 Bakery products Terms and definitions. - M.: STANDARTINFORM, 2015. - 15 p.

5. Zakharova, A. Rye-wheat bread with a mixture of cereals / A. Zakharova, L. Kozubayeva // Bread products. - 2009. - No. 12. - S. 44-45.

6. Kalinina, I. V. Examining the quality of the enriched breads during storage / I. V. Kalinina, N. V. Naumenko, I. V. Feklicheva // Vestnik of SUrSU. - 2015. - Vol. 2, No. 3. - P. 36-44.

7. Kitayevskaya, S. V. Application of lactic acid bacteria in the production of rye-wheat bread on the basis of frozen semi-finished products / S. V. Kitayevskaya, O. A. Reshetnik, N. V. Labutina, V. // Vestnik of MAX. - 2008. - No. 3. - P. 46-48.

8. Kozlov, O. I. Development of the formulation and technology of semiproduct of custard cake / O. I. Kozlov, M. K., Sadigova // Vestnik of the Sarat. State Agrar. Univ. - 2015. - No. 3. - P. 49-52.

9. Kolesnichenko, M. N. Rye-wheat bread with honeysuckle / M. N. Kolesnichenko, L. A. Kozuba-yeva, Ye. A. Ursheva // Vestnik Altaiskoi nauki. - 2014. - No. 1. - P. 310-313.

10. Kolomnikova, Ya. P. Development of technology of rye-wheat bread with enhanced food value / Ya. P. Kolomnikova, Ye. V. Litvinova // Khleboprodukty. - 2014. - No. 10. - P. 171-173.

11. Koryachkina, S. Integrated assessment of the quality of rye-wheat custard bread with addition of inulin / S. Koryachkina, D. Baibasheva // Khleboprodukty. - 2009. - No. 3. - 46 p.

12. Improving the efficiency of state regulation of agricultural production in accordance with the requirements of the WTO / L. Yu. Adadimova, Yu. G. Polulyakh, A. M. Kosachev, I. V. Tverdova // Niva Povolzhya. - 2014. - No. 3. - P. 107-115.

13. Soldatkina, O. V. Features of assessing the competitiveness of food products / O. V. Soldatkina // Vestnik of OSU. - 2013. - № 8 (157). - P. 59-66.

14. Stepanova, S. A. Improvers for bakery products / S. A. Stepanova // The collection of materials of All-Russian scientific-practical conference of students, postgraduates and young scientists. - March 12-13, 2015. Penza, 2015. - V. 2. - P. 186-187.

15. Technical regulations of the Customs Union TR CU 022/2011 Food products in the part of its marking. - Approved by the decision of the customs Union Commission No. 881,2011. - 29 p.

УДК 58.083 +57.083.13

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЛАБОРАТОРНОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ ИЗОЛЯТОВ КСИЛОТРОФНЫХ БАЗИДИОМИЦЕТОВ, РАСПРОСТРАНЕННЫХ В ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ В БИОТЕХНОЛОГИИ

Д. Ю. Ильин, канд. биол. наук, доцент; Г. В. Ильина, доктор биол. наук, профессор; С. А. Сашенкова, канд. биол. наук, доцент; Н. В. Шкаев, аспирант; А. А. Филатов, аспирант

ФГБОУ ВО Пензенская ГСХА, Россия, e-mail: g-ilyina@yandex.ru

Приводятся результаты исследований, посвященных оптимизации процессов искусственного культивирования мицелия грибов с целью максимального раскрытия их физиологического и продуктивного потенциала. Объекты исследования - дикорастущие на территории Пензенской области виды дереворазрушающих грибов - перспективные продуценты ценных веществ (лигниназных ферментов, глюканов, биологически активных специфических органических кислот). Описываются приемы совершенствования питательных сред, хранения культур, оценки трофических потребностей и интенсивности метаболизма мицелия. Установлено, что для оптимального развития культур грибов различных типов гнили целесообразно использование питательных сред различного состава. Блок видов грибов белой гнили, включенных в исследования, связан на территории области с консорциями основных лесообразующих (дуб, сосна) и мелколиственных, формирующих вторичные леса (береза, осина) пород. Это широко распространенные представители родов Тгат^еэ, 1попоШэ, РМеШпив, Ganoderma.

