научная статья по теме ВЛИЯНИЕ ЭНДОФИТНЫХ ШТАММОВ БАКТЕРИЙ BACILLUS SUBTILIS НА ЧИСЛО КЛЕТОК ЗЕЛЕНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ В МОНОКУЛЬТУРЕ Биология

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ ЭНДОФИТНЫХ ШТАММОВ БАКТЕРИЙ BACILLUS SUBTILIS НА ЧИСЛО КЛЕТОК ЗЕЛЕНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ В МОНОКУЛЬТУРЕ»

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, 2013, том 60, № 4, с. 604-608

* Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета, Стерлитамак ** Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, Уфа Поступила в редакцию 29.10.2012 г.

Исследовали влияние разных эндофитных штаммов бактерий Bacillus subtilis на рост водорослей Scenedesmus quadricauda и Chlorella vulgaris. Внесение штаммов бацилл в культуральную среду к водорослям снижало численность последних. Чувствительность C. vulgaris ко всем штаммам эндофи-тов была одинаковой. Число клеток S. quadricaudas заметнее снижалось к седьмым суткам опыта в присутствии штаммов B. subtilis 11В и 11ВМ, чем со штаммом B. subtilis 26Д, который является основой коммерческого биофунгицида Фитоспорина-М. Промытые и инактивированные автоклавиро-ванием клетки бактерий не вызывали снижения числа клеток водорослей C. vulgaris. Клетки, авто-клавированные вместе с культуральной жидкостью, а также сама автоклавированная жидкость оказывали такой же ингибирующий эффект, что и живые клетки. Сделан вывод, что снижение числа клеток водорослей под воздействием эндофитных штаммов бацилл связано с синтезом секретируе-мых ими определенных термостабильных биологически активных веществ.

Ключевые слова: Bacillus subtilis — Scenedesmus quadricauda — Chlorella vulgaris — монокультура — биологически активные вещества — число клеток водорослей

Водоросли в составе экосистем могут взаимодействовать с другими организмами посредством множественных связей. Водоросли способны оказывать влияние на другие микроорганизмы, например, задерживать или стимулировать рост и размножение бактерий или грибов, обитающих по соседству. В то же время, клетки водорослей и сами могут испытывать прямые и косвенные воздействия окружающих микроорганизмов [1, с. 79—92], в том числе, появляющихся в экосистемах вследствие применения микробиологических средств защиты сельскохозяйственных культур.

Препараты, созданные на основе различных микроорганизмов, все чаще применяются в сельском хозяйстве в качестве альтернативы химическим препаратам. Так, различные штаммы бактерий рода Bacillus составляют основу средств защиты растений для борьбы с вредителями [2, 3] или фитопатогенами [4, 5], благодаря их способности продуцировать токсины, убивающие насекомых, или антибиотики, подавляющие развитие

Адрес для корреспонденции: Курамшина Зиля Мухтаровна. 453103, Республика Башкортостан, Стерлитамак, пр. Ленина, 49. Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета. Электронная почта: kuramshina_zilya@mail.ru

грибов. Кроме этого, представители аэробных спорообразующих бактерий способны синтезировать и другие вещества, в том числе фитогормо-ны, стимулирующие рост растений и, как следствие, повышающие урожайность сельскохозяйственных культур и их устойчивость к заболеваниям [6-9].

Сведения о влиянии подобных бактерий-антагонистов на рост водорослей весьма малочисленны. В литературе практически нет публикаций, посвященных исследованиям взаимоотношений эндофитных представителей различных видов микробов, обитающих внутри растительных тканей без нанесения вреда растению-хозяину, с водорослями. В данной работе мы исследовали влияние эндофитных штаммов B. subtilis на рост водорослей Scenedesmus quadricauda и Chlorella vulgaris.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объектом исследования служили альгологиче-ски чистые культуры водорослей Scenedesmus quadricauda и Chlorella vulgaris. Культуры были предоставлены Стерлитамакским подразделением Государственного учреждения Управления го-

Таблица 1. Изменения числа клеток Scenedesmus quadricauda при выращивании в совместной культуре с бактериями рода Bacillus

Вариант опыта Количество клеток бактерий, тыс./см3 Количество клеток Scenedesmus*, тыс./см3

