Распространение и морфология бактерий-деструкторов в содовом озере Зун-Торей (Забайкалье)

А.Г. Захарюк, Д.В. Егорова, Б.Б. Намсараев. Распространение и морфология бактерий-деструкторов в содовом озере Зун-Торей (Забайкалье)_____________________________________________________________________________________________________

УДК 579.26 А.Г. Захарюк, Д.В. Егорова, Б.Б. Намсараев

РАСПРОСТРАНЕНИЕ И МОРФОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ-ДЕСТРУКТОРОВ В СОДОВОМ ОЗЕРЕ ЗУН-ТОРЕЙ (ЗАБАЙКАЛЬЕ)*

* Работа выполнена при поддержке грантов МО РФ РНП.2.1.1./2165, СО РАН № 38 и № 95, РФФИ № 10-04-01185а.

Изучено распространение и морфологическое разнообразие бактерий-деструкторов органического вещества в песчаном мате озера Зун-Торей. Показано, что численность первичных деструкторов на несколько порядков выше числа клеток вторичных деструкторов.

Ключевые слова: бактерии-деструкторы, содовые озера, численность.

A.G. Zakharyuk, D.V. Egorova, B.B. Namsaraev

DISTRIBUTION AND MORPHOLOGY OF BACTERIA-DESTRUCTORS OF THE SODA LAKE ZUN-TOREY

Distribution and morphological variety of organic matter of bacteria-destructors of sandy mat of soda lake Zun-Torej were studied. It is shown that abundance ofprimary bacteria-destructors is much higher then the number of cages of secondary bacteria-destructors.

Key words: bacteria-destructors, soda lakes, abundance.

Бессточное солоноватое озеро Зун-Торей расположено на юге Забайкалья. Площадь водного зеркала 302 км2. В береговой зоне озера активно развиваются песчаные маты. Песчаный мат представляет собой рыхлую структуру, проросшую клетками цианобактерий. Ранее проведенные исследования [1, 2] показывают, что в песчаном мате озера активно протекают процессы продукции и деструкции органического вещества с участием различных физиологических групп бактерий. Деструкция органического вещества в содовых озерах идет до полного его разложения [3]. Процесс деструкции начинается с гидролиза полимерных соединений гидроли-тиками, из которых целлюлозоразлагающие бактерии играют важнейшую роль в цикле органического углерода. Метаногены и сульфатредук-торы являются терминальными деструкторами. В содовых озерах сульфатредукция является наиболее ярким и значимым процессом на заключительных этапах деструкции органического вещества [4].

Цель настоящей работы - изучение распространения и морфологии первичных и вторичных деструкторов в песчаном мате содового озера Зун-Торей.

Объекты и методы Объектом исследования служил песчаный мат из содового озера Зун-Торей, расположенного на территории Забайкальского края.

Пробы песчаного мата по горизонтам отобраны в сентябре 2009 г. Максимальная толщина мата достигала 7 см.

В момент отбора проб вода в озере характеризовалась следующими значениями: X воды -

14 оС; рН - 9,49; общая минерализация - 7,0 г/дм3; концентрация карбонатов - 600 мг/дм3; концентрация гидрокарбонатов - 1,952 г/дм3.

Учет численности клеток микроорганизмов проводили методом предельных разведений на элективных средах.

Пробы высевали на жидкую или агаризован-ную минеральную среду состава (г/л):

КН2РО4 - 0,2;

MgCl2 • 6Н2О - 0,1;

NH4CI - 0,5;

NaCl - 15;

дрожжевой экстракт - 0,05;

раствор микроэлементов по Пфеннигу -1мл/л.

Для культивирования сульфатредуцирующих бактерий к вышеописанной среде добавляли (г/л): Na2SO4 • ЮН2О - 3; N2S • 9Н2О - 0,05; металлическую скрепку или FeSO4

В качестве субстратов вносили для целлюло-золитиков - полоски фильтровальной бумаги; для сульфатредукторов - лактат натрия (3 г/л).

Сапрофитные бактерии определяли на среде РПА:10.

Значение рН, соответствующее природному значению в озере, устанавливали соотношениями NaHCO3 и Na2CO3.

Морфологию клеток изучали в световом микроскопе Ahiostar plus (Karl Zeiss, Германия) с фазовым контрастом при увеличении 1000х.

Результаты и обсуждение Наличие органических и минеральных веществ в водной толще, донных осадках и песчаных матах содовых озер благоприятствует широкому распространению гидролитических бактерий.

В песчаном мате озера Зун-Торей в высокой численности выявлены сапрофитные бактерии-деструкторы и целлюлозолитические бактерии, осуществляющие аэробное и анаэробное разложение целлюлозы.

