Культури водоростей як модельний об’єкт для вивчення альгобактеріальних угруповань (консорцій)
Результати мікробіологічного аналізу альгологічно чистих культур зелених (Chlorophyta) та харофітових (Charophyta) водоростей, які являють собою альгобактеріальні угруповання (консорції). Наявність комплексів бактеріальних консортів різних типів.
Рубрика | Биология и естествознание |
Вид | статья |
Язык | украинский |
Дата добавления | 14.02.2024 |
Размер файла | 34,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
Культури водоростей як модельний об'єкт для вивчення альгобактеріальних угруповань (консорцій)
Борисова О.В.
Реферат
Наведено результати мікробіологічного аналізу альгологічно чистих культур зелених (Chlorophyta) та харофітових (Charophyta) водоростей, які являють собою альгобактеріальні угруповання (консорції) - сукупності різнорідних організмів, тісно пов'язаних між собою трофічно й топічно, складені з центрального ядра (автотрофної водорості одного виду) та низки консортів (гетеротрофних бактерії). Матеріалом для аналізу слугували 12 культур прісноводних (Ghlorella vulgaris Beij., Coelastrum rugosum (P.G.Richt.) P.Tsarenko і Tetradesmus dimorphus (Turpin) M.J.Wynne) та аерофітних (Klebsormidium flaccidum (Kutz.) Silva, Mattox et Blackwell) водоростей з колекції Інституту ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України (IBASU-A). Кожен вид водоростей представлений трьома штамами, виділеними впродовж 1961-2018 рр. з території України та інших країн Євразії. Всього з досліджуваних альгологічно чистих культур водоростей ізольовано та ідентифіковано за фенотиповими (морфолого-культуральними, тінкторіальними, хемотаксономічними та фізіолого-біохімічними) ознаками 82 штами бактерій. Виявлено наявність комплексів бактеріальних консортів чотирьох типів, які містять не більше 7 видів. За видовим складом усі комплекси є однаковими для штамів водоростей одного роду, але відрізняються від видів водоростей інших родів. Хоча окремі види бактерій трапляються в комплексах різних типів. Це свідчить про приуроченість гетеротрофних бактеріальних консортів до автотрофного детермінанту консорції та підтверджує консортивний характер альгобактеріальних угруповань взагалі. Для попередньої характеристики консорцій та вивчення їхніх особливостей і функціонування запропоновано експрес-метод на основі використання модифікованої нумеричної системи морфологічної оцінки бактеріальних колоній.
Ключові слова: колекція IBASU-A, культури мікроводоростей, альгобактеріальне угруповання, консорція, бактеріальні консорти
Algal cultures as a model object of studding algal-bacterial communities (consortia)
An information on the results of the microbiological analysis of xenic cultures of green (Chlorophyta) and charophytes (Charophyta) algae is given. Algal xenic cultures are regarded as communities (consortia) of heterogeneous organisms connected with each other by trophic and topic interactions and composed of a center nucleus (autotrophic algae of one species) and consorts (several species of heterotrophic bacteria). Twelve algal xenic cultures of freshwater (Chlorella vulgaris Beij., Coelastrum rugosum (P.G. Richt., Tetradesmus dimorphus (Turpin) M.J.Wynne) and aerophitic (Klebsormidium flaccidum (Kutz.) Silva, Mattox et Blackwell) algae from the collection of M.G. Kholodny Institute of Botany NAS of Ukraine were used in investigations. Each species was represented by three strains isolated in 1961-2018 years from the territories of Ukraine and other countries of Eurasia. Overall, 82 bacterial strains were isolated and identified according to some phenotypic (morphological, chemotaxonomic, physiological and chemical) features. The study revealed complexes of four types which consisted 7 species of bacterial consorts. A qualitative composition of complexes was the same in cultures (strains) of one certain algal species but strictly different in cultures of another algal species. Although, some bacterial species were found in several complexes of different type. It is evident a tight association the heterotrophic bacterial consorts with the autotrophic determinant of consortia and conforms the consortium character of algal-bacterial communities in general. It was proposed an express method based on the use of a numerical system for morphological evaluation of bacterial colonies in preliminary study peculiarities, features and functions of consortia.
Key words: collection IBASU-A, xenic algal cultures, algal-bacterial communities, consortia, bacterial consorts
Вступ
На сучасному етапі розвитку наукових досліджень чисті культури мікроводоростей широко використовуються для вирішення важливих теоретичних та практичних завдань фікології, гідробіології, біохімії, генетики, біотехнології тощо. Джерелом для одержання лабораторних культур слугує зібраний у природі живий альгологічний матеріал (аерофітні, водні, ґрунтові та інші проби, зразки), який, як правило, містить суміш різних видів водоростей та супутніх їм бактерій. При введенні водоростей у культуру найчастіше використовуються такі традиційні методи, як розсів альгологічного матеріалу на агаризованих живильних середовищах та ізолювання окремих клітин за допомогою скляних капілярів (Algal..., 2005). Особливо цінним вважається капілярній метод, оскільки дозволяє одержувати клонові культури зі збереженням природних комплексів супутніх бактерій, які потрапляють у капіляр разом з клітиною (ценобієм, ниткою) одного виду водорості завдяки дуже малим розмірам. Завдяки цьому альгологічно чисті культури є унікальними модельними об'єктами для вивчення альгобактеріальних угруповань, які формуються в період масового розвитку водоростей у різних природних місцезростаннях, наприклад, «цвітіння» водойм та ґрунтів різного типу, обростання гірських порід, будівель, промислових матеріалів, фікосфери судинних рослин тощо (Dedysch et al., 1992; Wasser et al., 1992; Zenova et al., 1995; Zenova, Kalakutskaya, 1993; Kim et al., 2014; Deng et al., 2022). З точки зору фітоценології альгологічно чиста культура являє собою консорцію, яка складається з центрального ядра (детермінанта консорції), сформованого популяцією автотрофної водорості одного виду, та зв'язаних з ним трофічно і топічно гетеротрофних мікроорганізмів (бактеріальних консортів). Трофічно залежні від автотрофних водоростей (первинних продуцентів) бактеріальні консорти одержують необхідну їм енергію та органічну речовину з прижиттєвих виділень (еккрісотрофи) та/або відмерлих клітин водоростей (сапрофіти) (Rabotnov, 1978).
