WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Плодородие почв существенно зависит от состояния почвенной биоты, в частности, от наличия микроорганизмов–супрессоров, затрудняющих развитие фитопатогенных форм микобиоты в критический для нее период [Филипчук, 1997; Хамова и др., 2002]. К таким микроорганизмам-супрессорам относят представителей бактерий рода Pseudomonas, Bacillus, из грибов – рода Trichoderma [Kubicek et al., 2001; Bentez et al., 2004; Ленглер, 2005; Алимова и др., 2007]. Благодаря особенностям роста и физиологических свойств они играют важную роль в формировании микробиоценозов ризосферы и почвы, а так же в росте и развитии растений [Howell, Puckhaber, 2005; Segarra et al., 2006]. Почвы Юго-Восточного Закамья характеризовались следующим видовым составом микромицетов рода Trichoderma: T.citrinoviride, T.longibrachiatum, T.harzianum, T.atroviride, T.asperellum, T.koningii. Штаммы идентифицированы с помощью морфологических и молекулярно-генетических методов. Мишенью воздействия антропогенной нагрузки в почвах Юго-Восточного Закамья явилось видовое разнообразие этих микромицетов – из 4 видов в контрольной почве до 1 вида в почве с острым загрязнением. Выделеный штамм T. asperellum обладал адаптацией к высокой концентрации нефти.

Влияние тяжелых металлов на жизнедеятельность Trichoderma

Многие ионы металлов играют чрезвычайно важную роль во множестве самых разнообразных биологических процессов. Они входят в состав ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции, перенос групп, гидролитические процессы и т.д. [Kredics et al., 2000]. Однако повышенные концентрации ТМ при загрязнении могут как угнетать и даже привести к гибели чувствительных микроорганизмов, так и стимулировать развитие устойчивых видов [Bruins et al., 1999; Марфенина, 2005]. Нами изучено влияние тяжелых металлов на Trichoderma на уровне сообщества в опытах in vivo, популяции, организма и клетки в опытах in vitro. С возрастанием антропогенной нагрузки увеличилась гетерогенность популяции, характеризующаяся разной скоростью роста, антагонистической активностью, увеличением числа клонов с l-стратегией жизни и фитотоксичности. В составе гетерогенной популяции нео-типа T.longibrachiatum выщепились клоны с фитотоксичными свойствами. Под действием ТМ отмечено изменение морфологических характеристик Trichoderma, которые выражаются в характере роста, внешнем виде колоний: переход от паутинистого к шерстистому характеру роста мицелия, появлении ловчих колец у Т.longibrachiatum 551. Последействие металлов проявилось на уровне конидий в увеличении площади конидий за счет появления выростов, что указывает на адаптивный механизм реакции микроорганизма.

В результате воздействия соли алюминия выявлена стимуляция конидиегенеза при всех концентрациях (максимальное - 108*104 спор при 0.4 мг/л), соли меди – при 0.1 мг/л (118*104 спор) при уменьшении размера конидий. Построен ряд по убыванию чувствительности размера конидий к металлам: Cu>Ni>Al>(Mn-Fe-Zn). При культивировании T.asperellum 302 на среде с добавлением цинка общий выход биомассы увеличивался вдвое по сравнению с другими металлами (FeSO4 и CuSO4) и на 20% превышал выход контрольного варианта. Одна из наиболее четко прослеживаемых реакций на антропогенные воздействия у почвенных грибов это изменение уровня прорастания спор [Марфенина, 2005]. Выявлена дозоспецифичность скорости прорастания конидий T.asperellum 302 - Al (0.1-0.8 мг/мл), Сu (0.1-0.4 мг/мл).

Исследование природы взаимоотношения ТМ с аборигенным штаммом T.viride 5001 вольт-амперометрическим методом показало накопление частиц меди на поверхности Trichoderma и утолщение клеточной стенки (в условиях глубинном культивировании с медным купоросом). Причем сигнал (ток, мкА) увеличивался в 2 раза по мере возрастания концентрации меди в среде в 5 раз.

Несмотря на то, что грибы рода Trichoderma не относятся к списку грибов, наиболее часто становящихся причиной аллергических заболеваний, сведения о потенциальной способности вызывать аллергические реакции представителями этого рода являются важными в связи с широким использованием в биотехнологической промышленности [Александрова с соавт., 2004; Roldn et al., 2005; Алимова с соавт., 2007]. Известно, что различия в иммунологическом спектре между штаммами одного вида одноклеточных форм грибов могут быть связаны с мутациями, особенностями биохимического состава среды, обуславливающими изменение синтеза отдельных клеточных компонентов [Бабьева, Чернов, 2004]. Следовательно, можно ожидать, что антигенный (аллергенный) состав Trichoderma будет иметь свои особенности в зависимости от условий среды, например от присутствия повышенных концентраций ТМ в техногенных ландшафтах. Исследовалось влияние солей цинка, меди и железа (0.40, 0.05 и 0.025мг/мл, соответственно) на состав экстрагируемых антигенов T.asperellum 302. При культивировании T.asperellum 302 на среде с добавлением цинка выход экстрагируемого антигена в 2 раза превышал остальные варианты.