Включенный в исследования блок грибов бурой гнили связан с лесообразующими породами на территории Пензенской области: дубом (Laetiporus sulphureus, Daedalea quercina, Fistulina hepatica) и сосной (Fomitopsis pinicola, Sparassis crispa). Установлено неоднозначное отношение грибов разных типов гнили к компонентам питательного субстрата. Показано, что представители группы грибов бурой гнили интенсивно развиваются на средах, содержащих деполимеризованные источники углеводов, и значительно слабее, по сравнению с грибами белой гнили, осваивают органические субстраты. В пределах группы грибов белой гнили различные трофические предпочтения в культуре установлены для видов с разными эколого-трофическими стратегиями. Так, грибы, реализующие в естественных условиях паразитные стратегии развития, позитивно реагируют на включение в питательные среды ростовых веществ. Грибы с преимущественно сапротрофной стратегией развития активизируют рост и ферментативную активность при добавлении в субстрату дериватизированного лигнина, подобного по структуре компонентам древесины на поздних стадиях деструкции. Результаты проведенных исследований иллюстрируют специфику трофических особенностей природных изолятов дереворазрушающих грибов и способствуют оптимизации работы с мицелиальными культурами во всем многообразии их экологии.

Ключевые слова: ксилотрофные базидиомицеты, питательные среды, органические субстраты, поверхностная культура, ростовые вещества, трофические группы.

Введение.

Естественная мобилизация депонированного в древесине углерода возможна путем ее биологического разложения. Последнее протекает при участии обширного комплекса организмов, образующих в природе ксилофильные сообщества. Несомненно, ведущая роль в этих процессах принадлежит дереворазрушающим бази-диальным грибам, которые являются единственной группой организмов, способной к полной деструкции лигноцеллюлоз [1]. При этом грибы, разрушающие древесину, растут на живых и на мертвых деревьях и по типу деструкции древесины их различают как грибы бурой, белой и смешанной гнили [2]. Грибы бурой гнили, атакуя древесину, разрушают полисахариды (целлюлозу, ге-мицеллюлозу) а лигнин подвергают лишь частичному деметилированию. Грибы белой гнили, разрушающие все компоненты древесины, являются ее наиболее мощными природными деструкторами. Развиваясь на древесине разной степени разложения и, соответственно, различного химического состава, в целом ксилотрофные базидиомицеты могут быть разделены на ряд специфических эколого-трофических группировок, которые будут обладать разными физиолого-биохимическими свойствами. Современные подходы позволяют выделить среди дереворазрушающих ба-зидиомицетов значительное количество таких группировок. При этом нередко возникают спорные моменты, связанные с отнесением разными исследователями отдельных видов грибов к разным эколого-трофическим группам. В этом случае встает необходимость разработки культураль-но-морфологических критериев для уточнения специфики жизненной стратегии и

узкой эколого-трофической принадлежности того или иного вида.

Актуальным направлением экологических исследований стало моделирование ксиломикокомплексов, разработка теоретических подходов к оценке их устойчивости и изучению сукцессий на древесине [3]. Подобные исследования, связанные с исследованием роли эдификаторов, видов ценорезерва, динамики соотношения различных эколого-трофических групп и их функциональной устойчивости, составляют ядро фундаментальных исследований де-реворазрушающих грибов на сегодняшний день. При этом данные об исследованиях различных сторон биологии и экологии этих видов в культуре, о результатах изучения разнообразия географических и экологических изолятов, о возможностях сохранения генофонда видов в качестве ми-целиальных культур, их интродукции и ре-интродукции практически отсутствуют.

В последние десятилетия ксилотроф-ные базидиомицеты уверенно заняли одно из ведущих мест в качестве объектов биотехнологии. Работы, проведенные в этом плане, касаются вопросов культивирования грибов-продуцентов пищевых белков, ферментов, других соединений с ценными свойствами. Выделение этих веществ стало основой для разработки лекарственных препаратов, биологически активных профилактических добавок. Фармакологическое действие макромицетов отличается большим многообразием [4]. Они обладают антимикробными, адаптогенными, иммуностимулирующими, седативными и прочими ценными свойствами, используются в качестве гипотензивных, капилляроукрепля-ющих, противоязвенных, противораковых и других средств. Исследовательские рабо-

Нива Поволжья № 4 (37) ноябрь 2015 45

ты, проведенные в этом ключе в последние десятилетия, свидетельствуют о существовании значимых культурально-морфоло-гических и метаболических штаммовых отличий у представителей различных видов базидиомицетов [5]. Поиск новых штаммов в природе, ведение селекционной работы с культурами являются перспективными приемами для максимального раскрытия потенциала организмов этой группы.

Вышесказанное свидетельствует об актуальности исследований экологии ксило-трофных базидиомицетов и работы с природными изолятами, потенциально перспективными в биотехнологии.

Методика исследований.

Материалом для исследований послужили штаммы ксилотрофных базидиоми-цетов, выделенных из плодовых тел грибов, собранных на территории Пензенской области (табл. 1). Все они, по данным литературы, характеризуются определенным биотехнологическим потенциалом, будучи продуцентами ферментов (целлюлаз и лигниназ) или других биологически активных веществ.