Незважаючи на те, що чисті водоростеві культури мають велике значення для вирішення багатьох теоретичних і практичних питань фікології, і особливо біотехнології, відомості щодо видів бактерій, які розвиваються спільно з водоростями в культуральних умовах дуже обмежені. Певною мірою це стосується і термінів, які зустрічаються в науковій літературі, зокрема «альгобактеріальна асоціація», «альгобактеріальне угруповання», «альгобактеріальний ценоз (комплекс, симбіоз)». Загалом вони використовуються переважно для характеристики сукупності декількох різних видів водоростей і зв'язаних з ними бактерій, а також багатьох інших гетеротрофних мікроорганізмів (грибів, дріжджів, актиноміцетів, найпростіших тощо), які можна спостерігати в природі, а також ізолювати, культивувати та вивчати в модельних експериментах (Dedyshet et al., 1992; Glagoleva et al., 1992; Zenova, Kalakutskaya, 1993; Nemtsova et al., 2018). Але ці терміни не повністю віддзеркалюють специфіку об'єкта даного дослідження. Можливо, термін «консорція» або «альгобактеріальна консорція» є більш придатним для уточнення визначення сукупності особин автотрофного організму одного виду, в даному випадку водорості, та зв'язаних із нею гетеротрофних видів бактерій як одного (системного) цілого.
Дослідження альгобактеріальних угруповань з позиції консортивного підходу полягає в поетапному проведені мікробіологічного аналізу альгологічно чистих культур водоростей для визначення кількісного та якісного складу їхього гетеротрофного компоненту шляхом ізолювання наявних видів бактерій, вивчення їхніх біологічних властивостей, ідентифікацію та виявлення специфічних рис, що характеризують ці угруповання як конкретні альгобактеріальні консорції.
Метою даної роботи було вивчення кількісного та якісного складу гетеротрофних бактерій, що розвиваються в альгологічно чистих культурах водоростей порядків Chlorellales, Sphaeropleales (Chlorophyta) та Klebsormidiales (Charophyta) із застосуванням методів консортивного підходу дослідження природних альгобактеріальних угруповань, аналіз одержаних результатів та визначення значення відправних показників для майбутніх досліджень і практичного використання водоростевих культур як модельних об'єктів.
Матеріали та методи
Для дослідження використовували 12 альгологічно чистих культур водоростей з колекції (IBASU-A): 9 штамів прісноводних (Chlorella vulgaris Beij., Coelastrum rugosum (P.G.Richt.) P.Tsarenko, Tetradesmus dimorphus (Turpin) M.J.Wynne) та 3 аерофітних (Klebsormidiumflaccidum (Kutz.) Silva, Mattox et Blackwell). (Borysova et al., 2014). Введені в культуру штами водоростей ізольовані в різний час з різних місцезнаходжень на території України та інших країн Європи. Вони підтримуються в умовах колекційного зберігання протягом багатьох років (Borysova, Tsarenko, 2021).
Для проведення мікробіологічного аналізу водорості культивували в стерильних умовах на рідких живильних середовищах різного мінерального складу без додавання органічних речовин у плоскодонних колбах ємністю 100 мл при освітленості 2000 лк з тривалістю освітлення 8 год на добу та температурі у світловий період 24-28 °С. Для водоростей C. rugosum та T. dimorphus використовували середовище Буррелі (Soeder, Hegewald, 1988), С. vulgaris і K.flaccidum - 3N BBM (Bischoff, Bold, 1963).
Мікробіологічний аналіз досліджуваних культур проводили під час вирощування водоростей в умовах непроточної накопичувальної культури шляхом відбору проб через 3, 7, 15, 20, 30 діб культивування та висіву їхніх десятикратних розведень на м'ясо-пептонний агар (МПА) з 1,0% крохмалю. Після 10 діб інкубування в термостаті при температурі 28 °С ізолювали колонії різних типів. Опис колоній проводили за модифікованою нумеричною системою морфологічної оцінки бактеріальних колоній (Swiatecki, 1988). Ізольовані бактерії ідентифікували за фенотиповими ознаками, які мають таксономічне значення згідно з визначником (Bergey's..., 1984). Культуральні, морфологічні, тінкторіальні, фізіолого-біохімічні та хемотаксономічні властивості ізольованих бактерій вивчали за загальноприйнятими методами (Labinskaya, 1972; Minikin et al., 1975; Nesterenko et al., 1985; Lechevalier, 1986; Nogina et al., 1989; Smirnov, Kiprianova, 1990; Kotsoflyak et al., 2003).
Схема нумеричної системи морфологічної оцінки бактеріальних колоній А. Святецького (Swiatecki, 1988) модифікована нами на основі вивчення колоній 210 штамів бактеріальних консортів, ізольованих з культур мікроводоростей колекції IBASU-A, представників порядків Chlamydomonodales, Chlorellales, Dunaliellales, Klebsormidiales, Spheropleales за кольором, формою, прозорістю та консистенцією. Одержані результати, з урахуванням деяких тінкторіальних та фізіолого- біохімічних особливостей бактерій, дозволили зібрати фенотипові ознаки у чотири групи і приписати їм відповідне числове значення: одиниць, десятків, сотень та тисяч (табл. 1). За допомогою схеми було одержано цифровий код колонії кожного бактеріального виду шляхом запису ознак в окремих групах як суму численних значень.
