Помощь студентам в учебе
БИОМАССА И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИКОБИОТЫ ПОЧВ АНТАРКТИДЫ
|
Введение
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.1. ПОЧВЫ АНТАРКТИДЫ, ИХ ТАКСОНОМИЯ И УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ 8
1.2. МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ГРИБЫ АНТАРКТИЧЕСКИХ ПОЧВ И СУБСТРАТОВ 11
1.2.1. ЗАПАСЫ И СТРУКТУРА ГРИБНОЙ БИОМАССЫ В ПОЛЯРНЫХ ПОЧВАХ 11
1.2.2. Таксономическое разнообразие и численность культивируемых микромицетов экстремально холодных местообитаний 13
1.2.3. Дрожжеподобные грибы в экстремально холодных экосистемах 15
1.2.4. Дрожжи в Антарктиде, и их физиологический потенциал 17
1.2.5. Эндемизм микроскопических грибов в Антарктиде 19
1.2.6. Некультивируемые грибы Антарктиды 20
1.3. Экологические и физиологические особенности психрофильных микромицетов 21
1.3.1. Адаптации грибов к низким температурам 21
1.3.2. Вторичные метаболиты психрофильных микромицетов 24
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 26
2.1. Объекты исследования 26
2.1.1. Почвы и грунты 26
Образцы для эксперимента-сукцессии 37
Образцы для извлечения тотальной грибной ДНК 38
2.1.2. Культуры для оценки метаболической активности 38
Культуры для оценки физиологических характеристик 43
2.2. Методы исследований 43
2.2.1. Люминесцентная и световая микроскопия 43
2.2.2. Приготовление препарата грибной ДНК из почвы 44
2.2.3. Проведение количественной ПЦР 44
2.2.4. Эксперимент-сукцессия 45
2.2.5. Микробиологический посев 45
2.2.6. Оценка антагонистической активности микромицетов 46
2.2.7. Оценка ферментативной активности и содержания белка микромицетов 47
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 49
3.1. Запасы и структура грибной биомассы 49
3.2. Изменение структуры грибной биомассы и таксономического состава микромицетов и дрожжей в ходе сукцессии. 59
3.3. Численность копий гена ITS рДНК грибов в антарктических почвах. 69
3.4. Таксономическое разнообразие, численность и экологические характеристики культивируемых микроскопических грибов. 70
3.5. Метаболические характеристики 81
антарктических штаммов микромицетов 81
3.5.1. Антимикробная активность 81
3.5.2. Ферментативная активность 90
3.5.3. Физиологические характеристики антарктических штаммов микроскопических грибов. 93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.1. ПОЧВЫ АНТАРКТИДЫ, ИХ ТАКСОНОМИЯ И УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ 8
1.2. МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ГРИБЫ АНТАРКТИЧЕСКИХ ПОЧВ И СУБСТРАТОВ 11
1.2.1. ЗАПАСЫ И СТРУКТУРА ГРИБНОЙ БИОМАССЫ В ПОЛЯРНЫХ ПОЧВАХ 11
1.2.2. Таксономическое разнообразие и численность культивируемых микромицетов экстремально холодных местообитаний 13
1.2.3. Дрожжеподобные грибы в экстремально холодных экосистемах 15
1.2.4. Дрожжи в Антарктиде, и их физиологический потенциал 17
1.2.5. Эндемизм микроскопических грибов в Антарктиде 19
1.2.6. Некультивируемые грибы Антарктиды 20
1.3. Экологические и физиологические особенности психрофильных микромицетов 21
1.3.1. Адаптации грибов к низким температурам 21
1.3.2. Вторичные метаболиты психрофильных микромицетов 24
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 26
2.1. Объекты исследования 26
2.1.1. Почвы и грунты 26
Образцы для эксперимента-сукцессии 37
Образцы для извлечения тотальной грибной ДНК 38
2.1.2. Культуры для оценки метаболической активности 38
Культуры для оценки физиологических характеристик 43
2.2. Методы исследований 43
2.2.1. Люминесцентная и световая микроскопия 43
2.2.2. Приготовление препарата грибной ДНК из почвы 44
2.2.3. Проведение количественной ПЦР 44
2.2.4. Эксперимент-сукцессия 45
2.2.5. Микробиологический посев 45
2.2.6. Оценка антагонистической активности микромицетов 46
2.2.7. Оценка ферментативной активности и содержания белка микромицетов 47
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 49
3.1. Запасы и структура грибной биомассы 49
3.2. Изменение структуры грибной биомассы и таксономического состава микромицетов и дрожжей в ходе сукцессии. 59
3.3. Численность копий гена ITS рДНК грибов в антарктических почвах. 69
3.4. Таксономическое разнообразие, численность и экологические характеристики культивируемых микроскопических грибов. 70
3.5. Метаболические характеристики 81
антарктических штаммов микромицетов 81
3.5.1. Антимикробная активность 81
3.5.2. Ферментативная активность 90
3.5.3. Физиологические характеристики антарктических штаммов микроскопических грибов. 93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Биогеоценозы Антарктиды - уникальные местообитания, характеризующиеся чрезвычайно суровым климатом и, как следствие, практически полным отсутствием покрытосеменных растений (Barrett et al., 2006). Эти факторы приводят к формированию почв с редуцированным профилем и элиминацией ризосферы (Cowan, 2014) - важной экологической ниши для микроорганизмов. Другая специфика антарктических почв - представленность органического вещества, преимущественно, не гумусом, а отмершими остатками мхов, лишайников, грибов и прокариот (Абакумов, Лупачев, 2012; Горячкин и др., 2012). Хотя в Антарктиде именно микроорганизмы являются основными преобразователями горных пород in situ (Friedmann, 1982; Мергелов и др., 2012), их роль в процессах почвообразования на материке не ясна (Fell et al., 2006).