В исследованиях в качестве объектов были использованы по три штамма разных видов дереворазрушающих грибов, которые существенно отличаются по происхождению, особенностям экологии, трофиче-

ским предпочтениям. Определение проводили с использованием определителей [6, 7, 8]. Порядки и семейства приводятся по системе, приведенной на сайте Index Fungorum [9]. Номенклатура грибов принята и сверена по Index Fungorum [10].

Таким образом, в качестве объектов исследования нами были отобраны представители ксилотрофной микобиоты, вызывающие разные типы гнили, характеризующиеся различной субстратной приуроченностью, разной степенью трофической валентности.

Выделение чистых культур базидиоми-цетов проводилось из плодовых тел. Использовались общепринятые приемы работы с мицелиальными культурами [11, 12]. Для изучения характера роста штаммов использованы плотные питательные среды различного состава: картофельно-глюкозный агар (КГА), сусло-агар (СА), синтетическая среда Чапека-Докса. Растворы изучаемых соединений добавлялись в питательную среду до автоклавирования. Для оптимизации условий культивирования по водородному показателю в питательную среду добавлялись 0,1 % растворы NaOH и HCl. Измерение реакции питательной среды осуществляли при помощи потенциометра «Аквилон рН-410» с комбинированным стеклянным электродом.

Таблица 1

Характеристика видов дереворазрушающих грибов - объектов исследования

Вид Тип и локализация гнили Узкая трофическая специализация*

Inonotus obliquus (Pers.: Fr.) Pilat (трутовик скошенный) Белая,заболонная Факультативный сапротроф

Phellinus robustus (P. Karst.) Bourdot & Galzin (дубовая губка) Белая сердцевинная, часто смешанная Факультативный сапротроф

Ph. tremulae (Bondartsev) Bondartsev & P. N. Borisov (ложнотрутовик осиновый) Белая,сердцевинная Облигатный паразит

Sparassis crispa (Wulfen) Fr. (спарассис курчавый) Бурая,сердцевинная Облигатный паразит

Daedalea quercina (L.) Pers. (дубовая губка) Бурая сердцевинная Факультативный сапротроф

Fomitopsis pinicola (Sw.) P. Karst. (трутовик окаймленный) Бурая, сплошная Сапротроф

Laetiporus sulphureus (Bull.) Murrill (трутовик серно-желтый) Бурая сердцевинная Факультативный сапротроф

Ganoderma applanatum (Pers.) Pat. (трутовик плоский) Белая,сердцевинная Факультативный сапротроф

G. lucidum (Curtis) P. Karst. (трутовик лакированный) Белая,сердцевинная Факультативный сапротроф

Trametes hirsuta (Wulfen) Pilat (трутовик жест-коволосистый) Белая,кольцевая Сапротроф

T. versicolor (L.) Lloyd (трутовик разноцветный) Белая,заболонная, затем сердцевинная Факультативный сапротроф

Fistulina hepatica (Schaeff.) Sibth (трутовик печеночный) Бурая, сердцевинная Факультативный сапротроф

*Указана преимущественная специализация в районе исследований

При изучении влияния ростовых факторов на скорость роста мицелия грибов в культуре использовались линейные методы измерения. Замеры колоний производились с интервалом в 24 часа в течение 40 сут. Затем производился расчет средней скорости роста мицелия (мм/сутки) по формуле [13]

Со =

СР (-о) '

где Бг - диаметр колонии по окончании роста, мм;

Б0 - диаметр колонии на момент начала освоения субстрата, мм;

^ - возраст мицелия по окончании роста, сут;

- возраст мицелия, при котором начинается освоение агаризованной среды, сут.

Для удобства сравнения и выявления особенностей роста мицелиальных культур под влиянием изученных факторов пользовались графическим выражением зависимости среднего диаметра колонии от возраста мицелия. Данная форма обработки полученных результатов позволяет детально зафиксировать и проанализировать динамику роста мицелиальных культур. Также отмечался такой временной параметр, как длительность лаг-фазы (Т_), характеризующий продолжительность адаптации мицелия грибов к различным средам.

