Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


МЕТАНОТРОФНЫЕ АССОЦИАНТЫ МХОВ И ЛИШАЙНИКОВ

Работа №66514

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

биология

Объем работы42
Год сдачи2019
Стоимость3800 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
68
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 4
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1 Метан как парниковый газ 6
1.2 Понятие метанотрофии 6
1.3 История открытия метанотрофных бактерий 9
1.4 Метанотрофные бактерии и их таксономия 10
1.5 Морфология и свойства метанотрофных бактерий 10
1.6 Экология метанотрофных мхов 11
1.7 Экология метанотрофных бактерий 13
Глава 2. Объект и методы исследования 18
2.1 Описание объекта исследований, отбор образцов 18
2.2. Лабораторные инкубационные эксперименты 21
2.3 Выделение метанотрофных микроорганизмов и оценка их
метанотрофной активности 24
2.3.1 Получение накопительных и чистых культур 24
2.3.2 Измерение метанотрофной активности выделанных культур 25
Глава 3. Результаты исследований 27
3.1. Динамика потребления метана ассоциантами мхов и лишайников
экосистем Прибайкалья 27
3.2. Оценка зависимости интенсивности метанотрофной активности от
мощности сезонно-талого слоя 28
3.3 Оценка метанотрофной активности чистых культур 30
3.4. Характеристика полученных штаммов и их молекулярный анализ на основе 16S рРНК 30
Выводы 34
Список литературы 35


Метан - это предельно восстановленное органическое соединение, и наиболее значимый представитель органических веществ в атмосфере [51]. Метан недоступен для живых организмов, исключение составляют метанокисляющую бактерии (метанотрофы) - единственная биологическая система, которая использует метан в качестве единственного источника энергии и углерода.
Повышение концентрации метана в атмосфере взывает усиление парникового эффекта, так как метан активно поглощает тепловое излучение Земли в инфракрасном спектре. Метан является вторым по важности парниковым газом после углекислого газа, вклад метана в парниковый эффект равен, по разным оценкам, от 21 до 30% от величины, принятой для углекислого газа [1]. В связи с этим, метанотрофы являются своего рода биологическим фильтром, препятствующим избыточной эмиссии метана в атмосферу.
В настоящее время множество моделей, прогнозирующих изменения климата, демонстрируют, что наиболее значимые изменения произойдут в бореальных и тундровых экосистемах, подстилаемых многолетнемерзлыми грунтами [42].
Многолетняя мерзлота сосредоточена главным образом в Северном полушарии и покрывает до 25% поверхности суши. Глобальное экологическое значение мерзлотных экосистем Северного полушария в сохранении биологического разнообразия и регулировании климата заключается в адаптационных возможностях биоты к существованию в экстремальных условиях и воздействию на них глобальных климатических изменений [48].
Понимание угрозы изменения климата в течение трех-пяти веков, а может и одного столетия, в результате изменения растительного покрова и загрязнения биосферы побудило научный мир заняться изучением роли метаногенных и метанотрофных микроорганизмов в глобальных процессах потепления, которые, несомненно, вносят существенный вклад в регуляцию метанового цикла на Земле. [2].
Целью данных исследований являлась оценка потребления метана консорциумами мхов и лишайников при концентрациях, близких к атмосферным, в лесных экосистемах Прибайкалья и мерзлотных экосистемах дельты реки Лена, остров Самойловский.
В задачи исследования входило:
1. Исследовать метанокисляющую способность в консорциумах мхов и лишайников в экосистемах Прибайкалья
2. Сравнить метанокисляющую способность консорциумов мхов и лишайников мерзлотных и немерзлотных экосистем Прибайкалья.
3. Исследовать зависимость интенсивности метанотрофной активности ассоциантов мхов и лишайников от мощности сезонно-талого слоя мерзлотных почв Северной Якутии.
4. Выделить и идентифицировать метанотрофные микроорганизмы- ассоцианты мхов и лишайников исследуемых регионов.
5. Определить метанотрофную способность выделенных штаммов микроорганизмов.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!