Установлено, что по численности и обилию доминантными организмами антарктических почв являются грибы (Onofri et al., 2004; Selbmann et al., 2013), изучению которых в этом регионе отведено пока значительно меньше внимания, чем бактериям. Однако запасы и структура биомассы микобиоты в почвах прибрежных оазисов Антарктиды и Субантарктики не известны. Недостаточно данных о физиологии и экологии антарктических штаммов микромицетов, о вкладе микобиоты в формирование почв материка. Из-за длительной географической изоляции, экстремальных климатических условий существуют таксоны прокариот и грибов, характерные только для Антарктиды (Vincent, 2000; Onofri et al., 2004). Часть из них может продуцировать важные для биотехнологии вторичные метаболиты, в том числе антибиотики (Gupta et al., 2015).
В 2010 г. принята государственная программа «Стратегия развития деятельности Российской Федерации в Антарктиде на период до 2020 г. и на более отдаленную перспективу», по которой изучение организмов Антарктиды - одно из приоритетных направлений полярных исследований.
Диссертационная работа посвящена изучению структуры биомассы, разнообразия и метаболической активности микроскопических грибов почв прибрежных оазисов Западной и Восточной Антарктиды, а также Субантарктики.
Цель исследования
Оценка биомассы, таксономического и функционального разнообразия микобиоты в профилях почв и грунтов Антарктиды различного генезиса.
Задачи исследования
1. Оценить показатели обилия микобиоты (биомассу и ее структуру, количество копий гена ITS рДНК грибов, численность культивируемых микромицетов) в профилях почв Антарктиды.
2. Выявить таксономическое разнообразие культивируемых микроскопических грибов и дрожжей антарктических почв различных биотопов, в том числе, с использованием сукцессионного подхода.
3. Охарактеризовать ферментативную и антагонистическую активность штаммов ряда типичных видов микромицетов Антарктиды.
Научная новизна
Осуществлен комплексный микологический анализ почв береговых оазисов Антарктиды. Впервые изучены запасы и структура грибной биомассы, а также оценена численность копий генов ITS рДНК грибов в профилях антарктических почв; дана характеристика таксономического разнообразия культивируемой микобиоты профилей почв материка. Список видового разнообразия грибов Антарктиды пополнен на 15 видов. Проведен скрининг ряда штаммов микромицетов, выделенных из антарктических субстратов, на продуцирование антибиотических веществ и некоторых гидролаз. Определены оптимальные условия и сроки «оживления» образцов почв Антарктиды для выделения наибольшего таксономического разнообразия микроскопических грибов.
Практическая значимость работы
В микологическую коллекцию кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ добавлено 93 штамма микромицетов, выделенных из почв Антарктиды. Установлены оптимальные условия культивирования изолятов микромицетов для изучения метаболизма грибов криогенных экосистем. Полученные в данной работе сведения об антагонистической и ферментативной активности 40 антарктических штаммов могут быть использованы при экстракции из них биотехнологически ценных метаболитов. Выявлены наиболее
благоприятные условия обработки почв и почвоподобных тел экстремально холодных биотопов для выделения максимального количества видов микромицетов и дрожжей. Информация, полученная в результате работы, может быть использована в курсах лекций по экологии микроорганизмов экстремально холодных местообитаний. Данная работа послужила основой для написания автором диссертации учебно-методического комплекса «Микобиота криоаридных экосистем».