Общую оксидазную и общую перокси-дазную активность мицелия определяли

Таблица 2

Средние скорости роста штаммов изученных видов ксилотрофных базидиомицетов на сусло-агаре (СА), картофельно-глюкозном агаре (КГА) и агаре Чапека-Докса (ЧД), 26°С,

три повторности, р<0,05

Вид (тип гнили, трофический статус) Штамм Средняя скорость роста, мм/сут±Д

СА КГА ЧД

I. obliquus (белая, факультативный сапротроф) IO-1 5,60±0,10* 3,17±0,08 2,67±0,07

IO-2 5,31±0,08 2,75±0,05 2,13±0,07

IO-3 3,10±0,05 1,43 ±0,03 1,37±0,7

Ph. robustus (белая, факультативный сапротроф) Phr-1 7,67±0,11 5,51 ±0,01 4,32±0,06

Phr-2 6,63±0,8 6,94±0,02 4,28±0,03

Phr-3 6,30±0,05 5,14±0,02 4,12±0,12

Ph. tremulae (белая, облигатный паразит) Pht-1 2,60±0,03 1,18±0,02 1,07±0,07

Pht-2 2,07±0,03 1,11 ±0,02 0,83±0,03

Pht-3 2,16±0,02 1,28±0,02 0,96±0,22

S. crispa (бурая, облигатный паразит) SC-10 2,56±0,02 2,73±0,03 0,30±0,01

АИ-10 1,87±0,03 2,93±0,03 0,86±0,03

АИ-11 1,65±0,07 2,50±0,07 0,67±0,06

D. quercina (бурая, факультативный сапротроф) Dq-1 7,17±0,15 9,12±0,15 5,12±0,06

Dq-2 7,70±0,10 10,10±0,05 6,24±0,03

Dq-3 5,90±0,06 8,7±0,07 7,41±0,01

F. pinicola (бурая, сапротроф) Fpi-1 4,63±0,04 7,13±0,20 7,53±0,03

Fpi-2 7,90±0,06 8,30±0,15 7,30±0,10

Fpi-3 4,17±0,05 9,32±0,16 6,25 ±0,13

L. sulphureus (бурая, факультативный сапротроф) PD-99 7,53±0,08 7,07±0,03 5,10±0,12

PD-01 9,83±0,03 10,23±0,13 4,16±0,15

Ah-02 8,23±0,15 6,10±0,10 3,57±0,12

G. applanatum (белая, факультативный сапротроф) G-1 7,07±0,09 8,03±0,03 8,87 ±0,19

G-3 8,77±0,15 7,22±0,14 5,70±0,06

G-4 8,73±0,18 5,30±0,15 7,53±0,09

G. lucidum (белая, факультативный сапротроф) Gl-1 7,20±0,26 9,60±0,10 5,30±0,15

Gl-3 11,53±0,29 12,07 ±0,03 12,77±0,12

Gl-6 8,70±0,21 5,97±0,14 8,90±0,17

T. hirsuta (белая, сапротроф) Trh-2 2,77±0,03 0,79±0,01 2,51±0,01

Trh-4 2,98±0,07 1,93±0,03 2,73±0,01

Trh-5 4,03±0,03 3,88±0,02 2,51 ±0,01

T. versicolor (белая, факультативный сапротроф) Trw-2 3,77±0,15 4,31±0,18 3,67±0,07

Trw-3 3,48±0,07 2,72±0,11 2,61 ±0,15

Trw-4 5,90±0,06 3,77±0,15 3,01±0,16

F. hepatica (бурая, факультативный сапротроф) Fh-1 5,40±0,10 4,13±0,03 2,95±0,03

Fh-1а 4,10±0,06 5,97±0,03 2,15±0,06

Fh-5 5,69±0,11 6,95±0,13 2,41±0,03

*Курсивом выделены максимальные для культуры показатели средней скорости роста.

Нива Поволжья № 4 (37) ноябрь 2015 47

спектрофотометрически, с использованием в качестве субстрата соответственно 1 %-ного пирокатехина в 0,1 М цитратно-фос-фатном буфере (рН 4,5) и 1 %-ного раствора гваякола в 0,06 М фосфатном буфере (рН 6,7), с добавлением 0,3 °%-ного раствора перекиси водорода [14, 15]. За единицу оксидазной активности принимали изменение оптической плотности на 1 ед. за 1 сек в пересчете на 1 г сухого мицелия, для удобства полученные данные умножались на 100. Для соотнесения к массе мицелия его отделяли от субстрата, сушили до постоянной массы и взвешивали. О целлюлазной активности судили косвенно по осахариванию субстрата, определяя концентрацию глюкозы глюкозооксидазным методом [16]. Для определения использовали набор реагентов для определения

глюкозы «Фотоглюкоза» фирмы ООО «Им-пакт». Измерения оптической плотности проводились на спектрофотометре КФК-3 при длине волны 500 нм.

Определение содержания метоксиль-ных групп (-ОСН3) в субстратах осуществлялось методом Цейзеля в модификации с применением газо-жидкостной хроматографии [17].

Статистическая обработка проводилась с помощью программы для обработки и анализа данных «^айэИса 6.0».

Результаты и их анализ.

