Модельные ассоциации Cyanoprokaryota и актиномицетов

В экспериментальных ассоциациях выявлены специфические взаимодействия культур Oscillatoria terebriformis (Ag.) Elenk. (Cyanoprokaryota) и актиномицета Streptomyces odorifer (Rullman 1895) Waksman 1953, выделенного из альго-бактериальных матов гиперсоленых озер Крыма. Эти взаимодействия определяются...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2010
Hauptverfasser: Зенова, Г.М., Омарова, Е.О., Курапова, А.И., Орлеанский, В.К., Шадрин, Н.В.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України 2010
Schriftenreihe:Альгология
Schlagworte:
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/30036
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Модельные ассоциации Cyanoprokaryota и актиномицетов / Г.М. Зенова, Е.О. Омарова , А.И. Курапова, В.К. Орлеанский, Н.В. Шадрин // Альгология. — 2010. — Т. 20, № 3. — С. 312-318. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-30036
record_format dspace
spelling irk-123456789-300362013-02-13T03:13:03Z Модельные ассоциации Cyanoprokaryota и актиномицетов Зенова, Г.М. Омарова, Е.О. Курапова, А.И. Орлеанский, В.К. Шадрин, Н.В. Экология, ценология, охрана и роль водорослей в природе В экспериментальных ассоциациях выявлены специфические взаимодействия культур Oscillatoria terebriformis (Ag.) Elenk. (Cyanoprokaryota) и актиномицета Streptomyces odorifer (Rullman 1895) Waksman 1953, выделенного из альго-бактериальных матов гиперсоленых озер Крыма. Эти взаимодействия определяются : по наличию положительного тропизма гиф стрептомицета к нитям O. terebriformis; по усилению фотосинтетической активности O. terebriformis в ассоциации в сравнении с монокультурой; по изменению антимикробных свойств таллома ассоциации в сравнении с монокультурами стрептомицета и осциллатории. Обсуждаются вопросы функциональной роли актиномицетов в природных альгобактериальных матах. In experimental associations of Cyanoprokaryota and Actinomycetes isolated from natural algal-bacterial mats of hypersaline lakes of Crimea the specific interactions of Oscillatoria terebriformis (Ag.) Elenk. (Cyanoprokaryota) and Streptomyces odorifer (Rullman 1895) Waksman 1953 were revealed. They included: positive tropism of streptomyces hyphae to O. terebriformis; stimulation of photosynthetical activity of O. terebriformis in association with streptomyces comparing to monoculture; changing of antimicrobial properties of association in comparison with monocultures of Streptomyces and Oscillatoria. Functional role of actinomycetes in natural algal-bacterial mats is discussed. 2010 Article Модельные ассоциации Cyanoprokaryota и актиномицетов / Г.М. Зенова, Е.О. Омарова , А.И. Курапова, В.К. Орлеанский, Н.В. Шадрин // Альгология. — 2010. — Т. 20, № 3. — С. 312-318. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0868-8540 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/30036 574.5 ru Альгология Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Экология, ценология, охрана и роль водорослей в природе
Экология, ценология, охрана и роль водорослей в природе
spellingShingle Экология, ценология, охрана и роль водорослей в природе
Экология, ценология, охрана и роль водорослей в природе
Зенова, Г.М.
Омарова, Е.О.
Курапова, А.И.
Орлеанский, В.К.
Шадрин, Н.В.
Модельные ассоциации Cyanoprokaryota и актиномицетов
Альгология
description В экспериментальных ассоциациях выявлены специфические взаимодействия культур Oscillatoria terebriformis (Ag.) Elenk. (Cyanoprokaryota) и актиномицета Streptomyces odorifer (Rullman 1895) Waksman 1953, выделенного из альго-бактериальных матов гиперсоленых озер Крыма. Эти взаимодействия определяются : по наличию положительного тропизма гиф стрептомицета к нитям O. terebriformis; по усилению фотосинтетической активности O. terebriformis в ассоциации в сравнении с монокультурой; по изменению антимикробных свойств таллома ассоциации в сравнении с монокультурами стрептомицета и осциллатории. Обсуждаются вопросы функциональной роли актиномицетов в природных альгобактериальных матах.
format Article
author Зенова, Г.М.