Декларация личного участия
Диссертационная работа является результатом исследований автора за период с 2014 по 2018 гг. Автором самостоятельно выполнен основной объем исследований: пробоподготовка образцов; окраска и просмотр препаратов для люминесцентной микроскопии; осуществление эксперимента-сукцессии; выделение тотальной грибной ДНК из антарктических почв и проведение qPCR real time для учета численности ITS рДНК грибов; микробиологические посевы; выделение чистых культур, их закладка в коллекцию на скошенный агар и в криопробирки с глицерином, определение оптимальных условий роста типичных антарктических культур микромицетов; проведение тестов на антагонистическую и ферментную активность с чистыми культурами. Автором сделана обработка и анализ полученных результатов, подготовлен материал для публикации в научных журналах. Также автор спланировал и провел лабораторные эксперименты, обработал полученные данные, правильно интерпретировал полученные результаты, а также написал текст данной работы.
Апробация работы
Материалы работы были представлены и обсуждены на конференциях: «Третий съезд микологов России» (Москва, 2012); «Ломоносов-2014» (Москва, 2014); «Биоразнообразие и экология грибов и грибоподобных организмов Северной Евразии» (Екатеринбург, 2015); «Третий международный микологический форум» (Москва, 2015); «VII съезд Общества почвоведов им. В.В. Докучаева» (Белгород, 2016); «Биология-наука XXI века» (Московская область, Пущино, 2017); «Актуальные вопросы эпидемиологии, диагностики, лечения и профилактики инфекционных и онкологических заболеваний» (Москва, 2017); «Четвертый съезд микологов России» (Москва, 2017); «Почвоведение: горизонты будущего» (Москва, 2017); «Криосфера Земли: прошлое, настоящее и будущее» (Московская область, Пущино, 2017); «Первый микробиологический конгресс» (Московская область, Пущино, 2017); «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2018); «Юбилейная конференция по микологии и микробиологии» (Москва, 2018).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 14 работ: 3 статьи в рецензируемых журналах, входящих в системы «Scopus» и/или «Web of science»; 1 статья - в журнале из списка ВАК и базы данных РИНЦ; 1 статьи - в сборниках научных трудов и 9 тезисов докладов, представленных на научных конференциях.
Не по теме диссертации опубликована 1 статья в рецензируемом журнале, входящем в систему «Scopus»; 1 статья в рецензируемом журнале «Биология моря», входящем в список ВАК и базу данных РИНЦ; 1 статья в сборнике научных трудов «Арктический плавучий университет - 2017»; 12 тезисов докладов, представленных на научных конференциях.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, объектов и методов исследования, результатов и обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, который включает 202 источников. Работа изложена на 125 страницах, содержит 16 рисунков и 15 таблиц.
Благодарности
Автор глубоко благодарен своим научным руководителям, профессорам и докторам биологических наук МГУ Марфениной О.Е. и Степанову А.Л.; членам Российских антарктических экспедиций к.г.н. Мергелову Н.С., к.г.н. Долгих А.В., к.г.н. Зазовской Э.П., к.б.н. Лупачеву А.В. и д.б.н. Абакумову Е.В. за полевой отбор, предоставление образцов и изучение их химических свойств, а также ценные консультации; д.б.н. Садыковой В.С. и к.б.н. Бирюкову М.В. - за помощь в проведении исследований антагонистической и ферментативной активности антарктических штаммов микромицетов. Автор особо признателен сотруднику кафедры биологии почв факультета почвоведения к.б.н. Ивановой А.Е. за содействие в работе, ценные комментарии, моральную помощь и поддержку.
Дорога для диссертанта помощь коллег по кафедре - д.б.н. Лысак Л.В., к.б.н. Максимовой И.А., к.б.н. Качалкина А.В., к.б.н. Грачевой Т.А., а также Данилогорской А.А. и к.б.н. Кудиновой А.Г.; сотрудников Почвенного института имени В.В. Докучаева - к.с.х.н. Кутовой О.В., к.б.н. Семенова М.В., к.б.н. Железовой А.Д., к.б.н. Чернова Т.И., к.с.-х.н. Тхакаховой А.К. за помощь в выделении ITS рДНК грибов из антарктических почв, проведение PCR-real time.
Выполнение работы было поддержано грантом Российского научного фонда №14-50-00029.
Установлено, что по численности и обилию доминантными организмами антарктических почв являются грибы (Onofri et al., 2004; Selbmann et al., 2013), изучению которых в этом регионе отведено пока значительно меньше внимания, чем бактериям. Однако запасы и структура биомассы микобиоты в почвах прибрежных оазисов Антарктиды и Субантарктики не известны. Недостаточно данных о физиологии и экологии антарктических штаммов микромицетов, о вкладе микобиоты в формирование почв материка. Из-за длительной географической изоляции, экстремальных климатических условий существуют таксоны прокариот и грибов, характерные только для Антарктиды (Vincent, 2000; Onofri et al., 2004). Часть из них может продуцировать важные для биотехнологии вторичные метаболиты, в том числе антибиотики (Gupta et al., 2015).