Для оптимального развития культур грибов различных типов гнили целесообразно использование питательных сред различного состава. В ходе настоящих исследований было проведено изучение особенностей роста мицелия изученных видов

Рис. 1. Развитие мицелия грибов белой гнили древесины на субстратах с разными источниками углерода

Рис. 2. Развитие мицелия грибов бурой гнили древесины на субстратах с разными источниками углерода

Рис. 3. Динамика роста мицелия грибов на средах с различными источниками углерода

на натуральных и синтетических питательных средах. Для этого штаммы выращивали на сусло-агаре, картофельно-глюкозном агаре и среде Чапека-Докса. Источником углеводов в первой среде служит мальтоза, во второй - частично гидролизованный картофельный крахмал, в третьей - сахароза. Результаты эксперимента свидетельствуют о том, что изученные виды, относящиеся к группе грибов бурой гнили, наиболее интенсивно развиваются на среде с гидролизованным крахмалом (табл. 2).

Таким образом, установлено, что представители группы грибов бурой гнили, в основном, более интенсивно развиваются на средах, содержащих деполимеризованные углеводы в качестве источников углерода: глюкозу и частично гидролизованный крахмал. Присутствие фрагментов полимерной молекулы, вероятно, стимулирует работу определенной группы глюканаз [18]. Для уточнения установленной закономерности был организован эксперимент с использованием в качестве единственного источника углерода гидролизованной целлюлозы (измельченная до порошка фильтровальная бумага, подвергнутая кислотному гидролизу). Добавка вносилась в среду (агар-агар) в концентрации 2,0 °% от массы среды. Контролем служила среда с глюкозой в качестве единственного источника углерода.

На среде, содержащей гидролизован-ную целлюлозу, в разной степени интен-

сивно развивались все изученные штаммы, однако присутствие в среде фрагментов целлюлозы оказалось наиболее значимым для представителей бурой гнили древесины (рис. 1, 2).

Особо следует отметить изменения в динамике развития мицелия, представленной на графике, на примере отдельных штаммов, различающихся вызываемым типом гнили древесины (рис. 3).

На среде, содержащей глюкозу в качестве единственного источника углерода, все изученные штаммы развивались относительно стабильно, на фоне короткой, не более суток, фазы адаптации к субстрату, однако было отмечено более раннее наступление идио-фазы, сопровождающейся появлением капель экссудата на мицелии и замедлением роста. На среде с фрагментами полимерных молекул после лаг- фазы (Т|_=2±1 суток) наступала фаза логарифмического, а затем стабильного стационарного роста. Таким образом, показано влияние на динамику роста мицелия видов независимо от типа вызываемой деструкции древесины, однако стимуляция развития культур более отчетливо заметна у представителей деструктивной (бурой) гнили.

На основании полученных данных можно сделать предположения относительно интенсификации целлюлазной активности у грибов бурой гнили на среде с частично гидролизованной целлюлозой.

Нива Поволжья № 4 (37) ноябрь 2015 49

б

Рис. 4. Влияние обогащения лигнина субстрата метоксильными группами на ферментативную активность мицелия некоторых видов грибов, среднее по трем штаммам: а) контроль, б) отклонения опытных показателей от контроля, %

В технологическом смысле больший интерес представляет исследование влияния модификации лигнина субстрата на ок-сидазную, пероксидазную и целлюлазную активность мицелия. Для изучения влияния компонентов субстрата на ферментативную активность мицелия были использованы естественные органические субстраты, приготовленные на основе экстрагированных дубовых опилок. Контролем служил обычный опилочный субстрат. В опытном варианте опилочный субстрат был обогащен в количестве 0,5 % метоксильными группами (в составе моно- и олигомерных

фрагментов) лигнина. Опилки были подвергнуты водной экстракции до полного вымывания глюкозы и других водорастворимых сахаров. Появление глюкозы в вытяжке из субстрата после культивирования свидетельствует о работе целлюлазных ферментов и утилизации полисахаридного комплекса древесины. Полученные результаты отражены на рисунке 4 а, б.

Зафиксирован факт интенсификации цел-люлазной активности под влиянием меток-сильных групп лигнина у всех изученных видов, что показано на примере представителей разных типов гнили и разных жиз-

а

ненных стратегий. В разной степени выраженное позитивное влияние на оксидазную и пероксидазную активность отмечено только для грибов с сапротрофной стратегией развития, независимо от типа вызываемой гнили древесины.

Таблица3

Влияние парааминобензойной кислоты

*р>0,05

** Курсивом выделены достоверно отличающиеся от контроля показатели

Ранее нами показана стимуляция роста

мицелия грибов путем использования некоторых витаминов и их предшественников [19, 20]. На основании полученных ранее данных о позитивных эффектах использования парааминобензойной кислоты (ПАБК) было проведено исследование влияния указанного ростового фактора на рост паразитных и сапротрофных видов - возбудителей разных типов деструкции древесины. На примере включенных в эксперимент видов показано, что использование ПАБК наиболее целесообразно для представителя паразитической стратегии развития - возбудителя коррозионной (белой) гнили древесины; в меньшей степени - для облигат-ного паразита - возбудителя деструктивной (бурой) гнили; и в незначительной - для типичных сапротрофов, независимо от типа вызываемой этими видами гнили (табл. 3).