1. В лабораторных инкубационных экспериментах было показано, что метанотрофной активностью в экосистемах Прибайкалья обладают как микроорганизмы-ассоцианты мхов, так и ассоцианты лишайников. Причем, метанотрофная активность консорциумов мхов выше, чем таковая консорциумов лишайников.
2. Показано, что метанотрофная активность ассоциантов мхов мерзлотных регионов Прибайкайлья выше, чем немерзлотных регионов данной экосистемы.
3. Несмотря на выявленную тенденцию к росту окисления метана ассоциантами некоторых мхов с увеличением мощности деятельного слоя почв, на которых они произрастают, невозможно однозначно судить о наличии прямой зависимости метанотрофной активности в консорциумах мхов и лишайников от мощности сезонно талого слоя.
4. Было выделено и идентифицировано 7 штаммов метанотрофных
бактерий-ассоциантов: штамм Cetr 1 ближайший гомолог Pantoea ananatis 1846 (97.58%), штамм Sp H2 - ближайший гомолог Paraburkholderia
phenazinium A 1 (98.07%), штамм D 3 - ближайший гомолог Caballeronia sordidicola S5-B (98.58%), штамм RH 4 -ближайший гомолог Pantoea ananatis 1846 (92.64%), штамм SP H5 - ближайший гомолог Paraburkholderia
phytofirmans (98.30%), штамм D P6 - ближайший гомолог Rhodanobacter spathiphylli (94.30%), штамм TI 7 - ближайший гомолог Caballeronia udeis Hg2 (98.65%).
5. Метанотрофная способность исследуемых штаммов ассоциатнов мхов и лишайников составляла от 0,005 ppm CH4 мин-1 до 0,040 ppm CH4 мин-1. Наибольшей метанотрофной способностью обладал штамм Cetr 1, а наименьшей SP H5.