24 ч 48 ч 72 ч 168 ч

Контроль, без бактерий 0 41.1 ± 1.7 53.4 ± 2.6 70.9 ± 2.6 147.5 ± 2.4

B. subtilis 26Д 1 33.6 ± 0.5 38.1 ± 1.9 51.5 ± 2.0 88.0 ± 0.6

10 33.4 ± 1.6 42.1 ± 1.8 44.8 ± 2.0 87.7 ± 0.9

100 33.0 ± 1.2 38.5 ± 1.9 46.3 ± 2.2 87.7 ± 0.9

B. subtilis 11ВМ 1 33.7 ± 0.8 37.3 ± 2.8 48.5 ± 3.9 71.8 ± 3.1

10 33.9 ± 1.9 43.8 ± 2.1 42.7 ± 3.9 68.1 ± 2.8

100 40.4 ± 1.3 37.3 ± 2.0 38.1 ± 1.5 60.9 ± 4.2

B. subtilis 11В 1 39.1 ± 1.4 36.6 ± 2.5 43.4 ± 2.7 75.7 ± 2.3

10 39.3 ± 2.3 41.4 ± 2.5 49.7 ± 3.2 76.3 ± 1.2

100 30.0 ± 1.5 37.4 ± 1.2 46.7 ± 3.8 75.0 ± 1.1

* Начальная концентрация клеток водорослей 23 тыс./см3.

сударственного аналитического контроля Министерства экологии и природных ресурсов Республики Башкортостан.

Водоросли выращивали в колбах объемом 1 л на жидкой минеральной среде Prat [10] при температуре 25°С и освещенности 3 клк [11]. Перед началом эксперимента исходные культуры водорослей сгущали до образования суспензии путем центрифугирования (5 мин при 3000 g) и определяли исходное число клеток в камере Горяева. Затем методом разведений в 50 мл среды число клеток доводили до одинаковой (23 тыс./см3) в контрольных и экспериментальных сосудах (стерилизованные стеклянные банки объемом 100 мл) и вносили туда клетки бактерий. Банки накрывали акриловой тканью. Совместную культуру выращивали при температуре 25°С на свету, аккуратно перемешивая по 1 мин дважды в течение суток. Подсчет клеток водорослей проводили через 24, 48, 72 и 168 ч после начала эксперимента.

Каждый вариант опыта закладывали в трех сосудах. Из них брали по две пробы, каждую из которых делили на три образца. Затем образцы помещали в камеры Горяева (для каждой пробы своя камера) и считали число клеток. Из полученных шести результатов выводили среднее значение одного повтора варианта. В таблицах приведены средние значения трех повторений вариантов с указанием стандартного отклонения.

В экспериментах использовали суспензии клеток суточных культур B. subtilis штаммов 26Д, 11ВМ, 11В, полученные при выращивании на качалках в жидкой полусинтетической среде [12]. Культуры разбавляли стерильным 0.9% раствором NaCl до конечной концентрации 103, 104 или 105 кл./см3. Штаммы B. subtilis 26Д (ВНИИСХМ № 128) и 11ВМ (ВНИИСХМ № 519) были предо-

ставлены сотрудниками Башкирского государственного аграрного университета (Уфа), штамм B. subtilis 11В (коллекция ИБФМ РАН, № ВКМ В-2218Д) - сотрудниками ООО НПП "БИОФОРТ". Инактивирование клеток бацилл вместе с культу-ральной жидкостью проводили в автоклаве при температуре 120° С и давлении 1.1 атм в течение 60 мин.

Перед автоклавированием суспензию клеток B. subtilis центрифугировали (5 мин, 12000 g) и отделяли супернатант от осадка. Клетки промывали 0.5% раствором KCl с последующим цетрифуги-рованием при тех же условиях и супернатанты объединяли. Промытые клетки заливали 0.05% раствором KCl до объема, равного первоначальному объему супернатанта. Суспензию клеток, а также объединенный супернатант автоклавиро-вали. После этого в сосуды с C. vulgaris добавляли клетки бактерий до конечной концентрации 105 или 106 кл./см3. В другом варианте эксперимента в сосуды с водорослями добавляли такие же объемы автоклавированной культуральной жидкости.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Введение эндофитных штаммов бактерий B. subtilis в монокультуры двух видов водорослей S. quadricauda и C. vulgaris приводило к снижению числа клеток водорослей (табл. 1, 2). Действие бацилл было заметно уже через 24 ч, однако сила бактериального ингибирования роста микроводорослей наиболее четко проявлялась к седьмым суткам эксперимента (168 ч). Так, если к этому времени число клеток S. quadricauda и C. vulgaris в контрольных вариантах увеличилось, соответственно, в 6.4 и 7.2 раза от первоначального, то