В 2010 г. принята государственная программа «Стратегия развития деятельности Российской Федерации в Антарктиде на период до 2020 г. и на более отдаленную перспективу», по которой изучение организмов Антарктиды - одно из приоритетных направлений полярных исследований.
Диссертационная работа посвящена изучению структуры биомассы, разнообразия и метаболической активности микроскопических грибов почв прибрежных оазисов Западной и Восточной Антарктиды, а также Субантарктики.
Цель исследования
Оценка биомассы, таксономического и функционального разнообразия микобиоты в профилях почв и грунтов Антарктиды различного генезиса.
Задачи исследования
1. Оценить показатели обилия микобиоты (биомассу и ее структуру, количество копий гена ITS рДНК грибов, численность культивируемых микромицетов) в профилях почв Антарктиды.
2. Выявить таксономическое разнообразие культивируемых микроскопических грибов и дрожжей антарктических почв различных биотопов, в том числе, с использованием сукцессионного подхода.
3. Охарактеризовать ферментативную и антагонистическую активность штаммов ряда типичных видов микромицетов Антарктиды.
Научная новизна
Осуществлен комплексный микологический анализ почв береговых оазисов Антарктиды. Впервые изучены запасы и структура грибной биомассы, а также оценена численность копий генов ITS рДНК грибов в профилях антарктических почв; дана характеристика таксономического разнообразия культивируемой микобиоты профилей почв материка. Список видового разнообразия грибов Антарктиды пополнен на 15 видов. Проведен скрининг ряда штаммов микромицетов, выделенных из антарктических субстратов, на продуцирование антибиотических веществ и некоторых гидролаз. Определены оптимальные условия и сроки «оживления» образцов почв Антарктиды для выделения наибольшего таксономического разнообразия микроскопических грибов.
Практическая значимость работы
В микологическую коллекцию кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ добавлено 93 штамма микромицетов, выделенных из почв Антарктиды. Установлены оптимальные условия культивирования изолятов микромицетов для изучения метаболизма грибов криогенных экосистем. Полученные в данной работе сведения об антагонистической и ферментативной активности 40 антарктических штаммов могут быть использованы при экстракции из них биотехнологически ценных метаболитов. Выявлены наиболее
благоприятные условия обработки почв и почвоподобных тел экстремально холодных биотопов для выделения максимального количества видов микромицетов и дрожжей. Информация, полученная в результате работы, может быть использована в курсах лекций по экологии микроорганизмов экстремально холодных местообитаний. Данная работа послужила основой для написания автором диссертации учебно-методического комплекса «Микобиота криоаридных экосистем».
Декларация личного участия
Диссертационная работа является результатом исследований автора за период с 2014 по 2018 гг. Автором самостоятельно выполнен основной объем исследований: пробоподготовка образцов; окраска и просмотр препаратов для люминесцентной микроскопии; осуществление эксперимента-сукцессии; выделение тотальной грибной ДНК из антарктических почв и проведение qPCR real time для учета численности ITS рДНК грибов; микробиологические посевы; выделение чистых культур, их закладка в коллекцию на скошенный агар и в криопробирки с глицерином, определение оптимальных условий роста типичных антарктических культур микромицетов; проведение тестов на антагонистическую и ферментную активность с чистыми культурами. Автором сделана обработка и анализ полученных результатов, подготовлен материал для публикации в научных журналах. Также автор спланировал и провел лабораторные эксперименты, обработал полученные данные, правильно интерпретировал полученные результаты, а также написал текст данной работы.
Апробация работы
Материалы работы были представлены и обсуждены на конференциях: «Третий съезд микологов России» (Москва, 2012); «Ломоносов-2014» (Москва, 2014); «Биоразнообразие и экология грибов и грибоподобных организмов Северной Евразии» (Екатеринбург, 2015); «Третий международный микологический форум» (Москва, 2015); «VII съезд Общества почвоведов им. В.В. Докучаева» (Белгород, 2016); «Биология-наука XXI века» (Московская область, Пущино, 2017); «Актуальные вопросы эпидемиологии, диагностики, лечения и профилактики инфекционных и онкологических заболеваний» (Москва, 2017); «Четвертый съезд микологов России» (Москва, 2017); «Почвоведение: горизонты будущего» (Москва, 2017); «Криосфера Земли: прошлое, настоящее и будущее» (Московская область, Пущино, 2017); «Первый микробиологический конгресс» (Московская область, Пущино, 2017); «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2018); «Юбилейная конференция по микологии и микробиологии» (Москва, 2018).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 14 работ: 3 статьи в рецензируемых журналах, входящих в системы «Scopus» и/или «Web of science»; 1 статья - в журнале из списка ВАК и базы данных РИНЦ; 1 статьи - в сборниках научных трудов и 9 тезисов докладов, представленных на научных конференциях.