1. Бажин Н., М. МЕТАН В АТМОСФЕРЕ Новосибирский
государственный университет // Соросовский образовательный журнал.2000.
2. Гаврилова М.К. Современный климат и вечная мерзлота на континентах // Новосибирск. Наука.1981.0.112.
3. Гальченко В.Ф. Сульфатредукция, метанообразование и метаноокисление в различных водоемах оазиса Бангер Хиллс, Антарктида // Микробиология.1994.Т.63(4).С.683- 698.
4. Гальченко В.Ф, Большиянов Д.Ю, Черных Н.А, Андерсен В. Бактериальнын процессы фотосинтеза и темновой ассимиляции углекислоты в озерах Оазиса Бангер Хиллс, Восточная Антарктида // Микробиология.1995.Т.64.С. 833-844.
5. Гальченко В.Ф. Метанотрофные бактерии // М.: ГЕОС. 2001. 500c.
6. Гринберг Т.А., Пинчук Г.Э., Пирог Т.П., Малашенко Ю.Р. Микробный синтез экзополисахаридов на основе С1-С2 соединений // Киев:Наукова думка.1992.С.212.
7. Горленко В.М., Намсараев Б.Б., Кулырова А.В., Заварзина Д. Г., Жилина Т. Н. Активность сульфатредуцирующих бактерий в донных осадках содовых озёр Юго-Восточного забайкалья //
Микробиология.1999.Т.68.№.5.с.664-670.2.С.212.
8. Ешинимаев Б.Ц., Хмеленина В.Н., Троценко Ю.А. Метанотроф II типа, выделенный впервые из содового озера// Микобиология. 2008. Т. 77. №5. С.704-707
9. Заварзин Г.А. Алкалофильные микробные сообщества // Труды Института микробиологии им.С.Н. Виноградского / Ред.Гальченко В.Ф.М: Наука.2007.Т14.С.58-87
10. Заварзин Г.А., Жилина Т.Н., Кевбрин В.В. Алкалофильное микробное сообщество и его функциональное разнообразие //Микробиология.1999.т.68. №5.С.789-800
11. Захаренко А. С., Пименов Н. В., Иванов В.Г. и др. Окисление метана в водные толще районы газо- и нефтепроявлений Среднего и Южного Байкала // Микробиология. 2015. Т. 84. С. 98—106.
12. Ривкина Е.М., Краев Г.Н., Кривушин К.В., Лауринавичюс К.С., Федоров’Давыдов Д.Г., Холодов А.Л., Щербакова В.А., Гиличинский Д. А. МЕТАН В ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ СЕВЕРО'ВОСТОЧНОГО СЕКТОРА АРКТИКИ // Криосфера Земли. 2006.т. X.№ 3.C. 23-41
13. Слободкин Ф.И., Заварзин Г.А. Образование метана в галофильных цианобактериальных матах лагун озера Сиваш // Микробиология.Т.61. № 2.1992.C.294-299.
14. Троценко Ю. А., Хмеленина В. Н. Экстремофильныеметанотрофы // Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН.2008.С.206.
15. Тюрин В.С., Гальченко В.Ф. Субмикроскопическое строение мембранного аппарата метанотрофных бактерий // Микробиология.1976.Т.45. № 3.С.503-506.
16. Четина Е.В., Сузина Н.Е., Фихте Б.А., Троценко Ю.А. Влияние условий культивирования на организацию мембранного аппарата Methylomonas methnaica // микробиология.1988.Т.55. №4.С.539-542
17. Anthony C. The biochemistry of Methylotrophs // Academic Press, New York 1982.
18. Bodrossy L., Holmes E.M., Holmes A.J., Kovacs K.L., Murrell J.C. Analysis of 16S rRNA and methane monooxygenase gene sequences reveals a novel group of thermotolerant and thermophilic methanotrophs, Methylocaldum gen. nov // Archives of Microbiology. December.1997.V.168.I.6.P.493-503.
19. Boetius A., Ravenschlag K., Schubert C. J. et al. // Nature. 2000. V. 407. P. 623—626.
20. Bowman J.P., Sly L.I., Nichols P.D., Hayward A.C. Revised taxonomy of the methanotrophs: description of Methylobacter gen. nov., emendation of Methylococcus, validation of Methylosinus and Methylocystis species, and a proposal that the family Methylococcaceae includes only the group I methanotrophs // Int. J. Syst. Bacteriol. 1993. V. 43. P. 735-753.
21. Bowman J.P1., McCammon S.A., Brown M.V., Nichols D.S., McMeekin T.A. Diversity and association of psychrophilic bacteria in Antarctic sea ice // Appl Environ Microbiol.1997.Aug.63(8):3068-78.
22. Conrad R., Frenzel P., Cohen Y. Methane emission from hypersaline microbial mats: lack of aerobic methane oxidation activity // FEMS Microbiol Ecology.April.1995.16 (4):.P.297-305.
23. Ciais P., Sabine C., Bala G., Bopp L., Brovkin V., Canadell J., Chhabra A., DeFries R., Galloway J., Heimann M., Jones C., Le Quere C., Myneni R.B., Piao S.,Thornton P. Carbon and other biogeochemical cycles // Climate change 2013: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge,United Kingdom. 2013. P 465-570.
24. Dedysh S.N., Liesack W., Khmelenina V.N., Suzina N.E., Trotsenko Y.A., Semrau J.D., Bares A.M., Panikov N.S., Tiedje J.M., Int J. Methylocella palustris gen. nov., sp. nov., a new methane-oxidizing acidophilic bacterium from peat bogs, representing a novel subtype of serine-pathway methanotrophs // Evol Microbiol.2000.May.50.Pt.3:955-69.
25. Gorham E. Northern peatlands -role in the carbon -cycle and prorable responses to climatic warming // Ecological Applications.1991.1.P.182-195.
26. Hanson R.S., Hanson T.,E. .Methanotrophic bacteria // Microbiol Rev.1996 Jun.60(2):.P.439-71.
27. Grant W.D., Jones B.E. Alkaline environments // Encyclopaedia of Microbiology.2000.Vol1, 2.Academic Press,New York.P126-133.
28. Heyer J., Berger U., Hardt M., Dunfield P.F. Methylohalobius crimeensis gen. nov., sp. nov., a moderately halophilic, methanotrophic bacterium isolated from hypersaline lakes of Crimea // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2005. V.
