Психротолерантные актиномицеты в наземных экосистемах различных климатических зон
Численность психротолерантных актиномицетов составляет в почвах и растительных субстратах тысячи и сотни тысяч КОЕ/г субстрата, достигая наиболее высоких значений в местообитаниях с высоким содержанием органического вещества и постоянно низкой температурой. Количество психротолерантных актиномицетов достоверно снижается в почвах южных климатических зон по сравнению с северными. Доля… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Обзор литературы
- 1. 1. Понятие о психрофильных и психротолерантных микроорганизмах
- 1. 2. Физиолого-биохимические механизмы адаптации микроорганизмов к низким температурам
- 1. 3. Распространение психрофильных актиномицетов в природных экосистемах
- 1. 4. Микробные комплексы почв северных территорий
- 1. 5. Прогнозы изменений активности микробных сообществ и углеродного баланса северных почв в условиях глобального потепления
- Глава 2. Объекты и методы
- 2. 1. Объекты исследования
- 2. 2. Методы исследования
- Глава 3. Результаты исследования
- 3. 1. Численность и таксономическая структура психротолерантных и мезофильных актиномицетных комплексов в почвах разных климатических зон
- 3. 2. Численность и таксономическая структура психротолерантных актиномицетных комплексов в исследованных растительных субстратах экосистем различных климатических зон
- 3. 3. Динамика длины мицелия психротолерантных актиномицетов в ходе сукцессии, инициированной увлажнением почв, контрастных по температурным режимам
3.4. Исследование прокариотных микробных сообществ почв и растительных субстратов методом гибридизации in situ с помощью 16S rRNA специфичных олигонуклеотидных зондов, определяющих представителей филогенетической группы Actinobacteria.
3.5. Исследование таксономической структуры психротолерантного прокариотного микробного сообщества криозема палево-метаморфизированого.
3.6. Зависимость радиальной скорости роста колоний актиномицетов, выделенных из почв и растительных субстратов наземных экосистем разных климатических зон.
3.7. Экофизиологические свойства психротолерантных актиномицетов, выделенных из почв разных климатических зон.
Глава 4. Обсуждение результатов.
Выводы.
Список литературы
- Абызов С.С., Филиппова С. Н., Кузнецов В Д. Nocardiopsis antarcticus -новый вид актиномицета, выделенный из толщи ледника Центральной Антарктики // Изв. АН СССР. Сер. биол. 1983. № 4. С. 559−569
- Алтон JI.B. Адаптация организмов к условиям Крайнего Севера. Тезисы докладов Всесоюзного совещания, Таллин, 27−30 ноября, 1984. Таллин, 1984. 13−14
- Берестовская Ю.Ю., Васильева Л. В., Полякова A.B., Дедыш С. Н., Заварзин Г. А. Экология и биоразнообразие микробных сообществ природных и техногенных регионов и пути их решения// Материалы Международной конференции. Апатиты, 2004.С.7−8
- Богатырев Л.Г. О некоторых географических закономерностях формирования подстилок в лесных экосистемах // География и природные ресурсы. № 4. 1990. С. 91−98.
- Васильевская В.Д. Почвообразование в тундрах Средней Сибири. М.: Наука. 1980. С. 53−57
- Вяткина Е.П. Некоторые свойства лесных и огородных почв Большого Соловецкого острова. Дипломная работа. М., МГУ. 2010
- Гаузе Г. Ф., Преображенская Т. П., Свешникова М. А., Терехова Л. П., Максимова Т. С. Определитель актиномицетов. М., «Наука». 1983. С. 244
- Головченко A.B., Тихонова Е. Ю., Звягинцев Д. Г. Численность, биомасса, структура, и активность микробных комплексов низинных и верховых торфяников // Микробиология. 2007. Том 76. № 5. С. 711−719
- Горленко М.В., Кожевин П. А. Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ // М.: МАКС Пресс, 2005. 88 с.
- Горячкин C.B., Семиколенных A.A. Почвенный покров Пинежского заповедника // Структура и динамика природных компонентов Пинежского заповедника (северная тайга ЕТР, Архангельская область).
- Биоразнообразие и георазнообразие в карстовых областях. Архангельск, 2000. С. 56−6711 .Димо В. Н. Тепловой режим почв СССР. М.: Космос. 1972. 360 с
- Добровольский Г. В., Урусевская И. С., Розов H.H. Карта почвенно-географического районирования СССР для высших учебных заведений. М 1:8 ООО ООО. М.: ГУГК, 1983.
- Ермилова Е.В. Молекулярные аспекты адаптации прокариот. СПб: Изд-во С.-Петербургского университета. 2007.