Не по теме диссертации опубликована 1 статья в рецензируемом журнале, входящем в систему «Scopus»; 1 статья в рецензируемом журнале «Биология моря», входящем в список ВАК и базу данных РИНЦ; 1 статья в сборнике научных трудов «Арктический плавучий университет - 2017»; 12 тезисов докладов, представленных на научных конференциях.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, объектов и методов исследования, результатов и обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, который включает 202 источников. Работа изложена на 125 страницах, содержит 16 рисунков и 15 таблиц.
Благодарности
Автор глубоко благодарен своим научным руководителям, профессорам и докторам биологических наук МГУ Марфениной О.Е. и Степанову А.Л.; членам Российских антарктических экспедиций к.г.н. Мергелову Н.С., к.г.н. Долгих А.В., к.г.н. Зазовской Э.П., к.б.н. Лупачеву А.В. и д.б.н. Абакумову Е.В. за полевой отбор, предоставление образцов и изучение их химических свойств, а также ценные консультации; д.б.н. Садыковой В.С. и к.б.н. Бирюкову М.В. - за помощь в проведении исследований антагонистической и ферментативной активности антарктических штаммов микромицетов. Автор особо признателен сотруднику кафедры биологии почв факультета почвоведения к.б.н. Ивановой А.Е. за содействие в работе, ценные комментарии, моральную помощь и поддержку.
Дорога для диссертанта помощь коллег по кафедре - д.б.н. Лысак Л.В., к.б.н. Максимовой И.А., к.б.н. Качалкина А.В., к.б.н. Грачевой Т.А., а также Данилогорской А.А. и к.б.н. Кудиновой А.Г.; сотрудников Почвенного института имени В.В. Докучаева - к.с.х.н. Кутовой О.В., к.б.н. Семенова М.В., к.б.н. Железовой А.Д., к.б.н. Чернова Т.И., к.с.-х.н. Тхакаховой А.К. за помощь в выделении ITS рДНК грибов из антарктических почв, проведение PCR-real time.
Выполнение работы было поддержано грантом Российского научного фонда №14-50-00029.
Впервые оценены запасы и охарактеризована структура грибной биомассы почв оазисов Антарктиды. Основной вклад (88-99%) в микробную биомассу изученных типов антарктических почв вносят не бактерии, а грибы. Их наибольшая биомасса (> 700 мкг С/г почвы) отмечена в почвах с поверхностными (эпиэдафическими) органогенными горизонтами в виде моховых/лишайниковых подстилок, где происходит наиболее активное развитие грибного мицелия. Основная часть (70-98%) биомассы микобиота представлена мелкими спорами и дрожжами. Для почв без мохового/лишайникового покрова накопление биомассы грибов происходило в гиполитных подповерхностных горизонтах, экранированных с поверхности «каменной мостовой». В верхних слоях почв этого типа и органогенных горизонтов основная часть мицелия (> 60%) содержит протекторные меланиновые пигменты. Существенное увеличение грибной биомассы за счет развития дрожжей зафиксировано в глееземах на сапропелевых отложениях при субаквальных условиях (до 290.2±27 мкг С/г почвы) и в альго- бактериальном мате на дне озера (920.7±46 мкг С/г почвы). При +5°С доля жизнеспособных пропагул в антарктических образцах выше, чем при +20°С вне зависимости от количества в них органических веществ.
Наибольшая (до 101О/г почвы) численности копий гена ITS рДНК грибов обнаружена в почвах Антарктиды подо мхом, а минимальная (до 108 /г почвы) - в сухих реголитах и «каменных мостовых». Значения этого показателя во всех изученных почвах уменьшались вниз по профилю.
В исследованных почвах и почвоподобных телах Антарктиды численность культивируемой микобиоты колебалась в пределах от 0.8х1О2 до 1.2х104 КОЕ/г почвы. Максимальные значения характерны для подповерхностных горизонтов моховых долин и субаквальных биотопов, а минимальные - для безрастительных биотопов. Большинство выделенных штаммов психротолерантно, значимая часть имеет мицелиально-дрожжевого диморфизм.