Численность аэробных и факультативно анаэробных сапрофитных бактерий в мате составила 3 млн КОЕ. Колонии сапрофитов на чашках отличались размерами и пигментацией. Выявлены кремовые, желтые и ярко-оранжевые колонии. Размеры колоний варьируют от 1 до 4-5 мм. Края колоний ровные, профиль выпуклый или каплевидный, реже плоский и вросший в агар.

Максимальная численность аэробных ЦРБ (1 млн кл/см3) зафиксирована в подповерхностном слое мата и на глубине 3-5 см. Наименьшее число клеток (10 тыс. кл/см3) выявлено в нижнем слое мата на глубине 5-7 см (табл. 1).

Численность анаэробных ЦРБ варьировала от 1 млн кл/см3 до 100 млн кл/см3. Наивысшая численность целлюлозолитиков зарегистрирована в поверхностном слое мата. С глубиной численность бактерий, гидролизующих целлюлозу, снижалась.

Образование гидролитическими бактериями низкомолекулярных органических веществ, присутствие сульфатов биогенного и абиогенного происхождения способствуют активной деятельности сульфатредуцирующих бактерий (СРБ).

Максимальная численность сульфатредукто-ров (100 тыс. кл/см3) отмечена в нижних слоях мата, на глубине 5-7 см (табл. 1). Резкое изменение численности СРБ по горизонтам не зафиксировано.

Таблица 1 Численность бактерий-деструкторов в песчаном мате оз. Зун-Торей

Проба, см Численность, кл/см3

ЦРБ СРБ

аэробы анаэробы

Песчаный мат 105 108 104

0 -1 106 107 104

1-3 105 107 104

3-5 106 107 104

5-7 10 4 106 105

Проведенные микроскопические исследования накопительных культур целлюлозолитиче-ских бактерий выявили различные морфотипы клеток. В поверхностном слое мата в большом количестве присутствовали изогнутые палочки, нередко встречались тонкие подвижные палочки - спириллы. Отмечена большая плотность клеток. В нижних слоях песчаного мата преобладали длинные тонкие палочки со спорой, отдельные споры. Можно предположить, что целлюлозоразлагающие бактерии представлены подвижными спорообразующими палочками, что морфологически соответствует роду Clostridium.

Микроскопическое исследование СРБ показало доминирование подвижных вибрионов. Реже встречались одиночные палочки, отличающиеся размерами и подвижностью.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что в щелочных условиях содовых озер Забайкалья активно функционирует микробное сообщество, в состав которого входят гидролитические бактерии, осуществляющие первичную деструкцию органического вещества и сульфатредукторы, разлагающие органические соединения на терминальных этапах. Показано, что число клеток первичных бактерий-деструкторов на несколько порядков выше числа клеток вторичных деструкторов.

Литература

1. Захарюк А.Г., Козырева Л.П., Намсараев Б.Б. Физикохимическая характеристика песчаных матов содовых озер Доронинское и Зун-Торей (Забайкалье) // Вестник Бурятского государственного университета. Вып. 3: Химия. Физика. - Улан-Удэ, 2009. - С. 20-22.

2. Колосов Р.В., Захарюк А.Г. Распространение алкало-фильных сульфатредукторов в содовом озере Доронинское // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий: материалы междунар. науч. школы-конф. студентов и молодых ученых. - Абакан, 2008. - С. 129.

3. Горленко В.М., Намсараев Б.Б., Кулырова А.В., Заварзина Д.Г., Жилина Т.Н. Активность сульфатредуцирующих бактерий в донных осадках содовых озер ЮгоВосточного Забайкалья // Микробиология. - 1999. -Т.68. - №5. - С. 664-670.

4. Жилина Т.Н. Хемотрофные анаэробы микробных сообществ содовых озер // Труды института микробиологии имени С.Н. Виноградского РАН. - М.: Наука, 2007. - Вып. XIV. - С. 158-224.

ЗахарюкАнастасияГеннадьевна - младший научный сотрудник лаборатории микробиологии, ИОЭБ СО РАН, РБ, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, 670047, тел.: 8 (3012) 43-49-02, факс: 8 (3012) 43-30-34, e-mail: kuran82@mail.ru

ЕгороваДарьяВасильевна- аспирант лаборатории микробиологии, ИОЭБ СО РАН, РБ, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, тел.: 8 (3012) 43-49-02, факс: 8 (3012) 43-30-34.

Намсараев Баир Бадмабазарович - доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой экспериментальной биологии БГУ, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, тел.: 8(3012) 43-49-02.