Омарова, Е.О.
Курапова, А.И.
Орлеанский, В.К.
Шадрин, Н.В.
author_facet Зенова, Г.М.
Омарова, Е.О.
Курапова, А.И.
Орлеанский, В.К.
Шадрин, Н.В.
author_sort Зенова, Г.М.
title Модельные ассоциации Cyanoprokaryota и актиномицетов
title_short Модельные ассоциации Cyanoprokaryota и актиномицетов
title_full Модельные ассоциации Cyanoprokaryota и актиномицетов
title_fullStr Модельные ассоциации Cyanoprokaryota и актиномицетов
title_full_unstemmed Модельные ассоциации Cyanoprokaryota и актиномицетов
title_sort модельные ассоциации cyanoprokaryota и актиномицетов
publisher Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
publishDate 2010
topic_facet Экология, ценология, охрана и роль водорослей в природе
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/30036
citation_txt Модельные ассоциации Cyanoprokaryota и актиномицетов / Г.М. Зенова, Е.О. Омарова , А.И. Курапова, В.К. Орлеанский, Н.В. Шадрин // Альгология. — 2010. — Т. 20, № 3. — С. 312-318. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series Альгология
work_keys_str_mv AT zenovagm modelʹnyeassociaciicyanoprokaryotaiaktinomicetov
AT omarovaeo modelʹnyeassociaciicyanoprokaryotaiaktinomicetov
AT kurapovaai modelʹnyeassociaciicyanoprokaryotaiaktinomicetov
AT orleanskijvk modelʹnyeassociaciicyanoprokaryotaiaktinomicetov
AT šadrinnv modelʹnyeassociaciicyanoprokaryotaiaktinomicetov
first_indexed 2025-07-03T10:20:10Z
last_indexed 2025-07-03T10:20:10Z
_version_ 1836620720904339456
fulltext Г.М. Зенова и др. 312 ISSN 0868-8540 Альгология. 2010. Т. 20. № 3 Algologia. 2010. V. 20. N 3 УДК 574.5 Г.М. ЗЕНОВА1, Е.О. ОМАРОВА1 , А.И. КУРАПОВА1, В.К. ОРЛЕАНСКИЙ2, Н.В. ШАДРИН3 1Московский гос. ун-т им. М.В. Ломоносова, кафедра биологии почв, Ленинские горы, 1, 119991 Москва, Россия e-mail: zenova38@mail.ru 2Ин-т микробиологии РАЕ им. С.Н. Виноградского, пл. 60 лет Октября, д. 7, Москва, Россия e-mail: orleanor@mail.ru 3Ин-т биологии южных морей им. А.О. Ковалевского НАН Украны, просп. Нахимова, 2, 99011 Севастополь, Украина e-mail: snickolai@yandez.ru МОДЕЛЬНЫЕ АССОЦИАЦИИ CYANOPROKARYOTA И АКТИНОМИЦЕТОВ В экспериментальных ассоциациях выявлены специфические взаимодействия культур Oscillatoria terebriformis (Ag.) Elenk. (Cyanoprokaryota) и актиномицета Streptomyces odorifer (Rullman 1895) Waksman 1953, выделенного из альго бактериальных матов гиперсоленых озер Крыма. Эти взаимодействия определяются : по наличию положительного тропизма гиф стрептомицета к нитям O. terebriformis; по усилению фотосинтетической активности O. terebriformis в ассоциации в сравнении с монокультурой; по изменению антимикробных свойств таллома ассоциации в сравнении с монокультурами стрептомицета и осциллатории. Обсуждаются вопросы функциональной роли актино- мицетов в природных альгобактериальных матах. К л ю ч е в ы е с л о в а : актиномицеты, альгобактериальные маты, ассоциации Cyanoprokaryota и актиномицетов. Введение Синезеленые водоросли (Cyanoprokaryota) и актиномицеты привлекают пристальное внимание исследователей. Возникнув на ранних этапах истории Земли, они демонстрируют удивительную резистентность на протяжении всей истории нашей планеты. Уже в докембрийских отложениях постоянно встречаются литифицированные органические остатки микробного происхождения – нити, определяемые как Cyanopro- karyota, и более тонкие ветвящиеся нити, которые относят к актино- мицетам (Бактериальная …, 2002). Сохранилось ли подобное взаимодействие фототрофных и гетеро - трофных организмов до наших дней? Примером с лужат альгобакте- риальные маты – бентосные популяции микроорганизмов, где Cyanoprokaryotа © Г.