Из почв Антарктиды выделено 153 вида грибов, которые относятся к 77 родам из 3 отделов. Отдел Mucoromycota представлен родами Absidia, Mortierella, Mucor, RhizopusиUmbelopsis. Отдел Ascomycota -телеоморфными (Antarctomyces, Thelebolus, Talaromycesи Pseudogymnoascus)и 58 анаморфными родами, среди которых 2 рода - дрожжи (Candida, Debaryomyces), остальные - мицелиальные микромицеты. Наибольшим видовым разнообразием характеризовались роды: Penicillium(27 видов), Phoma (11 видов) Cladosporium (9 видов), Cadophora (8 видов), Aspergillus (7 видов), Thelebolus(5 видов), Alternaria(4 вида). Отдел Basidiomycota представлен только дрожжами 10 родов: Cryptococcus, Filobasidium, Glaciozyma, Goffeauzyma, Hannaella, Leucosporidium, Mrakia, Phenoliferia, Rhodotorula, Vishniacozyma. Определенные по анализу участка ITS рДНК 15 видов микромицетов (7 из них выделены в ходе эксперимента-сукцессии):Cadophoranovi-eboraci, Coniothyrium glomeratum, Cryptendoxyla hypophloia, Eurotium niveoglaucum, Lecanicillium fungicola, Microascus cinereus, Microsphaeropsis olivacea, Monocillium nordinii, Oedocephalum nicotianae, Ophiocordyceps sinensis, Simplicillium aogashimaense, Sympodiomycopsis kandeliae, Paraphoma fimeti, Periconia igniaria, Peyronellaea calorpreferensранее не отмечены микологами в Антарктиде. Также выявлено 26 различных по морфологии стерильных, часто дрожжеподобных мицелиев неопределенного систематического положения ввиду их сложной культивации.
Количество видов в индивидуальных образцах варьировало от 2 до 9. Наибольшее видовое разнообразие отмечено в бедных органическим веществом почвах («каменных мостовых», реголитах, «безгумусных почвах» и др.). В почвах под развитым мохово-лишайниковым покровом число видов составляло не более 2-5, большая часть которых являлись доминантами.
В долинах с моховым и/или лишайниковым покровом преобладали грибы с каротиновыми и/или хиноновыми пигментами родов: Ascochyta, Aureobasidium, Penicillium, Phoma, Rhodotorula, Thelebolus.Присутствие мукоромицетов (Absidia, Mucor, Rhizopus)зарегистрировано только в почвах подо мхом. Биотопы с низким количеством органических веществ («каменные мостовые», «безгумусные почвы» и др.) содержали, преимущественно, меланизированные культуры: Alternaria, Aspergillus, Cadophora, Cladophialophora, Cladosporium, а также стерильные мицелии. В аквальных биотопах доминировали диморфные и дрожжевые формы: Antarctomyces, Hyphozyma, Goffeauzyma, Geotrichum, Phoma, Thelebolus. В субаквальных биотопах глееземов и грунтах со дна озер отмечали большую численность дрожжей (Candida davisiana, G. gilvescensи др.) и низкое обилие мицелиальных грибов. Лишь единично встречались целлюлозолитические грибы родов Trichodermaи Trichurus.
Видовое разнообразие культивируемых микромицетов увеличивалось в процессе всего эксперимента сукцессии, однако наибольший прирост новых видов происходил в первые 14 суток эксперимента. Большее влияние на численность и разнообразие видов оказывала температура культивирования посевов, а не инкубации почвы. При инкубации чашек Петри с посевами при +25°С в обеих почвах доминировали эвритопные виды, а при +5°С - психротолерантные Thelebolus microsporusи дрожжи Goffeauzyma gilvescens.
Низкие уровни численности КОЕ микромицетов и дрожжей (около 0.8x102 КОЕ/г почвы) отмечали в почвах без органических остатков, в «каменных мостовых» и реголитах. Содержание пропагул культивируемых грибов выше на порядок в глееземах и озерных грунтах - 7.8x103 КОЕ/г почвы, где выявлено много дрожжей. Максимальная численность грибных КОЕ выявлена в почвах подо мхом и в оторфованных горизонтах - до 1.2x104 КОЕ/г почвы. Наличие мохового-лишайникового покрова служит увеличению только численности, но не видового разнообразия грибов. Численность КОЕ культивируемых грибов вниз по профилю, как и содержание биомассы микобиоты, была больше на порядок в подповерхностных (103-104 КОЕ/г почвы), а не в верхних горизонтах (102-103 КОЕ/г почвы) и снижалась с глубиной (0.8-8.7 x 102 КОЕ/г почвы).
Часть выделенных изолятов - психротолеранты или психрофилы, так как выделены при +5ОС. Среди них преобладали, по-видимому, аборигенные штаммы родов: Antarctomyces, Cadophora, Cladosporium, Cryptococcus, Hyphozyma, Goffeauzyma, Phoma, Thelebolus.