Такие данные получены на всех изученных штаммах этих видов, однако для установления общей закономерности потребуется включение в эксперимент большего числа видов с определенными эколо-го-трофическими особенностями.

Вывод. Выявлена специфика трофических особенностей природных изолятов дереворазрушающих грибов, различающихся экологическими особенностями в природе, в искусственных условиях, что следует учитывать в целях оптимизации работ с мицелиальными культурами дере-воразрушающих грибов во всем многообразии их экологии.

Вид (тип гнили, трофический статус) Штамм Средняя скорость роста, мм/сут.±Д

Контроль Опыт**

S. crispa, облигатный паразит, бурая SC-10 2,56±0,02 3,52±0,05

АИ-10 1,87±0,03 2,84±0,12

АИ-11 1,65±0,07 1,88±0,01

Ph. tremulae (белая, облигатный паразит) Pht-1 2,60±0,03 3,38±0,07

Pht-2 2,07±0,03 3,82±0,07

Pht-3 2,16±0,02 5,09±0,16

F. pinicola (бурая, са-протроф) Fpi-1 4,63±0,04 5,11 ±0,03

Fpi-2 7,90±0,06 7,52±0,07

Fpi-3 4,17±0,05 4,32±0,01

T. hirsuta (белая, са-протроф) Trh-2 2,77±0,03 2,88±0,14

Trh-4 2,98±0,07 2,66±0,07

Trh-5 4,03±0,03 4,15±0,01

Литература

1. Мухин, В. А. Роль базидиальных дереворазрушающих грибов в лесных биогеоценозах / В. А. Мухин // Лесоведение. - 1981. - № 1. - С. 46-53.

2. Buswell, J. A. Ligninolytic enzyme production by Phanerochaete chrysosporium under conditions of nitrogen sufficiency / J. A. Buswell, B. Mollet, E. Odier // FEMS Microbiol. Lett. - 1984. - V. 25. - P. 295-299.

3. Сафонов, М. А. Структура сообществ ксилотрофных грибов / М. А. Сафонов. - Екатеринбург: УрО РАН, 2003. - 269 с.

4. Денисова, Н. П. Лечебные свойства грибов. Этномикологический очерк / Н. П. Денисова. -СПб.: Изд-во «СПбГМУ», 1998. - 59 с.

5. Ильина, Г. В. Эколого-физиологический потенциал природных изолятов ксилотрофных базидиомицетов: дис. ... докт. биол. наук / Г. В. Ильина. - Саратов, 2011. - 432 с.

6. Бондарцева, М. А. Определитель грибов России. Порядок афиллофоровые, Вып. 2 / М. А. Бондарцева. - СПб.: Наука, 1998. - 391 с.

7. Бондарцева, М. А. Определитель грибов СССР. Порядок афиллофоровые. Вып. 1 (семейства гименохетовые, лахнокладиевые, кониофоровые, щелелистниковые) / М. А. Бондарцева, Э. Х. Пармасто. - Л.: Наука, 1986. - 192 с.

8. Райтвийр, А. Г. Определитель гетеробазидиальных грибов (Heterobasidiomycetidae) СССР / А. Г. Райтвийр. - Л.: Наука, 1967. - 114 с.

9. Index Fungorum, http: // www. indexfungorum. org

10. Index Fungorum, http: // www. speciesfungorum. org

11. Бухало, А. С. Высшие съедобные базидиомицеты в чистой культуре / А. С. Бухало. - Киев: Наукова думка, 1988. - 144 с.

12. Stamets, P. Growing gourmet and medicinal mushrooms / P. Stamets Berkeley: Ten Speed Press, 1993. - 552 p.

13. Baldrian P. Intraspecific variability in growth response to cadmium of the wood-rotting fungus Piptoporus betulinus / P. Baldrian, J. Gabriel // Mycologia. - 2002. - Vol. 94, № 3. - P. 428-436.

14. Gramss, G. Activity of oxidative enzymes in fungal mycelia from grassland and forest soils / G. Gramss // Basic microbiol. - 1997. - Vol. 37, № 6. - P. 407-423.

Нива Поволжья № 4 (37) ноябрь 2015 51

15. Барыкина, Р. П. Основы микротехнических исследований в ботанике: справочное руководство / Р. П. Барыкина, Т. Д. Веселова, Х. Х. Джалилова. - М.: Изд-во МГУ, 2000. - 127 с.