Таблиця 1. Модифікована схема нумеричної системи морфологічної оцінки бактеріальних колоній
Колір колонії |
Безбарвна |
Біла |
Кремова |
Лимонно-жовта |
Жовта |
Помаранчева |
Рожева |
Малинова |
Червона |
|
Число |
1000 |
2000 |
3000 |
4000 |
5000 |
6000 |
7000 |
8000 |
9000 |
|
Форма колонії |
Пласка |
Опукла |
3 опуклим центром |
Кратероподібна |
Конусоподібна |
Розповзаюча |
Амебовидна |
3 концентричними колами |
Радиально покреслена |
|
Число |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
Поверхня, прозорість, консистенція колонії |
Блискуча |
Матова |
Гладка |
Шорстка |
Зморшкувата |
Прозора |
Непрозора |
Напівпрозора |
Слизиста |
|
Число |
10 |
20 |
зо |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
|
Тінкторіальні та фізіолого- біохімічні ознаки |
Грампозитивні, крохмаль гідролізують |
Грампозитивні, крохмаль не гідролізують |
Грамнегативні, крохмаль гідролізують |
Грамнегативні, крохмаль не гідролізують |
||||||
Число |
1 |
2 |
3 |
4 |
Культури водоростей як модельний об'єкт
Таблиця 2. Характеристика культур водоростей із колекції IBASU-A, з яких ізольовані бактерії
Таксон |
Час ізолювання та характеристика місцезнаходжень штамів |
Види бактерій |
|
Chlorella vulgaris Beij. (шт. 452) |
1962 р., РФ, Магаданська обл., Чукотський п-ів, Чаплинські терми, дерев'яна стінка, зелена плівка |
Flavobacterium sp. Pseudomonas sp. Rhodococcus erythropolis R. fasciens Неіндифікований-1 Неіндифікований-2 Неіндифікований-3 |
|
C. vulgaris (шт. 453) |
2005 р., Україна, м. Київ, Оболонь, берег р. Дніпро, обростання ґрунту |
Flavobacterium sp. Pseudomonas sp. Rhodococcus erythropolis R. fasciens Неіндифікований-1 Неіндифікований-2 |
|
C. vulgaris (шт. 716) |
2018 р., Україна, Харківська обл., Зміївський р-н, урочище Сухий Лиман, канал, зарості моху |
Flavobacterium sp. Pseudomonas sp. Rhodococcus erythropolis R. fasciens Неіндифікований-1 Неіндифікований-2 |
|
Coelastrum rugosum (P.G.Richt.) P.Tsarenko (шт. 212) |
1995 р., Німеччина, Мекленбурґ- Передня Померанія, оз. Толлензе, планктон |
Pseudomonas aureofaciens Неіндифікований-4 Неіндифікований-5 Неіндифікований-6 Неіндифікований-7 Неіндифікований-8 |
|
C. rugosum (шт. 352) |
1995 р., Ізраїль, долина Хула, водойма, планктон |
Pseudomonas aureofaciens Неіндифікований-4 Неіндифікований-5 Неіндифікований-6 Неіндифікований-7 Неіндифікований-8 |
|
C. rugosum (шт. 568) |
2014 р., Україна, Черкаська обл., Лисянський р-н, смт Лисянка, р. Гнилий Тікич, планктон |
Pseudomonas aureofaciens\ Pseudomonas sp. Неіндифікований-4 |
|
Неіндифікований-5 Неіндифікований-6 Неіндифікований-7 Неіндифікований-8 |
|||
Klebsormidium flaccidum (Kutz.) Silva, Mattox et Blackwell (шт. 410) |
2001 р., Україна, Львівська обл., ПЗ «Розточчя», лісовий ґрунт |
Rhodococcus erythropolis Неіндифікований-9 Неіндифікований-10 Неіндифікований-11- Неіндифікований-12 Неіндифікований-13 Неіндифікований-14 |
|
K. flaccidum (шт. 411) |
2007 р., Україна. Житомирська обл., м. Житомир, пам'ятка природи «Чотири брати», поверхня гранітних скель |
Rhodococcus erythropolis Неіндифікований-9 Неіндифікований-10 Неіндифікований-11 - Неіндифікований-12 Неіндифікований-13 Неіндифікований-14 |
|
K. flaccidum (шт. 477) |
1995 р., Німеччина, окол. Нідеркрюхтен, р-н Фірзен, бурякове поле, глинистий ґрунт |
Rhodococcus erythropolis Неіндифікований-9 Неіндифікований-10 Неіндифікований-11 - Неіндифікований-12 Неіндифікований-13 Неіндифікований-14 |
|
Tetradesmus dimorphus (Turpin) M.J.Wynne (шт. 250) |
1961 р., РФ, Кольський п-ів, ставок, планктон |
Flavobacterium sp. Acinetobacter sp. Curtobacterium sp. Microbacterium imperiale Rhodococcus erythropolis R. fasciens Неіндифікований-15 |
|
T. dimorphus (шт. 251) |
1975 р., Україна, Черкаська обл., м. Черкаси, Черкаське виробниче об'єднання «Азот», біоставок системи доочищення стічних вод, планктон |
Flavobacterium sp. Acinetobacter sp. Curtobacterium sp. Microbacterium imperiale Rhodococcus erythropolis R. fasciens Неіндифікований-15 |
|
Tetradesmus dimorphus (шт. 548) |
2014 р., Україна, Чернігівська обл., Ніжинський р-н, оз. Ніжинське, планктон |
Flavobacterium sp. Acinetobacter sp. Curtobacterium sp. Microbacterium imperiale Rhodococcus erythropolis R. fasciens Неіндифікований-15 |
Результати та обговорення
Характеристика 12 штамів 4 видів прісноводних та аерофітних водоростей, які відрізняються за часом ізолювання та місцезнаходженням, наведена в табл. 2.