М. Зенова, Е.О. Омарова, А.И. Курапова, В.К. Орлеанский, Н.В. Шадрин, 2010 zenova38@mail.ru orleanor@mail.ru snickolai@yandez.ru Модельные ассоциации Cyanoprokaryota 313 являются основными продуцентами органического вещества и отвечают за структуру мата. Именно эти аль гобактериальные сообщества, являясь древними обитателями Земли, процветавшие в докембрии в мелководных водоемах, сформировали кислородную атмосфе ру планеты в далеком прошлом (Заварзин, 1997) . Альгобактериальные сообщества являются высокопродуктивной системой. В этой системе синезеленые водоросли (фототрофный компо- нент) являются главным продуцентом органического вещества всего сообщества, которое может использоваться в качестве источника углерода и энергии гетеротрофными компонентами сообщества. Вступая в ассоциации с бактериями, синезеленые водоросли участвуют в формиро- вании трофических цепей (Заварзин, 1997). В состав альгобактериального сообщества входят ра знообразные бактерии, включая актиномицеты. Известны ассоциации актиномицетов с зелеными водорослями (актинолишайники), где актиномицеты участвуют в стабилизации бактериального блока системы и усиливают фотосинте - тическую активность водоросли (Звягинцев, Зенова, 2001). Актиномицеты обнаружены в кораллоидных корнях саговниковых растений, где доминантным микросимбионтом являются гетероцисто- образующие Cyanoprokaryota, и в альгобактериальных матах супра - и сублиторали гиперсоленых водоемов Крыма (Williams, Robinson, 1981; Звягинцев, Зенова, 2001), Азии (Collins et al., 2002), Антарктиды (Jungblut et al., 2005), Америки (Omarova et al., 2005). Ассоциации актиномицетов с синезелеными водорослями обычны в современных строматолитах залива Шарк (Австралия) (Papineau et al., 2005). Обнаружение актиномицетов в при родных альгобактериальных матах требует изучения экспериментальных ассоциаций, состоящих из представителей Cyanoprokaryota и актиномицетов для выяснения функцио- нальной роли актиномицетов в этих экосистемах. Исследование взаимо- действия Cyanoprokaryota и актиномицетов в ассоциациях составляет новый аспект в изучении экологии этих организмов . Этому и посвящена данная работа. Материалы и методы Объектами исследования служил а коллекция культур ИНМИ РАН: альгологически чистая культура Oscillatoria terebriformis и культура актиномицета Streptomyces odorifer (Rullman 1895) Waksman 1953, выделенная из альгобактериальных матов гиперсоленых озер Крыма. В описании структуры матов отмечено, что культуры видов рода Oscillatoria Г.М. Зенова и др. 314 широко распространены в альго бактериальных матах гиперсоленых озер Крыма (Миходюк и др., 2005). Для оценки видового разнообразия актиномицетов в альгобакте - риальных матах гиперсоленых озер пробы отбирали в супра - и суб- литорали Бакальского, Кояшского и Киркояшского озер в августе 2005 г. Выделение актиномицетов из отобранных проб проводили методом посева суспензии альгобактериального мата на агаризованную среду минеральный агар-1 (МА-1) (Гаузе и др., 1983). Выделенные актиномицеты идентифи- цировали по определителям (Гаузе и др., 1983; Определитель …, 1997). Для создания экспериментальной ассоц иации использовали S. odorifer, выделенный из альгобактериального мата оз. Кояшское, и O. terebriformis. Экспериментальные ассоциации формировали в течение 4 суток из 7-суточного мицелия стрептомицета, выращенного в погруженной куль - туре на среде МА-1, и O. terebriformis, выращенной на