16. Синицын, А. П. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов: учебное пособие / А. П. Синицын, А. В. Гусаков, В. М. Черноглазов. - М.: Изд-во МГУ, 1995. - 224 с.

17. Закис, Г. Ф. Функциональный анализ лигнинов и их производных / Г. Ф. Закис. - Рига: Зи-натне, 1987. - 230 с.

18. Ферментативная активность ксилотрофных базидиомицетов при твердофазном культивировании / Д. Ю. Ильин, Г. В. Ильина, Ю. С. Лыков, М. И. Морозова // Нива Поволжья. - 2012. -№ 2(23). - С. 26-31.

19. Ильина, Г. В. Роль низкомолекулярных факторов как модуляторов онтогенеза культур ба-зидиальных макромицетов / Г. В Ильина, Д. Ю. Ильин, С. А. Сашенкова. - Нива Поволжья. - 2014. -№ 4(33). - С. 33-41.

20. Сашенкова, С. А. Влияние витаминов и их предшественников на рост и развитие мицели-альных культур базидиальных грибов - ксилотрофов / С. А. Сашенкова, Г. В. Ильина // ХХ век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс, серия «Экология». - 2014. - № 1(17). - С. 41-46.

1ЮК 58.083 +57.083.13

ENVIRONMENTAL ASPECTS OF LABORATORY CULTIVATION OF NATURAL ISOLATES OF XYLOTROPHIC BASIDIOMYCETES WIDESPREAD IN PENZA REGION WHICH ARE PROMISING IN BIOTECHNOLOGY

D. Y. Ilyin, PhD. biol. sciences, assistant professor; G. V. Ilyina, Dr. biol. sciences, professor;

S. A. Sashenkova, PhD. biol. sciences, assistantprofessor; N. V. Shkayev, postgraduate student,

A. A. Filatov, postgraduate student

FSBEIHE Penza SAA, Russia, e-mail: g-ilyina@yandex.ru

The article presents the research results on the optimization of the artificial cultivation of mushroom mycelium aimed at maximizing their physiological and productive potential. The objects of the research are wild-growing types of wood-destroying fungi in Penza region which are promising producers of valuable substances (ligninaznyh enzymes glucans, biologically active specific organic acids). It describes methods of improving nutrient media, storing crops, evaluating trophic needs and the intensity of metabolism mycelium. It was stated that for the optimal development of fungal cultures of various types of rot it is expedient to use nutrient media of different composition. White rot fungi species included in the study, is connected with the consortium of the main forest-forming (oak, pine) and small-leaved, forming secondary forests (birch, aspen) species. These widespread species of the genera Trametes, Inonotus, Phellinus, Ganoderma. Included to the research brown rot fungi is connected with the forest-forming tree species in Penza region: oak (Laetiporussulphureus, Daedaleaquercina, Fistulina hepatica) and pine (Fomitopsispinicola, Sparassiscrispa). The ambiguous reaction of various types of rot fungi to the components of the nutrient substrate was found. It has been shown that the representatives of the group brown rot fungi intensively developed on media containing depolymerised carbohydrates sources they use organic substrates significantly weaker compared with white rot fungi. Within the group of white rot fungi there stated different trophic preferences in the culture for species with different ecological and trophic strategies. For example, mushrooms, which realizing in vivo parasite development strategies, respond positively toward the inclusion of growth substances to the culture medium. Mushrooms, which realizing saprotrophic strategy predominantly, activate growth and enzyme activity when added to a substrate derivatized lignin similar to the structure of the wood components in the later stages of degradation. The results of the conducted research illustrate specificity of trophic characteristics of natural isolates of wood-destroying fungi and help to optimize the work with mycelium cultures in all diversity of their ecology.

Keywords: xylotrophic basidiomycetes, culture media, organic substrates, surface culture, growth substances, trophic groups

References:

1. Mukhin, V. A. The role of basidial wood-destroying fungi in forest bio-geocenoses / V. A. Mukhin // Lesovedeniye. -1981. -№ 1. - P.46-53.

2. Buswell, J. A. Ligninolytic enzyme production by Phanerochaetechrysosporium under conditions of nitrogen sufficiency / J. A. Buswell, B. Mollet, E. Odier // FEMS Microbiol. Lett. -1984. -V.25. -P.295-299.

3. Safonov, M. A. The structure of community of xylotrophic mushrooms / M. A. Safonov. - Ekaterinburg: Publishing House «UrO of Russian Academy of Sciences», 2003. -269 p.

4. Denisova, N. P. Healing properties of mushrooms. Etno-mycological essay / N. P. Denisova. -SPb.: Publishing house «State Medical University», 1998. - 59 p.