Із вказаних культур прісноводних водоростей видів Chlorella vulgaris, Coelastrum rugosum і T. dimorphus та аерофітних K. flaccidum ізольовано 82 штами бактерій, які формують на живильному агарі (МПА) безбарвні, білі, кремові колонії, а також колонії різних відтінків жовтого, помаранчового та червоного кольору. На підставі дослідження їхніх фенотипових (морфолого-культуральних, тінкторіальних, хемотаксономічних і фізіолого-біохімічних) ознак, які мають діагностичне значення, 37 штамів ідентифіковано до роду та виду (див. табл. 1, 2). Здебільшого це види родів Acinetobacter, Flavobacterium, Pseudomonas і Rhodococcus, представники яких є звичайними мешканцями планктону водойм різного типу, стічних вод, обростань ґрунтів, техногенних матеріалів, різо- та філосфери судинних рослин тощо (Glagoleva et al., 1992; Wasser et al., 1992; Borisova, Nogina, 1997; Kim et al., 2018). Решта поки ще неідентифікованих видів також чітко відрізняються між собою за фенотиповими ознаками.
мікробіологічний альгологічний водорость
Таблиця 3. Характеристика фенотипових ознак бактерій, ізольованих із альгологічно чистих культур водоростей колекції IBASU-A
Вид бактерії |
Фенотипові ознаки |
Нумеричний код |
|
Chlorella vulgaris Beij. |
|||
Flavobacterium sp. |
На МПА колонії жовтого кольору, пласкі, матові, напівпрозорі; клітини паличковидні, нерухомі, грам- та оксидазонегативні, крохмаль не гідролізують, глюкозу не окислюють і не ферментують |
5184 |
|
Pseudomonas sp. |
На МПА колонії безбарвні, опуклі, непрозорі; паличковидні, рухливі, грам- та оксидазо- негативні, крохмаль не гідролізують |
1274 |
|
Rhodococcus erythropolis |
На МПА колонії великі, кремового кольору, опуклі, блискучі, непрозорі; клітини паличковидні, іноді слабко розгалужені, розташовуються V-подібно, нерухомі, грам- та каталазопозитивні, крохмаль не гідролізують, аероби; діагностичними компонентами клітинної стінки є мезо-ДАПК, арабиноза, галактоза та міколові кислоти |
3272 |
|
R. fasciens |
На МПА колонії жовто-помаранчового кольору, з опуклим центром, шорсткі, непрозорі; клітини паличковидні з характерними загостреними кінцями, розташовуються V-подібно, нерухомі, грам- та каталазопозитивні, крохмаль не гідролізують, аероби; діагностичними компонентами клітинної стінки є мезо-ДАПК, арабиноза, галактоза та міколові кислоти |
6272 |
|
Неіндифікований-1 |
На МПА колонії безбарвні, опуклі, непрозорі; клітини паличковидні, грам- та каталазопозитивні |
1272 |
|
Неіндифікований-2 |
На МПА колонії світло жовтого кольору, опуклі, непрозорі; клітини паличковидні, грам- та каталазопозитивні |
4271 |
|
Неіндифікований-3 |
На МПА червоного кольору, пласкі, грам- та оксидазонегативні, крохмаль не гідролізують, ростуть слабко, дуже повільно |
9164 |
|
Coelastrum rugosum(P.G.Richt) P.Tsarenko |
|||
Pseudomonas aureofaciens |
На МПА колонії безбарвні, зморшкуваті, прозорі; клітини паличковидні, 1,5-2,5 мкм завдовжки, рухливі; грамнегативні та оксидазопозитивні, аероби, крім жовто-зеленого флуоресціюючого пігменту утворюють дифундуючий бурий пігмент, крохмаль не гідролізують, утворюють аргінінгідролазу та левансахаразу, глюкозу окислюють, асимілюють інозит |
1564 |
|
Pseudomonas sp. |
На МПА колонії червоного кольору, великі, опуклі, непрозорі; клітини паличковидні, рухливі, грамнегативні, крохмаль не гідролізують; ростуть дуже повільно |
9274 |
|
Неіндифікований-4 |
На МПА колонії безбарвні, опуклі, прозорі; клітини паличковидні, нерухомі, грам- та каталазопозитивні, крохмаль не гідролізують |
1262 |
|
Неіндифікований-5 |
На МПА колонії світло жовтого кольору, опуклі, непрозорі; клітини паличковидні, грам- та каталазопозитивні, крохмаль не гідролізують, глюкозу не окислюють і не ферментують |
4272 |
|
Неіндифікований-6 |
На МПА колонії жовтого кольору, опуклі, блискучі, прозорі; клітини паличковидні, грам- та каталазопозитивні |
5261 |
|
Неіндифікований-7 |
На МПА колонії великі, кремового кольору; клітини паличковидні, грам- та оксидазонегативні, жовто-зеленого кольору, флуоресціюючий пігмент не утворюють, дифундуючий бурий пігмент утворюють, глюкозу не окислюють і не ферментують, крохмаль не гідролізують |
3274 |
|
Неіндифікований-8 |
На МПА колоні кремового кольору, блискучі, слизисті; клітини паличковидні, грам- та каталазопозитивні, крохмаль не гідролізують |
3292 |
|
Klebsormidium flaccidum (Kutz.) Silva, Mattox et Blackwell |
|||
Rhodococcus erythropolis |
На МПА колонії великі, кремового кольору, опуклі, блискучі, непрозорі; клітини паличковидні, іноді слабко розгалужені, розташовуються V-подібно, нерухомі; грам- та каталазопозитивні, крохмаль не гідролізують, аероби; діагностичними компонентами клітинної стінки є мезо-ДАПК, арабиноза, галактоза та міколові кислоти |
3272 |
|
Неіндифікований-9 |
На МПА колонії безбарвні, опуклі, непрозорі; клітини паличковидні, рухливі, грамнегативні, утворюють дифундуючий темний пігмент |
1274 |
|
Неіндифікований-10 |
На МПА колонії безбарвні, опуклі, блискучі, прозорі; клітини паличковидні, грам- та каталазопозитивні |
1263 |
|
Неіндифікований-11 |