среде Заварзина следующего состава, г/л: CaCl2 – 0,1; NH4Cl – 0,1; MgSO4 – 0,2; H3BO3 – 0,1; NaHCO3 – 0,3; K2HPO4 – 0,1; Na2SiO3 – 0,25; FeSO4 – 0,01; смесь микроэлементов (А5) – 1 мл (Заварзин, 1997). Компоненты инокулята смешивали (1:1) и выращивали в жидкой или на агаризованной среде Заварзина в статическом режиме в люминостате при постоянном освещении (780 лк и температуре 24±1 оС). Мы разработали методику исследования взаимодействия стрепто - мицета и осциллатории в экспериментальной ассоциации. В качестве критериев для определения характера взаимодействия культур стрепто - мицета и осциллатории использовали следующие показатели: 1 ) наличие положительного тропизма стрептомицета к O. terebriformis; 2) усиление фотосинтетической активности O. terebriformis в ассоциации со стрепто- мицетом по сравнению с монокультурой; 3) изменение спектра анти- биотической активности экспериментальной ассоциации по сравнению с монокультурами стрептомицета и осциллатории. Наличие положительного тропизма стрептомицета к осциллатории определяли следующим образом . На свежезасеянный «газон» стрепто - мицета на голодном агаре накладывали ядерные фильтры (d 0,75 мкм), на которые наносили одну бактериальную петлю биомассы осциллатории, выращенной на среде Заварзина. Контрольные фильтры оставляли без осциллатории. Площадь, занимаемую на фильтре мицелием стрепто - мицета, проросшего через фильтр, подсчитывали под микроскопом (х400) с предварительной окраской фил ьтров карболовым эритрозином (Методы …, 1991). Наличие положительного тропизма стрептомицета к осциллатории оценивали по величине коэффициента ассоциации ( Кas), который рассчитывали как отношение площади, занимаемой мицелием Модельные ассоциации Cyanoprokaryota 315 стрептомицета, проникшего на фильтр с осциллаторией, к площади, занимаемой мицелием стрептомицета, проникшего на контрольный фильтр. При Кas > 1 считали, что имеется положительный тропизм стрептомицета к осциллатории, при Кas < 1 специфическое взаимодействие отсутствует. Фотосинтетическую активность осциллатории в ассоциации и монокультуре определяли по количеству хлорофилла а (Федоров, 1979), образованного при выращивании ассоциации и монокультуры в жид кой среде Заварзина на свету в течение 4 сут. Антимикробную активность осциллатории по отношению к стрептомицету и стрептомицета по отношению к осциллатории проверяли методом блоков (Егоров, 1980) . Этот метод использовали и для установ - ления антимикробной активно сти стрептомицета и осциллатории в ассоциации и монокультурах по отношению к исследуемым тест-куль- турам бактерий, стрептомицетов, грибов и дрожжей. Измеряли радиус зоны отсутствия роста тест-микроба вокруг блока исследуемой культуры. Результаты и обсуждение Из отобранных проб альгобактериальных матов при посеве на среду МА-1 выделено 15 штаммов актиномицетов, принадлежащих к роду Streptomyces Waksman and Henrici 1943, к видам: S. griseus subsp. griseus (Krainsky 1940) Waksman et Henrici 1948, S. globisporus subsp. globisporus (Krasilnikov 1941) Waksman 1953, S. viridiflavus (Locci et Schofield 1989) Witt et Stackebrandt 1991, S. alboniger Porteret et al. 1952, S. californicus (Waksman et Curtis 1916) Waksman et Henrici 1948, S. olivaceoviridis (Preobrazhenskaya et Ryabova 1957) Pridham et al. 1958, S. cirratus Koshiyama et al. 1963, S. sindenensis Nakazawa et Fujii 1857, S. carpaticus Maksimova et Terekhova 1986, S. odorifer (Rullman 1895) Waksman 1953. Гифы S. odorifer проявляли положительный тропизм к нитям