Три четверти исследованных антарктических штаммов микромицетов подавляют рост B. subtilis ATCC 6633. Фунгицидная активность в отношении A. niger INA 00760 выявлена у 42% исследованных штаммов. Их большая часть имела умеренную антибиотическую активность. Высокой бактерицидной и фунгицидной активностью обладала меньшая часть (4%) от всех штаммов, подвергшихся скринингу. Значительная доля активных изолятов выделена из богатых органическими веществами субстратов оазиса Холмы Ларсеманн (ст. Прогресс) с наиболее суровыми климатическими условиями, по сравнению с другими местами отбора антарктических почв.
Почти 77% тестируемых антарктических микромицетов подавляло рост (умеренная и низкая активности) грамположительных бактерий и актиномицетов, выделенных из субстратов Антарктиды. Большее ингибирование роста антарктических штаммов бактерий фиксировали от блоков чистых культур, чем от экстрактов этилацетатом культуральных жидкостей. Характерные антарктические виды, представленные штаммами Antarctomyces psychrotrophicus204 и Hyphozyma variabilis218, имели, преимущественно, редкие в природе гидрофильные антибиотические вещества, которые в значительной степени подавляли B. subtilis ATCC 6633, но не ингибировали A. niger INA.
Максимально эффективный гидролиз ФДА проявили штаммы характерных для Антарктиды видов - Hyphozyma variabilis218 (51 нмоль ФДА/г
мицелияхчас) и Thelebolus ellipsoideus210 (29 нмоль ФДА/г мицелияхчас). Активность целлюлаз этих изолятов и Phoma violacea214 была ниже (от 24 - 40 мкмоль глюкозы/г), чем у эвритопных видов (до 89 мкмоль глюкозы/г). Большие значения целлюлолитической активности у всех изолятов отмечали при +5°С, чем при +25°С. Ни у одного из тестируемых антарктических штаммов не обнаружена лакказная и фенолоксидазная активность.
Наибольшая (до 101О/г почвы) численности копий гена ITS рДНК грибов обнаружена в почвах Антарктиды подо мхом, а минимальная (до 108 /г почвы) - в сухих реголитах и «каменных мостовых». Значения этого показателя во всех изученных почвах уменьшались вниз по профилю.
В исследованных почвах и почвоподобных телах Антарктиды численность культивируемой микобиоты колебалась в пределах от 0.8х1О2 до 1.2х104 КОЕ/г почвы. Максимальные значения характерны для подповерхностных горизонтов моховых долин и субаквальных биотопов, а минимальные - для безрастительных биотопов. Большинство выделенных штаммов психротолерантно, значимая часть имеет мицелиально-дрожжевого диморфизм.
Из почв Антарктиды выделено 153 вида грибов, которые относятся к 77 родам из 3 отделов. Отдел Mucoromycota представлен родами Absidia, Mortierella, Mucor, RhizopusиUmbelopsis. Отдел Ascomycota -телеоморфными (Antarctomyces, Thelebolus, Talaromycesи Pseudogymnoascus)и 58 анаморфными родами, среди которых 2 рода - дрожжи (Candida, Debaryomyces), остальные - мицелиальные микромицеты. Наибольшим видовым разнообразием характеризовались роды: Penicillium(27 видов), Phoma (11 видов) Cladosporium (9 видов), Cadophora (8 видов), Aspergillus (7 видов), Thelebolus(5 видов), Alternaria(4 вида). Отдел Basidiomycota представлен только дрожжами 10 родов: Cryptococcus, Filobasidium, Glaciozyma, Goffeauzyma, Hannaella, Leucosporidium, Mrakia, Phenoliferia, Rhodotorula, Vishniacozyma. Определенные по анализу участка ITS рДНК 15 видов микромицетов (7 из них выделены в ходе эксперимента-сукцессии):Cadophoranovi-eboraci, Coniothyrium glomeratum, Cryptendoxyla hypophloia, Eurotium niveoglaucum, Lecanicillium fungicola, Microascus cinereus, Microsphaeropsis olivacea, Monocillium nordinii, Oedocephalum nicotianae, Ophiocordyceps sinensis, Simplicillium aogashimaense, Sympodiomycopsis kandeliae, Paraphoma fimeti, Periconia igniaria, Peyronellaea calorpreferensранее не отмечены микологами в Антарктиде. Также выявлено 26 различных по морфологии стерильных, часто дрожжеподобных мицелиев неопределенного систематического положения ввиду их сложной культивации.
Количество видов в индивидуальных образцах варьировало от 2 до 9. Наибольшее видовое разнообразие отмечено в бедных органическим веществом почвах («каменных мостовых», реголитах, «безгумусных почвах» и др.). В почвах под развитым мохово-лишайниковым покровом число видов составляло не более 2-5, большая часть которых являлись доминантами.