На МПА колонії світло жовтого кольору, опуклі, непрозорі, грам- та каталазопозитивні |
4271 |
|
еіндифікований-12 |
На МПА колонії жовтого кольору, опуклі, блискучі, прозорі, грам- та оксидазонегативні |
5214 |
|
Неіндифікований-13 |
На МПА колонії білого кольору, опуклі, непрозорі; клітини паличковидні, нерухомі, грам- та каталазопозитивні, крохмаль не гідролізують |
2272 |
|
Неіндифікований-14 |
На МПА колонії помаранчового кольору, пласкі, напівпрозорі; клітини паличковидні, грам- та каталазопозитивні, ростуть слабко, дуже повільно |
6182 |
|
Tetradesmus dimorphus (Turpin) M.J. Wynne |
|||
Flavobacterium sp. |
На МПА колонії жовтого кольору, опуклі, блискучі, напівпрозорі; клітини паличковидні 0,5-2,0 та 5-10 мкм, нерухомі, грам- та оксидазонегативні, крохмаль не гідролізують, глюкозу не окислюють і не ферментують |
5184 |
|
Acinetobacter sp. |
На МПА колонії безбарвні, опуклі, напівпрозорі; клітини паличковидні, нерухомі, грам- та оксидазонегативні, крохмаль гідролізують, глюкозу не окислюють і не ферментують, окислюють ксилозу та сахарозу |
1283 |
|
Curtobacterium sp. |
На МПА колонії лимонно-жовтого кольору, пласкі, блискучі, напівпрозорі; клітини паличковидні, розташовуються V-подібно, нерухомі, грам- та каталазопозитивні, крохмаль гідролізують, глюкозу не окислюють і не ферментують |
4181 |
|
Microbacteruium imperiale |
На МПА колонії безбарвні, блискучі, з опуклим коричневим центром та напівпрозорим краєм; клітини паличковидні або дещо зігнуті, розташовуються V-подібно, рухливі, грам- та каталазопозитивні, у клітинній стінці не містять мезо-ДАПК таміколових кислот, крохмаль не гідролізують глюкозу не окислюють і не ферментують, крохмаль гідролізують, окислюють ксилозу та сахарозу |
1311 |
|
Rhodococcus erythropolis |
На МПА колонії великі, кремового кольору, опуклі, блискучі, непрозорі; клітини паличковидні, іноді слабко розгалужені, розташовуються V-подібно, нерухомі, грам- та каталазопозитивні, крохмаль не гідролізують, аероби; діагностичними компонентами клітинної стінки є мезо-ДАПК, арабиноза, галактоза та міколові кислоти |
3272 |
|
R. fasciens |
На МПА колонії жовто-помаранчового кольору, з опуклим центром, шорсткі, непрозорі; клітини паличковидні з характерними загостреними кінцями, розташовуються V-подібно, нерухомі, грам- та каталазопозитивні, крохмаль не гідролізують, аероби; діагностичними компонентами клітинної стінки є мезо-ДАПК, арабиноза, галактоза та міколові кислоти |
6272 |
|
Неіндифікований-15 |
На МПА колонії маленькі рожево-малинового кольору, опуклі, напівпрозорі або непрозорі, блискучі; клітини паличковидні, дуже поліморфні, розташовуються V-подібно, нерухомі, грам- та каталазопозитивні, крохмаль гідролізують, ростуть слабко, дуже повільно |
8281 |
За результатами мікробіологічного аналізу визначено чотири типи комплексів бактеріальних консортів, які містять не більше 7 видів. Аналогічний результат, наявність в середньому 7 видів гетеротрофних мікроорганізмів у культурах водоростей, одержано китайськими вченими при досліджені бактеріальних угруповань (комплексів), асоційованих з морськими дінофлагелятами (Dinoflagellata) молекулярно-біологічними методами (Deng et al., 2022).
Для комплексів бактеріальних консортів виявлених типів характерною була наявність двох грамнегативних та п'яти грампозитивних видів, а також приблизно таке саме співвідношення рухливих та нерухомих форм. Набори видів у комплексах зовнішньо виглядали дуже подібно, тому що включали бактерії, які формують колонії, на перший погляд, однакових кольорів (кремових, жовтих, рожевих, червоних) та безбарвних. Ця проблема була вирішена завдяки використанню модифікованої схеми нумеричної системи морфологічної оцінки бактеріальних колоній та цифровому кодуванню їхніх характерних фенотипових ознак (табл. 1, 3, 4).
Значимість цих ознак для попереднього розмежування ізольованих чистих бактеріальних культур надалі була підтверджена ідентифікацією низки штамів бактеріальних консортів до виду або роду хемотаксономічними методами.
За видовим складом комплекси видів виявилися специфічними для культур кожного досліджуваного виду, а саме: Chlorella vulgaris, Coelastrum rugosum, Klebsormidium flaccidum і Tetradesmus dimorphus (табл. 2), що свідчить про приуроченість бактеріальних консортів до автотрофного детермінанту консорції та підтверджує консортивний характер альгобактеріальних угруповань взагалі.
Таблиця 4. Комплекси видів бактеріальних консортів за нумеричною системою морфологічної оцінки бактеріальних колоній
Таксон |
Комплекси бактеріальних консортів, нумеричний код видів |
|||||||
Chlorella vulgaris Beij. |
1272 |
1274** |
3272* |
4271 |
5184** |
6272* |
9164 |
|
Coelastrum rugosum (P.G.Richt.) P.Tsarenko |
1264 |
1564* |
3274 |
3292 |
4272 |
5261 |
9274** |
|
Klebsormidium flaccidum (Kutz.) Silva, Mattox et Blackwell |
1263 |
1274** |
2272 |
3272* |
4271 |
5214 |
6182 |
|
Tetradesmus dimorphus (Turpin) M.J.Wynne |
1283** |
1311* |
3272* |
4181** |
5184** |
6272* |
8281 |
Примітка: * - штам ідентифіковано до виду, ** - до роду.