А.М. Калашников, А.В. Тудупов, С.В. Зайцева, Д.Д. Бархутова, Б.Б. Намсараев. Разнообразие сульфатредуцирующих

бактерий в щелочных гидротермах Прибайкалья____________________________________________________________________

Zakharyuk Anastasiya Gennadievna - associate of the laboratory of microbiology, IGEB SB RAS, RB, Ulan-Ude, Sahyanova str., 6, 670047, tel. 8(3012)434902, fax 8(3012)433034, kuran82@mail.ru

Egorova Darya Vasi/ievna- post-graduate of the laboratory of microbiology, IGEB SB RAS, RB, Ulan-Ude, Sahyanova str., 6, 670047, tel. 8(3012)434902, fax 8(3012)433034.

Namsaraev Bair Badmabazarovich - doctor of biological sci., professor, head of department of experimental biology, BSU. Ulan-Ude, Sahyanova str., 6, 670047, tel.: 8(3012)434902, fax: 8(3012)433034, e-mail: bair n@mail.ru

УДК 579.266.4 А.М. Калашников, А.В. Тудупов, С.В. Зайцева,

Д.Д. Бархутова, Б.Б. Намсараев

РАЗНООБРАЗИЕ СУЛЬФАТРЕДУЦИРУЮЩИХ БАКТЕРИЙ В ЩЕЛОЧНЫХ ГИДРОТЕРМАХ ПРИБАЙКАЛЬЯ*

* Работа выполнена при поддержке грантов МО РФ РНП 2.1.1/2165 и РФФИ 08-05-00968-а,

МО РФ НОЦ «Байкал»

Изучено распространение и разнообразие сульфатредуцирующих бактерий в донных отложениях щелочных гидротерм Прибайкалья. Численность сульфатредукторов составляет 104-108 кл/см3. Исследованы экофизио-логические параметры выделенных накопительных культур.

Ключевые слова:Прибайкалье, щелочные гидротермы, сульфатредукция.

A.M. Kalashnikov, A.V. Tudupov, S.V. Zaytseva, D.D. Barkhutova, B.B. Namsaraev

THE VARIETY OF SULFATEREDUCING BACTERIA IN ALKALINE HYDROTERMS

OF PRIBAIKALIE

Distribution and variety of sulfatereducing bacteria in silts of alkaline hydroterms of Pribaikaliye are studied. Number of sulfatereducers ricked to 104-108 cells/cm3. Ecophysiological parameters of isolated enrichment cultures are investigated.

Key words:Pribaikaliye, alkaline hydroterms, sulfatereduction.

Процесс бактериальной редукции сульфатов с образованием сероводорода представляет собой один из важнейших биогеохимических процессов в биосфере. Возбудителями этого процесса, за счет которого образуется не менее 90% сероводорода, поступающего в круговорот соединений серы, являются сульфатредуцирую-щие бактерии. Скорость сульфатредукции в гидротермах может достигать 4,1 г 8/м2-сут. Исследования, проведенные в гидротермах Прибайкалья, показали широкое распространение сульфатредукторов. Ранее из микробных матов гидротерм Алла и Гарга были изолированы сульфатредуцирующие бактерии (СРБ) рода Thermodesulfovibrio[3].

Целью нашего исследования было изучение распространения и разнообразия сульфатреду-цирующих бактерий в донных осадках гидротерм Прибайкалья.

Материалы и методы исследования

Отбор проб донных осадков проводили в местах выхода минеральной воды и в ручьях по их изливу. В местах отбора пробы температуру измеряли сенсорным электротермометром Рйша (Португалия). Значения рН определяли потен-

циометрически при помощи портативного рН-метра (рНер2, Португалия). Минерализацию воды определяли при помощи портативного тестер-кондуктометра ТБ8-4 (Сингапур). Для определения численности СРБ использовали метод предельных десятикратных разведений на измененной среде Пикуты, г/л[2]: КН2Р04, 0.2; МеС12х6Н20, 0.1; №01, 0.5; КС1, 0.2; N2804, 3.0; дрожжевой экстракт, 0.1, лактат (ацетат) натрия (4 г/л), витамин В12 (1 мл), КаНС03 (1.1 г/л), №2С03 (0.4 г/л), СаС12х2Н20 (0.1 г/л), Ка28х9Н20 (0.05 г/л), микроэлементы (1 мл), тиогликолят натрия (0.2 г/л), основной раствор резазурина (5 мл). Среда и добавки стерилизуются отдельно в автоклаве при 121 °С в течение 20 мин. Образовавшийся сероводород определяли по методу, описанному Трупером.

Результаты и обсуждение Исследуемые источники Сеюя, Гарга, Горя-чинск, Кучигер, Алла, Гусиха, Умхей и Сухая характеризовались значениями температуры 38-74°С, рН 8,2-9,85 и минерализацией 300-550 мг/дм3. Вода источников является сульфатногидрокарбонатной натриевой. Содержание

сульфатных ионов составляло 36,38-283,52