Рис. 4. Состав антигенных препаратов T. asperellum при культивировании на средах с металлами.

Полученные препараты антигенов в основном состояли из углеводных компонентов (рис. 4). Показана полисахаридная природа антигенов и отсутствие перекрестных реакций экстрагируемых антигенов T.asperellum с аллергенами других грибов

Практическое использование грибов рода Trichoderma

Ряд публикация указывает на возможность использования почвенных микроорганизмов для восстановления биологической активности и супрессивности техногенных ландшафтов [Чулкина, 2000; Емцев, Мишустин, 2005; Harman et al., 2004]. Выделенный из черноземов Юго-Восточного Закамья аборигенный изолят T.asperellum был интродуцирован нами в антропогенные ландшафты с целью восстановления супрессивности. Штамм был отобран на основании соответствия следующим биотехнологическим требованиям: высокая антагонистическая активность к выделенным патогенам картофеля (возбудители альтернариоза Alternaria solaпi и фузариоза Fusarium spp.), отсутствие генотоксичности и фитотоксичности по отношению к микрорастениям семенного картофеля, низкий уровень антигенов.

Интродукция отобранного штамма T.asperellum в тепличный грунт позволила снизить численность и частоту встречаемости потенциально опасных патогенных и токсинообразующих микроорганизмов, и повысить урожайность микроклубней безвирусного семенного картофеля сорта Розара на 11%.

Грибы рода Trichoderma применяются и в других областях агропромышленного комплекса – в кормопроизводстве используется их ферменты гидролазы [Алимова с соавт., 2007]. Нами проведено сравнительное изучение ксиланазной и протеолитической активностей выделенных штаммов Trichoderma. Для изучения возможности использования этих грибов при производстве кормового белка использован отход спиртового производства – барда. Исследование ферментативной активности для применения в качестве добавки в рацион моногастричных животных проводилось на среде с щелочным ржаным экстрактом. Максимальная ксиланазная и протеазная активность при культивировании на послеспиртовой барде выявлена у штаммов T.556 и T.longibrachiatum 5512 (7.98 IU/ml и 98 IU/ml, соответственно). Максимальная ксиланазная и протеазная активность при культивировании на щелочном ржаном экстракте выявлена для штамма T.longibrachiatum 5513 и T.viride 5001 (8.51 IU/ml и 154.33 IU/ml, соответственно). Все исследуемые штаммы гидролизуют сложные полисахариды. Степень гидролиза за 5 дней составила 42.9 %.

ВЫВОДЫ

  1. Антропогенная нагрузка в виде синергического воздействия высоких концентраций тяжелых металлов на фоне острого и хронического типов нефтезагрязнения в выщелоченных черноземах Юго-Восточного Закамья снижает напряженность биологических процессов в почвах. Мишенями антропогенного воздействия являются микроорганизмы, участвующие в круговороте азота, формирования гумуса, а также целлюлазная и протеазная активности почв.
  2. Отмеченное количественное и функциональное изменение в структуре микробного сообщества черноземов Юго-Восточного Закамья позволяет отнести исследуемую техногенную нагрузку в местах разлива к «зоне резистентности». Восстановление биологической активности черноземов в зоне техногенного воздействия зависит от сроков рекультивации.

2. Охарактеризованы сообщества микромицетов рода Trichoderma техногенных ландшафтов, включавшие в себя 6 видов. Воздействие тяжелых металлов на фоне нефтезагрязнения привело к снижению видового разнообразия рода Trichoderma, изменениям в структуре популяции в сторону возрастания числа клонов с l-стратегией жизни, фитотоксичностью и увеличению углеводов в составе антигенов.

3. Последействие тяжелых металлов в опытах in vitro на уровне конидий Trichoderma проявляется в увеличении конидиегенеза и площади поверхности клетки за счет появления выростов. Отмечено накопление частиц меди на поверхности вегетативных органов и утолщение клеточных стенок микромицета.

4. Показана возможность использования высокоэффективных аборигенных штаммов из черноземов Юго-Востока РТ для восстановления супрессивности сельскохозяйственных угодий. В результате интродукции T.asperellum 2 в тепличный грунт для защиты семенного картофеля отмечено снижение инфекционной нагрузки (в 3-5 раз) и частоты встречаемости потенциально фитопатогенных и токсинообразующих микромицетов (с 30% до 10%), что позволило повысить урожайность микроклубней безвирусного семенного картофеля сорта Розара на 11%.

5. Показана возможность использования высокоэффективных аборигенных штаммов из черноземов Юго-Востока РТ для использования в кормопроизводстве.