Однією з характерних рис досліджуваних альгобактеріальних консорцій є сталість кількісного та якісного складу бактеріальних консортів, які залишаються незмінними за умов лабораторного культивування та колекційного зберігання альгологічно чистих культур водоростей. Як відомо, культури водоростей зберігаються в колекціях із використанням різних методів, зокрема шляхом підтримки у вегетативному стані на рідких мінеральних живильних середовищах з періодичним пересівом, які здійснюються кожні 2-4 місяця залежно від таксономічної приналежності. Таким чином можна провести мікробіологічний аналіз кожної альгологічно чистої культури. Для підтвердження цього вже проведено аналіз 45 культур штамів водоростей біотехнологічного застосування із колекції IBASU-A, представників родин Dunaliellaceae, Chlorellaceae, Scenedesmaceae, Selenastraceae (Borysova, Tsarenko, 2021).
Другою суттєвої рисою є наявність в комплексах бактеріальних консортів видів, які домінують в залежності від різних (лаг-фази, логарифмічної, стаціонарної) фаз росту культури за умов нормального вирощування водоростей, а також у присутності токсичних речовин (продуктів органічного синтезу) (Borisova et al., 2000; Borysova, Tyberkevych, 2001).
Отже, ці специфічні риси є відправними показниками для майбутніх досліджень та практичного використання водоростевих культур як модельних об'єктів для вивчення якісного та кількісного складу інших альгобактеріальних угруповань у природі та в лабораторних умовах, досліджень особливостей їхньої структури та функцій, трофічних зв'язків, взаємодії авто- та гетеротрофних компонентів, впливу інвазійних видів тощо, а також розробки нових технологій в різних галузях промисловості, медицини, біоремедіації та екологічної біотехнології.
Висновки
Уперше із використанням консортивного підходу визначено кількісний та якісний склад гетеротрофних бактерій, що розвиваються в альгологічно чистих культурах мікроводоростей різних видів, штами яких відрізняються за місцезнаходженням та часом ізолювання. Одержані результати показали, що в усіх культурах водоростей кількісний склад бактеріальних консортів є однаковим і включає 7 видів бактерій. Якісний склад також є однаковим, але тільки в межах альгологічно чистих культур штамів одного певного виду водоростей і чітко відрізняється від якісного складу бактеріальних консортів інших видів. Хоча деякі бактеріальні види відзначаються у складі декількох видів водоростей. Це вказує на приуроченість гетеротрофних бактерій до певних видів автотротрофних водоростей як детермінантів різних консорцій та підтверджує консортивний характер альгобактеріальних угруповань взагалі. Специфічними рисами альгобактеріальних консорцій є сталість кількісного та якісного складу бактеріальних консортів, яка залишається незміною за умов лабораторно культивування та колекційного зберігання альгологічно чистих культур, а також наявність домінуючих видів бактеріальних консортів. Вони є відправними показниками для майбутніх досліджень та практичного використання водоростевих культур як модельних об'єктів.
Список літератури
Algal culturing techniques. 2005. Ed. R.A. Andersen. Amsterdam: Elsevier Acad. Press. 578 p.
Bergey's manual of determinative bacteriology. 9th ed. Vol. 1. 1984. Baltimore: Williams & Wilkins Co. 945 p.
Bischoff H.W., Bold H.C. 1963. Phycological studies. IV. Some soil algae from Enchanted Rock and related algal species. Univ. Texas Publ. 6318: 1-95.
Borisova E.V. 2000. Species composition of bacteria accompanying microalgae in culture (review of literature). Int. J. Algae. 2(4): 115-126.
Borisova E.V., Nogina T.M. 1997. Bacteria from the genus of Rhodococcus, accompanying green algae in nature and culture. Hydrobiol. J. 33(3): 44-50. [Борисова Е.В., Ногина Т.М. 1997. Бактерии рода Rhodococcus, сопутствующие зеленым водорослям в природе и при лабораторном культивировании. Гидробиол. журн. 33(3): 44-50].
Borysova O.V., Tsarenko P.M., Komshchuk M.O. 2014. Microalgae Culture Collection IBASU-A. Kyiv. 110 p. [Борисова О.В., Царенко П.М., Коніщук О.М. 2014. Колекція культур мікроводоростей IBASU-A. Київ. 110 с.].
Borysova O.V., Tsarenko P.M. 2021. Some strains from microalgae collection IBASU-A (Ukraine) as an object of biotechnology. Algologia. 31(4): 390-405. [Борисова О.В., Царенко П.М. 2021. Штами колекції IBASU-A- об'єкти біотехнології. Альгологія. 31(4): 390-405]. https://doi.org/10.15407/alg31.04.390
Borysova O.V., Tyberkevych N.Ya. 2001. Some characteristics of developing of bacterial consorts in the Scenedesmus acutus Meyen IBASU-A 251culture. Sa. Not. Ternop. Ped. Volodymyr Hnatiuk Univ. Ser. Hydroecology. 4(15): 69-71. [Борисова OH., Тиберкевич Н.Я. 2001. Особливості розвитку бактерій-супутників в процесі росту культури водорості IBASU- A 251. Наук. зап. Терноп. пед. ун-ту імені Володимира Гнатюка. Сер. Гідроекологія. 4(15): 69-71].