O. terebriformis. Коэффициент ассоциативности (Кas) оказался больше единицы. Гифы стрептомицета, проникающие на фильтр с водо рослью, оплетали нити водоросли. Установлено достоверное увеличение фотосинтетической актив - ности осциллатории в ассоциации со стрептомицетом (концентрация хлорофилла а 43,0 ± 4,46 мг/г биомассы осциллатории при выращивании на свету в среде Заварзина в т ечение 4 сут) по сравнению с фото- синтетической активностью монокультуры (34,7 ± 3,74 мг/г биомассы осциллатории, выращенной в тех же условиях, что и ассоциация, см. методы). Г.М. Зенова и др. 316 Отмечено отсутствие антагонистического взаимодействия между исследуемыми культурами S. odorifer и O. terebriformis. Об отсутствии антагонистического действия стрептомицета по отношению к осцилла- тории и осциллатории по отношению к стрептомицету судили по отсутствию зоны угнетения роста осциллатории вокруг блока стрепто- мицета и, соответственно, отсутствию зоны угнетения роста стрептомицета вокруг блока осциллатории. Выявлено различие антагонистических свойств стрептомицета и осциллатории в монокультурах и в ассоциации. Отмечено усиление антибиотической активности стр ептомицета по сравнению с культурами бактерий Bacillus cereus Frankl and Frankl 1887, Arthrobacter agilis (Ali- Cohen 1889) Koch et al. 1995, Micrococcus sp. по сравнению с культурой дрожжей Rhodotorula sp. и усиление антимикробных свойств осциллатории в отношении тест-культуры Streptomyces prunicolor (см. таблицу). Исследованная ассоциация проявляет антимикробную активность к тест - культурам Streptomyces xanthocidicus Asahi et al. 1966 и Fusarium sp., к которым монокультуры стрептомицета и осциллатории не проявляют антагонизма. Т а б л и ц а . Радиусы зон лизиса тест-культур микроорганизмов (мм), образованных при действии стрептомицета, осциллатории и ассоциации на тест -культуры Тест-культура Streptomyces odorifer Oscillatoria terebriformis Ассоциация Bacillus cereus 5,5 0 8,5 Rhodococcus erythropolis 4,0 0 2 Micrococcus sp. 4,2 0 15 Arthrobacter globiformis 4,5 0 17,5 Pseudomonas sp. 5,5 0 1,5 Streptomyces prunicolor 0 3,9 17,5 S. xanthocidicus 0 0 10 Fusarium sp. 0 0 17,5 F. oxysporus 0 0 0 F. graminisarum 0 10 0 Saccharomyces sp. 0 0 0 Rhodotorula sp. 1,5 0 12,5 Заключение Данные о наличии положительного тропизма гиф стрептомицета к нитям осциллатории, об усилении фотосинтетической активности осцил- Модельные ассоциации Cyanoprokaryota 317 латории и изменении антимикробных свойств стрептомицета и осциллатории в модельной ассоциации по сравнению с монокультурами свидетельствуют о симбиотическом характере взаимодействия O. terebri- formis и S. odorifer в модельной ассоциации. Актиномицеты, как ассоциа- тивные симбионты альгобактериальных матов гиперсоленых озер, очевидно, могут оказывать позитивное воздействие на развитие мата в целом вследствие стимулирующего влияния на фотосинтезирующую способность Cyanoprokaryota и повышения защиты мата от других нежелательных организмов за счет выделения антибиотиков. Изучение ассоциации актиномицетов с Cyanoprokaryota необходимо для выяснения функционирования природных альгобактериальных матов и циклов биогенов в водоемах. Благодарности Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ грант № 08-04- 90201-Монга, Программы Президиума РАН «Происхождение и эволюция био - сферы». Авторы благодарны О.С. Миходюк и О.