Основные публикации по теме диссертации

  1. Тазетдинова, Д.И. Подбор исходного материала для создания сортов картофеля, обладающих устойчивостью к фитофторозу / Д.И. Тазетдинова, З.З.Салихова, З.Сташевски, Ф.К. Алимова // Тезисы докладов. Итоговая научно-образовательная конференция студентов Казанского государственного университета 2004 года. – Казань, 2004. – С.12.
  2. Тазетдинова, Д.И. Новые биопрепараты для сельского хозяйства / Д.И. Тазетдинова, Ф.К. Алимова // Итоговая научная конференция КГУ. – 2005.- С.22
  3. Тазетдинова, Д.И. Создание сортов картофеля. Устойчивость к фитофторозу исходного материала / Д.И. Тазетдинова, З. Сташевски, З.З. Салихова, Ф.К. Алимова // Вестник ТО РЭА. 2005. №2. С. 34-36.
  4. Алимова, Ф.К. Взаимоотношения Тrichoderma, распространенной на территории республики Татарстан, с микроорганизмами и растениями / Ф.К. Алимова, Р.И. Тухбатова, Д.И. Тазетдинова, Ф.Х.А. Кабрера, Л.Ю. Каримова. // Грибы и водоросли в биоценозах – 2006: Материалы международной конференции, посвященной 75-летию Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова: Москва, 31 января - 3 февраля 2006 г. – М.: МАКС Пресс, 2006. – С. 12-13.
  5. Тазетдинова, Д.И. Оценка факторов риска, обусловленных загрязнением почв / Д.И. Тазетдинова, Р.И. Тухбатова, А. Кабрера, Ф.К. Алимова, Е.А. Тафеева // Итоги и перспективы научных исследований по проблеме экологии человека и гигиены окружающей среды. – Москва, 2006. – С. 477-482.
  6. Karimova, Biodiversity and ecophysiology of Trichoderma/Hypocrea strains isolated from the human skull dated as VIII-VI B.C. discovered in the Murzichinsk II Tomb (Republic Tatarstan, Russia)/ L. Yu, I. Druzhinina, R.I. Tukhbatova, D.I.Tazetdinova, C.P.Kubicek, F.K.Alimova // 9th International Workshop on Trichoderma and Gliocladium, April 6-8, 2006, Vienna, Austria. 2006. – P. 42.
  7. Cabrera, F.H.A Interaction of fungi genus Trichoderma from the Republic of Tatarstan with microorganisms and plants / F.H.A Cabrera, R.T.Mukhametshina, R.I. Tukhbatova, D.I.Tazetdinova, F.K. Alimova // 10th annual Symposium of Biology Students in Europe, Ancona, 2-10 August, 2006. – P.122.
  8. Alimova, F.K. Trichoderma/Hypocrea from Russia (Tatarstan Republic) – interaction with microorganism and plants / R.I. Tukhbatova, F.H.A. Cabrera, D.I.Tazetdinova, L.Yu. Karimova // 8th International Mycological Congress, 21-26 August, 2006. Cairns Convention Centre Queensland, Australia. – P. 204.
  9. Алимова, Ф.К. Использование психрофильного вида Тrichoderma для восстановления супресивности почв республики Татарстан / Ф.К. Алимова, Ф.Э.А. Кабрера, Р.И. Тухбатова, Р.Т. Мухаметшина, Д.И. Тазетдинова // Материалы Международной научной конференции «Экология и биология почв», Ростов-на-Дону 19 – 22 апреля 2006г. - Ростов-на-Дону, 2006. – С.10.
  10. Шишкин, А. В. Кинетическая характеристика изолятов микромицета рода TRICHODERMA секции: Trichoderma, Pachybasium, Longibrachiatum, выделенных из разных источников местообитания / А.В. Шишкин, Э.А. Рафаилова, А. Кабрера, Р.Т. Мухаметшина, Д.И. Тазетдинова, Р.И. Тухбатова, Ф. К. Алимова // Сборник тезисов ХIV международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов – 2007», Москва. – С. 100.
  11. Тазетдинова, Д.И. Способ биологической девастации почв с помощью грибов рода Trichoderma / Д.И. Тазетдинова, Ф.К. Алимова // Тезисы докладов научно-практической межвузовской конференции молодых ученых и студентов, посвященной 85-летию санитарно-эпидемиологической службы и году ребенка города Казани. – Казань: КГМУ, 2007. – С.44.
  12. Рафаилова, Э. А. Морфологическая характеристика изолятов микромицета рода TRICHODERMA секции: Trichoderma, Pachybasium, Longibrachiatum, выделенных из разных источников местообитания / Э.А. Рафаилова, А.В. Шишкин, А. Кабрера, Р.Т. Мухаметшина, Д.И. Тазетдинова, Р.И. Тухбатова, Ф.К. Алимова // Сборник тезисов ХIV международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов – 2007.– С. 103.
  13. Cabrera, F. H. A. Identification and phytotoxical properties of fungi genus Trichoderma from ancient lands / F. H. A. Cabrera, R.T. Mukhametshina, E.A. Rafailova, A.B. Shishkin, R.I. Tuxbatova, D.Yu. Tazetdinova, F.K. Alimova // Сборник тезисов ХIV международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов – 2007». – С. 103 - 104.
  14. Кабрера, А. Способ биологического восстановления почв с помощью грибов рода Trichoderma / А. Кабрера, Р.И. Тухбатова, Р.И. Мухаметшина, Э.А. Рафаилова, А.В. Шишкин, Д.И. Тазетдинова, Ф.К. Алимова // Сборник тезисов 11-ой Международной Пущинской школы-конференции молодых ученых. – Пущино, 2007. – С.
    Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»