Таблица 2. Изменения числа клеток Chlorella vulgaris при выращивании в совместной культуре с бактериями рода Bacillus

Вариант Количество клеток Количество клеток Chlorella* , тыс./см3

бактерий, тыс./см3 24 ч 48 ч 72 ч 168 ч

Контроль, без бактерий 0 39.2 ± 2.0 87.9 ± 2.6 105.6 ± 2.4 164.7 ± 1.8

B. subtilis 26Д 1 35.3 ± 1.8 40.9 ± 2.3 67.7 ± 3.0 76.5 ± 1.7

10 42.4 ± 2.6 44.1 ± 2.2 68.0 ± 3.5 75.0 ± 1.2

100 34.2 ± 2.4 40.3 ± 2.1 66.1 ± 3.2 74.7 ± 0.6

B. subtilis 11ВМ 1 44.8 ± 2.2 50.1 ± 2.5 56.1 ± 1.9 75.2 ± 2.8

10 36.9 ± 1.6 39.6 ± 1.6 43.5 ± 1.8 74.5 ± 4.8

100 33.0 ± 3.3 37.6 ± 1.7 62.5 ± 2.4 76.8 ± 2.1

B. subtilis 11В 1 37.6 ± 2.2 41.2 ± 1.3 55.3 ± 4.0 74.0 ± 1.5

10 34.7 ± 2.0 37.4 ± 2.3 51.2 ± 2.9 73.0 ± 2.0

100 33.7 ± 1.6 38.4 ± 1.3 54.2 ± 3.1 72.0 ± 1.8

* Начальная концентрация клеток водорослей 23 тыс./см3.

Таблица 3. Изменения числа клеток Chlorella vulgaris при выращивании в совместной культуре с инактивирован-ными клетками Bacillus или культуральной жидкостью

Вариант Количество клеток бактерий, тыс./см3 Количество клеток Chlorella*, тыс./см3

Контроль B. subtilis 26Д 0 100 0 (культуральная жидкость) 1000 0 (культуральная жидкость) 110.2 ± 2.3 119.4 ± 3.7 70.1 ± 2.4 104.5 ± 3.5 73.3 ± 2.9 197.1 ± 2.9 187.3 ± 3.8 93.9 ± 2.9 190.4 ± 3.9 94.1 ± 3.0 246.0 ± 2.7 251.7 ± 3.5 148.0 ± 2.1 253.3 ± 3.2 153.0 ± 1.9

* Начальная концентрация клеток водорослей 23 тыс./см3.

при культивировании с эндофитами B. subtilis наблюдали только их 2-кратное увеличение.

К седьмым суткам опыта стало заметно, что клетки S. quadricauda менее чувствительны к воздействию клеток штамма B. subtilis 26Д в сравнении с двумя другими штаммами (табл. 1). Такая же закономерность отмечалась у вида C. vulgaris, но только к 72 ч эксперимента (табл. 2). В присутствии штамма B. subtilis 26Д число клеток Chlorella составляло 67.2 тыс./см3, в присутствии штамма 11ВМ — 54.0 тыс./см3, а штамма 11В — 53.5 тыс./см3. Таким образом, наибольшее ингибирующее рост воздействие оказывал штамм 11В.

Этот эффект наблюдался в широком диапазоне плотности клеток B. subtilis, введенных в среду для культивирования водорослей. Ни в одном из случаев введения бактерий в культуру водорослей не удалос

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Пoхожие научные работы по теме «Биология»

ЕГОРШИНА А.А., ЛУКЬЯНЦЕВ М.А., САХАБУТДИНОВА А.Р., ХАЙРУЛЛИН Р.М. — 2012 г.

КУРАМШИНА З.М., САТАРОВА Л.З., ХАЙРУЛЛИН Р.М. — 2015 г.

КУРАМШИНА З.М., ЛУКЬЯНЦЕВ М.А., ХАЙРУЛЛИН Р.М. — 2014 г.

ГАРИПОВА С.Р., ЗАХАРОВА Р.Ш., ИВАНЧИНА Н.В., УРАЗБАХТИНА Н.А., ХАЙРУЛЛИН Р.М., ШАВАЛЕЕВА Д.В. — 2008 г.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