5. Ilyina, G. V. Ecological and physiological potential of natural isolates of xylotrophic basidio-mycetes /G. V. Ilyina. -diss. doctor. biol. sciences. - 2011. - 432 p.

6. Bondartseva, M. A. The determinant of mushrooms of Russia. Order aphyllyforous, issue 2 / M. A. Bondartseva. -col. of publ.: Nauka, 1998. -391 p.

7. Bondartseva, M. A. The determinant of fungi of the USSR. Order aphyllyforous, issue 1 / M. A. Bondartseva, E. H. Parkhamsto. - L.: Nauka, 1986. -192 p.

8. Raytviyr, A. G. Determinant of heterobasidiomycetes (Heterobasidiomycetidae) USSR / A. G. Raytviyr. - L.: Nauka, 1967. -114 p.

9. Index Fungorum, http://www. indexfungorum. org

10. Index Fungorum, http://www. speciesfungorum. Org

11. Bukhalo, A. S. Higher edible basidiomycetes in pure culture / A. S. Bukhalo. - Kiev, Naukova Dumka, 1988. -144 p.

12. Stamets, P. Growing gourmet and medicinal mushrooms / P. Stamets. -Berkeley: Ten Speed Press, 1993.-552 p.

13. Baldrian, P. Intraspecific variability in growth response to cadmium of the wood-rotting fungus Piptoporusbetulinus / P. Baldrian, J. Gabriel- Mycologia. 2002. - Vol. 94. № 3. - P. 428-436.

14. Gramss, G. Activity of oxidative enzymes in fungal mycelia from grassland and forest soils / G. Gramss. - Basic microbiol. -Vol. 37., No 6, 1997. - P. 407-423.

15. Barykina, R. P. Basics of micro-technical studies in botany. Reference Manual. / R. P. Barykina, T. D. Veselova, H. H. Dzhalilova. M.: Publishing house Moscow State University, 2000. -127 p.

16. Sinitsyn, A. P. Bioconversion of lignocellulosic materials: Textbook / A. P. Sinitsyn, A. V. Gusa-kov, V. M. Chernoglazov. - M.: Moscow State University, 1995. -224 p.

17. Zakis, G. F. Functional analysis of lignins and their derivatives / G. F. Zakis. - Riga: Publishing house «Zinatne», 1987. -230 p.

18. Ilyin, D. Y. Enzymatic activity of xylotrophic basidiomycetes in solid-phase cultivation / D. Y. Ilyin, G. V. Ilyina, Yu. S. Lykov, M. I. Morozova. - NivaPovolzhya, 2012. - № 2 (23). - P. 26-31.

19. Ilyina, G. V. The role of low molecular factors as modulators of crops ontogenesis ofbasidial macro-mycetes / G. V. Ilyina, D. Y. Ilyin, S. A. Sashenkova. - NivaPovolzhya, № 4 (33), 2014. - P. 33-41.

20. Sashenkova, S. A. The influence of vitamins and their predecessors on the growth and development of mycelial cultures of xylotrophic basidiomycetes / S. A. Sashenkova, G. V. Ilyina. - XX vek: the results of the past and the present problems plus series «Ecology». - 2014. - № 1(17). - P. 41-46.

УДК 631.8: 633.11

ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ СОРТА БИРЮЗА В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

В. А. Исайчев, доктор с.-х. наук, профессор; Д. В. Плечов, аспирант, Н. Н. Андреев, канд. с.-х. наук, доцент

ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА им. П. А. Столыпина, Россия, т. 8(8422) 55-95-16, e-mail: andreev919@yandex. ru

Представлены результаты исследований влияния регуляторов роста и минеральных удобрений на показатели фотосинтетической активности растений озимой пшеницы в условиях левобережья Ульяновской области, проведен анализ влияния изучаемых факторов на ее продуктивность. Установлено, что положительный эффект применения регуляторов роста и комплексного минерального удобрения обеспечивался за счет ускорения нарастания биомассы растений и интенсивности фотосинтеза, при этом площадь листовой поверхности максимально увеличивалась на 7,8 °%, накопление сухой биомассы - на 8,1 °%, чПф - на 10,9 %, относительно контроля, что в конечном итоге приводило к повышению урожайности озимой пшеницы.

Ключевые слова: озимая пшеница, регуляторы роста, минеральные удобрения, урожайность, продуктивность фотосинтеза, ассимиляционная поверхность листьев.

Введение.

В современных условиях главной задачей отрасли растениеводства является производство продукции высокого качества с наименьшими затратами материальных и трудовых ресурсов. Одним из важнейших

путей решения этой задачи является применение в ресурсосберегающих технологиях возделывания сельскохозяйственных культур комплексных минеральных удобрений и регуляторов роста [8, 11, 12]. Практическое значение их определяется

Нива Поволжья № 4 (37) ноябрь 2015 53