В долинах с моховым и/или лишайниковым покровом преобладали грибы с каротиновыми и/или хиноновыми пигментами родов: Ascochyta, Aureobasidium, Penicillium, Phoma, Rhodotorula, Thelebolus.Присутствие мукоромицетов (Absidia, Mucor, Rhizopus)зарегистрировано только в почвах подо мхом. Биотопы с низким количеством органических веществ («каменные мостовые», «безгумусные почвы» и др.) содержали, преимущественно, меланизированные культуры: Alternaria, Aspergillus, Cadophora, Cladophialophora, Cladosporium, а также стерильные мицелии. В аквальных биотопах доминировали диморфные и дрожжевые формы: Antarctomyces, Hyphozyma, Goffeauzyma, Geotrichum, Phoma, Thelebolus. В субаквальных биотопах глееземов и грунтах со дна озер отмечали большую численность дрожжей (Candida davisiana, G. gilvescensи др.) и низкое обилие мицелиальных грибов. Лишь единично встречались целлюлозолитические грибы родов Trichodermaи Trichurus.
Видовое разнообразие культивируемых микромицетов увеличивалось в процессе всего эксперимента сукцессии, однако наибольший прирост новых видов происходил в первые 14 суток эксперимента. Большее влияние на численность и разнообразие видов оказывала температура культивирования посевов, а не инкубации почвы. При инкубации чашек Петри с посевами при +25°С в обеих почвах доминировали эвритопные виды, а при +5°С - психротолерантные Thelebolus microsporusи дрожжи Goffeauzyma gilvescens.
Низкие уровни численности КОЕ микромицетов и дрожжей (около 0.8x102 КОЕ/г почвы) отмечали в почвах без органических остатков, в «каменных мостовых» и реголитах. Содержание пропагул культивируемых грибов выше на порядок в глееземах и озерных грунтах - 7.8x103 КОЕ/г почвы, где выявлено много дрожжей. Максимальная численность грибных КОЕ выявлена в почвах подо мхом и в оторфованных горизонтах - до 1.2x104 КОЕ/г почвы. Наличие мохового-лишайникового покрова служит увеличению только численности, но не видового разнообразия грибов. Численность КОЕ культивируемых грибов вниз по профилю, как и содержание биомассы микобиоты, была больше на порядок в подповерхностных (103-104 КОЕ/г почвы), а не в верхних горизонтах (102-103 КОЕ/г почвы) и снижалась с глубиной (0.8-8.7 x 102 КОЕ/г почвы).
Часть выделенных изолятов - психротолеранты или психрофилы, так как выделены при +5ОС. Среди них преобладали, по-видимому, аборигенные штаммы родов: Antarctomyces, Cadophora, Cladosporium, Cryptococcus, Hyphozyma, Goffeauzyma, Phoma, Thelebolus.
Три четверти исследованных антарктических штаммов микромицетов подавляют рост B. subtilis ATCC 6633. Фунгицидная активность в отношении A. niger INA 00760 выявлена у 42% исследованных штаммов. Их большая часть имела умеренную антибиотическую активность. Высокой бактерицидной и фунгицидной активностью обладала меньшая часть (4%) от всех штаммов, подвергшихся скринингу. Значительная доля активных изолятов выделена из богатых органическими веществами субстратов оазиса Холмы Ларсеманн (ст. Прогресс) с наиболее суровыми климатическими условиями, по сравнению с другими местами отбора антарктических почв.
Почти 77% тестируемых антарктических микромицетов подавляло рост (умеренная и низкая активности) грамположительных бактерий и актиномицетов, выделенных из субстратов Антарктиды. Большее ингибирование роста антарктических штаммов бактерий фиксировали от блоков чистых культур, чем от экстрактов этилацетатом культуральных жидкостей. Характерные антарктические виды, представленные штаммами Antarctomyces psychrotrophicus204 и Hyphozyma variabilis218, имели, преимущественно, редкие в природе гидрофильные антибиотические вещества, которые в значительной степени подавляли B. subtilis ATCC 6633, но не ингибировали A. niger INA.
Максимально эффективный гидролиз ФДА проявили штаммы характерных для Антарктиды видов - Hyphozyma variabilis218 (51 нмоль ФДА/г
мицелияхчас) и Thelebolus ellipsoideus210 (29 нмоль ФДА/г мицелияхчас). Активность целлюлаз этих изолятов и Phoma violacea214 была ниже (от 24 - 40 мкмоль глюкозы/г), чем у эвритопных видов (до 89 мкмоль глюкозы/г). Большие значения целлюлолитической активности у всех изолятов отмечали при +5°С, чем при +25°С. Ни у одного из тестируемых антарктических штаммов не обнаружена лакказная и фенолоксидазная активность.