55. P. 1817-1826.
29. Hirayama H., Fuse H., Abe M., Miyazaki M., Nakamura T., Nunoura T., Furushima Y., Yamamoto H., Takai K. Methylomarinum vadi gen. nov., sp. nov., a methanotroph isolated from two distinct marine environments // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2013. V. 63. P. 1073-1082
30. Hirayama H., Sunamura M., Takai K., Nunoura T., Noguchi T., Oida H. Culture-dependent and -independent characterization of microbial communities associated with a shallow submarine hydrothermal system occuring within a coral reef off taketomi island,japan//Appl.Environ Microbiol.2007.V73.P.7642-7656.
31. Hiroyuki Iguchi., Hiroya Yurimoto., Yasuyoshi Sakai. Soluble and
particulate methane monooxygenase gene clusters of the type I methanotroph Methylovulum miyakonense HT12. // FEMS Microbiology Letters. V.312.1
November 2010. P.71-76.
32. Lin J.L., Radajewski S., Eshinimaev B.T., Trotsenko Y.A., McDonald I.R., Murrell J.C. Molecular diversity of methanotrophs in Transbaikal soda lake sediments and identification of potentially active populations by stable isotope probing // Environ. Microbiol. 2004. V.6. P1049-1060.
33. Kalyuzhnaya M.G., Khmelenina V.N., Kotelnikova S., Holmquist L., Pedersen K., Trotsenko Y.A. Methylomonas scandinavica sp. nov., a new methanotrophic psychrotrophic bacterium isolated from deep igneous rock ground water of Sweden // Syst.Appl. Microbiol. 1999. V. 22. P. 565-572.
34. Karser H. Uber die Oxydation des Wasserstoffes und des Methans durch Mikroorganismen(the oxidation of hydrogen and methane by microorganisms)// Ztsch. Landw.Versuchsw. in Osterreich.1905.V.8.P.789-792.
35. Knief C., Lipski A., Dunfield P.F. Diversity and activity of methanotrophic bacteria in different upland soils // Appl. Environ. Microbiol.
2003. V. 69. P. 6703-6714
36. Knoblauch, C., O. Spott, S. Evgrafova, L. Kutzbach, and E.-M. Pfeiffer. Regulation of methane production, oxidation and emission by vascular plants and bryophytes in ponds of the northeast Siberian polygonal tundra // J. GEOPHYS. RES. BIOGEOSCI. 2015. № 120. P. 2525-2541.
37. Liebner S., Zeyer J., Wagner D., Schubert C., Pfeiffer E., Knoblauch. Methane oxidation associated with submerged brown mosses reduces methane emissions from Siberian polygonal tundra//Journal of Ecology.2011.99.P.914-922.
38. Matthews E., Fung I. Methane emission from natural wetlands: global distribution, area, and environmental characteristics of sources. // Global Biogeochemical Cycles. 1987. V.1. P. 61-86.
39. Semrau J.D., DiSpirito A.A., Yoon S. Methanotrophs and copper.// FEMS Microbiol. Rev. 2010. V. 34. P. 496-531.
40. Sohngen N.L. Uber bakterien, welche methan ab kohlenstoffnahrung and energiequelle gebrauchen // Parasitenkd. Infectionskr. Abt. - 1906. - No.2.15. - P.513-517.
41. Sokolov Y., A. Trotsenko A., P. Methane consumption in (hyper) saline habitats of Crimea (Ukraine)// FEMS Microbiology Ecology.V.18.I.4. December. 1995.P.299-303.
42. Sorokin D.Y., Jones B.E., Kuenen J.G. (2000). A novel obligately methylotrophic, methane-oxidizing Methylomicrobium species from a highly alkaline environment. Extremophiles. V.4.P.145-155.
43. E. A. G. Schuur E. A. et al. The effect of permafrost thaw on old carbon release and net carbon exchange from tundra // Nature. 2009. -Vol. 459. P. 556¬559.
44. Raghoebarsing A. A., Arjan P. et al. A microbial consortium couples anaerobic methane oxidation to denitrification // Nature. 2006. V. 440. P. 918— 921.
45. Raghoebarsing A.A., Smolders A.J.P., Schmid M.C.,Rijpstra W.I.C., Wolters-Arts M.,Derksen J.M. Methanotrophic symbionts provide carbon for photosynthesis in peat bogs. //Nature. 2005.V.436.P.1153-1156.
46. Ruby Ponnudurai., Manuel Kleiner., Lizbeth Sayavedra. Et al. Metabolic and physiological interdependencies in the Bathymodiolus azoricus symbiosis // Microbial ecology. 2016. V.11.P. 463-477.
47. Theodose T.A., Bowman W.D. Nutrient availability, plant abundance, and species diversity in two alpine tundra communities // Ecology. 1997. V. 78.
48. DROZD J.W., HIGGINS I.J. Energy Coupling in Methylosinus trichosporium Journal of general microbiology.March.1977.P.229-232.
49. Wang F. P., Zhang Y., Chen Y. et al. Methanotrophic archaea possessing diverging methane-oxidizing and electron-transporting pathways // ISME J. 2014. V. 8. P. 1069—1078.
50. Wagner D. A., Gattinger A., Embacher E. M. Methanogenic activity and biomass in Holocene permafrost deposits of the Lena Delta, Siberian Arctic, and its implication for the global methane budget / D. A Wagner, // Global Change Biology. -2007. -Vol. 13(5). -P. 1089-1099.
51. Warneck P. Chemistry of the Natural Atmosphere// N.Y.: Acad. Press.1988. P.757.
52. Whittenbury R., Phillips K.C., Wilkinson J.G. Enrichment, isolation and some properties of methane utilizing bacteria // J. Gen. Microbiol. 1970. V. 61. P. 205-218.



Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