Ю. Премину за помощь в работе. G.M. Zenova1, E.O. Omarova1, A.I. Kurapova1, V.K. Orleanskiy2 & N.V. Shadrin3 1Department of Soil Biology, M.V. Lomonosov Moscow State University, 1, Leninskiye Gory, 119991 Mosсow, Russia e-mail: zenova38@mail.ru 2 S.N. Vinogradskiy Institute of Microbiology, Russian Academy of Sciences, 7, 60 Let Oktiabria Square, Mosсow, Russia e-mail: orleanor@mail.ru 3 A.O. Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas, National Aсademy of Sciences of Ukraine, 2, Nakhimov Pr., 99011 Sevastopol, Crimea, Ukraine e-mail: snickolai@yandez.ru THE MODEL ASSOCIATIONS OF CYANOPROKARYOTA AND ACTINOMYCETE In experimental associations of Cyanoprokaryota and Actinomycetes isolated from natural algal-bacterial mats of hypersaline lakes of Crimea the specific interactions of Oscillatoria terebriformis (Ag.) Elenk. (Cyanoprokaryota) and Streptomyces odorifer (Rullman 1895) Waksman 1953 were revealed. They included: positive tropism of streptomyces hyphae to O. terebriformis; stimulation of photosynthetical activity of O. terebriformis in association with streptomyces comparing to monoculture; changing of antimicrobial properties of association in comparison with monocultures of Streptomyces and Oscillatoria. Functional role of actinomycetes in natural algal-bacterial mats is discussed. K e y w o r d s : algal-bacterial mats, associations of Cyanoprokaryota and Actinomycetes. zenova38@mail.ru orleanor@mail.ru snickolai@yandez.ru Г.М. Зенова и др. 318 Бактериальная палеонтология: Уч. пособ. / Под ред А.Ю. Розанова. – М., 2002. – 188 с. Гаузе Г.Ф., Преображенская Т.П., Свешникова М.А. и др. Определитель актиномицетов. – М.: Наука, 1983. – 245 с. Заварзин Г.А. Становление биосферы // Микробиология. – 1997. – 66, № 6 – С. 725-734. Звягинцев Д.Г., Зенова Г.М. Экология актиномицетов. – М.: Изд-во ГЕОС, 2001. – 257 с. Егоров Н.С. Микробы-антагонисты и биологические методы определе ния антибиотической активности. – М.: Высш. шк., 1980. – 96 с. Методы почвенной микробиологии и биохимии. – М.: Изд-во МГУ, 1991 – 303 с. Миходюк О.С., Орлеанский В.К., Шадрин Н.В., Герасименко Л.М. Современные цианобактериальные маты как аналоги биоценозов докембрия // Современная палеонтология: классические и новейшие методы. – М., 2005. – С. 15-28. Определитель бактерий Берджи. – М.: Мир, 1997. – 1057 с. Федоров В.Д. О методах изучения фитопланктона и его активности. – М.: Изд-во МГУ, 1979. – 167 с. Collins M., Lawson P.A., Labrenz M., Tindall B.J. et al. Nesterenkonia lacusekhoensis sp. nov., isolated from hypersaline Ekho Lake, East Antarctica, and emended description of the genus Nesterenkonia // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. – 2002. – 52, N 4. – P. 1145-50. Jungblut A.D., Hawes I., Moutfort D. et al. Diversity within cyanobacterial mat co mmunities in variable salinity meltwater ponds of MC Murdo Ice Shelf, Antarctica // Environ. Microbiol. – 2005. – 7, N 4. – P. 519-29. Omarova E.O., A.M. Kurapova, Orleansky V.K. et al. Actinomycetes and Cyanobacteria as part of aq uatic communities of alternatly drying lakes in the Crimea // Intern. Sci. Conf. «Aquatic Ecology at the Dawn of XX1 Century» (Oct., 2005). Abstr. – SPb.: ZIN Press, 2005. – P. 68. Papineau D., Walker J.J.M., Stephen J.P., Norman R. Composition and structure of microbial communities from stromatolites of Hamelin pool in shark bay, Western Australia // Appl. Environ . Microbiol. – 2005. – 712, N 8. – P. 4822-4832. Williams S.T., Robinson C.S . The role of streptomycetes in decomposition of chitin in acid soils // J. Gen. Microbiol. – 1981. – 127. – P. 55-63. Получена 05.10.09 Рекомендовала к печати О.Н. Виноградова