Borisova E.V., Nogina T.M., Stupina V.V. 2000. Bacteria accompanying Scenedesmus acutus Meyen in laboratory cultures. Int. J. Algae. 2(2): 113-121.
https://doi.org/10.1615/InterJAlgae.v2.i2.110
Dedysh S.N., Zenova G.M., Dobrovolskaya T.G., Gracheva T.A. 1992. Structure of algocenoses forming in the period of soil blume. Algologia. 2(4): 63-69. [Дедыш С.Н., Зенова Г.М., Добровольская Т.Г. 1992. Структура альгоценозов, формирующихся в период «цветения» почвы. Альгология. 2(4): 63-69].
Deng Y., Wang K., Hu Z., Tang Y.Z. 2022. Abundant species diversity and essential functions of bacterial communities associated with dinoflagellates as revealed from metabarcoding sequencing for more than 100 laboratory-raised clonal cultures, with a possible enrichment of methylotrophs. Int. J. Environ. Res. Publ. Health. 19. https://doi.org/10.3390
Glagoleva O.B., Zenova G.M., Dobrovolskaya T.G. 1992. Algologia. 2(4): 57-63. [Глаголева О.Б., Зенова Г.М., Добровольская Т.Г. 1992. Взаимодействие водорослей и бактерий спутников в ассоциативных культурах. Альгология. 2(2): 57-63].
Kim B.-H., Ramanan R., Cho R.-H., Oh H.-M., Kim H.-M. 2014. Role of Rhizobium, a plant growth promoting bacterium, in enhancing algal biomass through mutualistic interaction. Biomass, Bioenergy. 69: 95-105.
Kotsoflyak O.I., Reva O.N., Kiprianova E.A., Smirnov V.V. 2003. Identification of the Pseudomonas genus. Microbiol. J. 63(6): 3-11. [Коцофляк О.И., Рева О.Н., Киприанова Е.А., Смирнов В.В. 2003. Идентификация бактерий рода Pseudomonas методами компьютерного анализа. Мікробіол. журн. 63(6): 3-11].
Labinskaya A.S. 1972. Microbiology with techniques of microbiological studies. Moscow: Medicine. 479 p. [Лабинская А.С. 1972. Микробиология с техникой микробиологических исследований. М.: Медицина. 479 с.].
Lechevalier P.M. 1986. Identification of aerobic actinomycetes of clinical importance. Lab. Clin. Med. 71(6): 934-944.
Minikin D.E., Alshmaony L., Goodfellow M. 1975. Determination of Mycobacterium, Nocardia and related taxa. J. Gen. Microbiol. 88(1): 200-2004.
Nemtsova N.V., Gogoleva O.A., Ignatenko M.E. 2018. Biomedical potential of algo-bacterial symbioses. J. Mikrobiol. 4: 82-87. [Немцева Н.В., Гоголева О.А, Игнатенко М.Е. 2018. Биомедицинский потенциал альго-бактериальных симбиозов. Журн. микробиол. 4: 8287].
Nesterenko O.A., Kvasnikov E.I., Nogina T.M. 1985. Nocardia- and corynelikebacteria. Kyiv: Naukova Dumka. 336 p. [Нестеренко О.А., Ногина Т.М., Квасников Е.И. Нокардиоподобные и коринеподобные бактерии. Киев: Наук. думка. 336 с.].
Nogina T.M., Varbanetz L.D., Nesterenko O.A. 1989. Amino acid composition of peptidoglycans isolated by different methods from corinefors. Microbiol. J. 51(3): 16-19. [Ногина Т.М., Варбанец Л.Д., Нестеренко О.А. 1989. Аминокислотный состав пептиногликанов, выделенных различными методами из клеток коринеподобных бактерий. Микробиол. журн. 51(3): 16-19].
Rabotnov N.A. 1978. Phytocenology. Moscow: Moscow State Univ. Press. 384 р. [Работнов Н.А. 1978. Фитоценология. М.: Изд-во МГУ. 384 с.].
Smirnov V.V., Kiprianova E.A. 1990. Bacterium of the genus Pseudomonas. Kyiv: Nauk. Dumka. 264 p. [Смирнов В.В., Киприанова Е.А. 1990. Бактерии рода Pseudomonas. Киев: Наук. думка. 264 с.].
Soeder С.1., Hegewald E. 1988. Scenedesmus. In: Microalgal biotechnology. Cambridge: Cambridge Univ. Press. Pp. 58-84.
Swiatecki A., 1988. A numerical system for morphological evaluation. Rocz. PZH. 39(3): 223225.
Wasser S.P., Lenova L.I., Tsarenko P.M., Stupina В.В., Borisova E.V. 1992. Surface damage of polymeric material by algo-bacterial communities. Algologia. 2(2): 95-102. [Вассер С.П., Ленова Л.І. Царенко П.М., Ступина В.В., Борисова Е.В. Альгология. 2(2): 95-102].
Zenova G.M., Kalakutskaya A.N. 1993. Characteristics of algal and bacterial component of algalbacterialcenoses on outlets of carbonate rocks. Microbiology. 62(1): 156-162. [Зенова Г.М., Калакуцкая А.Н. 1993. Характеристика водорослевого и бактериального компонента альгобактериальных ценозов на выходах карбонатных пород. Микробиология. 62(1): 156-162].
Zenova G.M., Schtina E.A., Dedysh S.N., Glagoleva O.B., Likhacheva A.A., Gracheva T.A. 1995. Ecological interactions of algae in biocenoses. Microbiology. 64(2): 149-164. [Зенова Г.М., Штина Э.А., Дедыш С.Н., Глаголева О.Б., Лихачева А.А., Грачева Т.А. 1995. Экологические связи водорослей в биоценозах. Микробиология. 64(2): 149-164.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Розгляд особливостей фізіології та властивостей зелених та синьо-зелених водоростей. Визначення їх ролі в балансі живої речовини та кисню, в очищенні оточуючого середовища і еволюції Землі. Опис участі водоростей в біохімічних процесах фотосинтезу.
курсовая работа [56,1 K], добавлен 21.09.2010Таксономічний склад планктонних водоростей кар’єрів Слобідський і Селецький. Флористичне зведення планктонних водоростей кар’єрів. Еколого-географічна характеристика водоростевих угруповань. Оцінка якості води кар’єрів за видами – показниками сапробності.
дипломная работа [1016,2 K], добавлен 22.01.2015Життєві форми синьозелених водоростей. Характеристика середовища та екології. Класифікація токсинів. Гепатотоксичні циклічні пептиди, нейротоксичні, цитотоксичні та дерматоксичні алкалоїди. Визначення токсинів синьозелених водоростей. Методи детоксикації.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 07.03.2012Таксономічний склад фітопланктону р. Зелена Житомирської області. Чисельність та біомаса водоростевих угруповань річки. Еколого-географічна характеристика фітопланктону досліджуваного об’єкту за індикаторними видами, флористичне зведення водоростей.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 22.01.2015Поняття водоростей як збірної групи нижчих рослин, життя якої пов'язане головним чином з водним середовищем. Основні відділи рослин: евгленові, синьо-зелені, жовто-зелені, золотисті, діатомові, пірофітові та червоні. Роль водоростей у житті людини.
реферат [13,8 K], добавлен 11.04.2012Фізико-географічна характеристика Антарктиди. Перші дослідження Coleochlamys-подібних водоростей, їх морфологічний і молекулярно-філогенетичний аналіз. Водорості наземних біотопів району дослідження, їх загальний опис та оцінка екологічного значення.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 21.06.2014Бактерії як велика група одноклітинних мікроорганізмів, які характеризуються відсутністю оточеного оболонкою клітинного ядра. Основні шляхи переносу ДНК у бактерій. Види зелених водоростей та їх екологічне значення. Основні екологічні функції бактерій.
реферат [35,5 K], добавлен 13.01.2010Вивчення середовища для виробництва білкових концентратів із водоростей, бактерій, рослин, дріжджів та грибів. Огляд ферментаторів для стерильного культивування мікроорганізмів. Аналіз флотації, сепарування, випарювання й сушіння для одержання протеїнів.
дипломная работа [126,7 K], добавлен 07.05.2011Формування уявлень про фауну черепашкових амеб в водоймах різного типу. Вивчення видового складу та структурних показників корененіжок (Testacea, Rhizopoda), в різних типах водойм верхів’я річки Ріки та порівняння їх з угрупованнями мезозообентосу.
курсовая работа [957,4 K], добавлен 12.09.2013Бурі водорості — велика група переважно морських водоростей. Представники групи: відділ Бурі водорості, родина Жовтецеві, Осокові. Середовище розповсюдження біомаси і роль в морських екосистемах як джерело їжі та укриття для багатьох мешканців моря.
реферат [16,5 K], добавлен 28.01.2012Дослідження структурної організації зоопланктонних угруповань річкової ділянки літоралі Каховського водосховища в літній період. Встановлення видового складу, представленості таксономічних груп, вивчення динаміки чисельності та біомаси зоопланктону.
статья [615,9 K], добавлен 19.09.2017Наявність хромофора, що складається із низки кон’югованих подвійних зв’язків, кількість яких визначає характер забарвлення пігменту - одне зі специфічних особливостей каротиноїдів. Піоцианін - антибіотик, активний проти всіх грампозитивних бактерій.
статья [426,3 K], добавлен 21.09.2017Структурні та функціональні характеристики фітопланктону ставка Грабарка (м. Бердичів). Таксономічна структура та частота трапляння водоростевих угруповань і планктонних комплексів. Еколого-географічна характеристика фітопланктону, оцінка якості вод.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 13.03.2015Продигіозин - один з декількох вторинних бактеріальних метаболітів у якому метоксибіпірольний фрагмент включений у дипірометиленову структуру. Дослідження впливу концентраційного ряду іонів металів на інтенсивність кольору пігменту у мікроорганізмів.
статья [327,4 K], добавлен 19.09.2017Вивчення різновидів комах-шкідників садових культур та основних методів боротьби з ними. Аналіз особливостей біології і поведінки шкідників плодових дерев та ягідних культур: попелиць, щитовиків, плодових довгоносиків, короїдів, метеликів, пильщиків.
курсовая работа [693,7 K], добавлен 21.09.2010Етапи та головні фактори, що провокують формування евтрофних боліт. Поняття про евтрофну рослинність, її біологічні особливості. Типи евтрофних боліт, їх відмінні ознаки. Особливості угруповань рослин, поширених серед основних типів евтрофних боліт.
курсовая работа [63,3 K], добавлен 21.09.2010Фізико-географічна характеристика, ландшафт та клімат степу. Поняття про степову рослинність. Методичні підходи до таксономічного аналізу рослинних угруповань. Степові рослини у флорі Дніпропетровської області. Охорона та заповідання степових рослин.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.06.2015Капсула і її характеристика. Виявлення забарвлення мікропрепарата з культури клебсиєлл для виявлення у них капсули. Спори та їх характеристика. Принцип забарвлення спор і кислотостійких бактерій. Фарбування по методу Бітгера, Міллера або Ожешко.
реферат [2,4 M], добавлен 04.11.2015Дослідження структурної організації зоопланктонних угруповань річкової ділянки літоралі Каховського водосховища в літній період. Видовий склад, представленість таксономічних груп, динаміка чисельності і біомаси зоопланктону упродовж 3-4 років дослідження.
статья [663,5 K], добавлен 21.09.2017Історія вивчення автотрофної компоненти річки Случ. Видове та внутрішньовидове різноманіття водоростевих угруповань. Еколого-географічна характеристика фітопланктону та оцінка якості води. Оцінка інформаційного різноманіття екологічного стану річки.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 22.01.2015