- Заварзин Г. А. Лекции по природоведческой микробиологии. М.: Наука. 2003.
- Заварзин Г. А., Кудеяров В. Н. Почва как главный источник углекислоты и резервуар органического углерода на территории России // Вестник РАН. 2006. № 76(1). С. 14−29.
- Звягинцев Д.Г., Зенова Г. М., Судницын И. И., Дорошенко Е. А. Способность почвенных актиномицетов развиваться при экстремально низкой влажности // Доклады Академии Наук. 2005. Т. 405. № 5. С. 702−704
- Зенова Г. М., Звягинцев Д. Г. Экологический статус актиномицетов рода Micromonospora II Почвоведение. 1997. № 3. С. 376−383
- Зенова Г. М., Грядунова A.A., Дорошенко Е. А., Лихачева Т. Н., Початкова Т. Н., Судницын H.H., Звягинцев Д. Г. Влияние влажности на жизнедеятельность актиномицетов в низинной торфяной почве // Почвоведенье. 2007. № 5. С. 616−621
- Зенова Г. М., Дуброва М. С., Звягинцев Д. Г. Структурно-функциональные особенности комплексов почвенных психротолерантных актиномицетов // Почвоведение. 2010. Т. 43. № 4. С. 482−487
- Зенова Г. М., Лысенко A.M., Манучарова H.A., Курапова А. И., Дуброва М. С. Таксономическая и функциональная структура психротолерантных и термотолерантных комплексов почвенных актиномицетов // Теоретическая и прикладная экология. 2008. № 3. С. 66−72
- Калакуцкий Л.В., Агре Н. С. Развитие актиномицетов. М.: Наука. 1977. 286 с103
- Классификация и диагностика почв России. М.: Ойкумена. 2004. 314 с.
- Ковалев Н.Г., Поздняков А. И., Мусекаев Д. А., Позднякова JI.A. Торф, торфяные почвы, удобрения. М.: Изд-во ВНИИМЗ. 1998. 239 с.
- Кожевин П.А. Микробные популяции в природе. М.: Изд-во МГУ. 1989. 170 с.
- Куличевская И. С., Белова С. Э., Кевбрин В. В., Дедыш С. Н., Заварзин Г. А. Анализ бактериального сообщества, развивающегося при разложении сфагнума // Микробиология М. 2007. Том 76. № 5. С. 702−710
- Кухаренко О. С. Структура бактериальных сообществ криогенных почв Ямала. Дипломная работа. М., МГУ. 2007. С. 56
- Лысак JI.B., Добровольская Т. Г., Скворцова И. Н. Методы оценки бактериального разнообразия почв и идентификации почвенных бактерий. М.: Изд-во Московского Университета. 2003. С. 130
- Манучарова H.A. Молекулярно-биологические аспекты исследований в экологии и микробиологии. М.: Изд-во «Университет и школа». 2010. 47 с.
- Марченко С.А., Панкратов Т. А., Горленко М. В., Кожевин П. А. Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ в почве // Вестник Моск. Ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2005. № 2. С. 44−48
- Маслов М.Н., Макаров М. И. Органическое вещество почв горной тундры северной Фенноскандии // Вестник Моск. Ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2013. № 3. С. 3−7
- Методы почвенной микробиологии и биохимии. Под ред. Д. Г. Звягинцева. МГУ. 1991
- Определитель бактерий Берджи. Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита, Дж. Стейли, С. Уилимса. Москва. Мир. 1997
- Панкратов Т.А., Белова С. Э., Дедыш С. Н. Оценка филогенетического разнообразия прокариотных микроорганизмов в сфагновых болотах с использованием метода FISH // Микробиология. 2005. Т.74. № 6. С. 831−837
- Панкратов Т.А., Дедыш С. Н., Заварзин Г. А. Ведущая роль Actinobacteria в процессах аэробной деструкции целлюлозы в сфагновых болотах // Докл. РАН. 2006. Т. 410. С. 546−567
- Паринкина О.М. Микрофлора почв подзоны арктических тундр Таймыра // Почвоведение. 1984. № 9. С. 61−69
- Паринкина О.М. Микрофлора тундровых почв. Ленинград: Наука. 1989. 159 с.
- Полянская Я.М., Головченко A.B., Звягинцев Д. Г. Микробная биомасса в почвах // Доклады Академии Наук. 1995. Т. 344. № 6. С. 846−848
- Скрынникова И.Н. Почвенные процессы в торфяных окультуренных почвах. М.: Изд. Академии наук СССР. 1961. 228 с.
- Современная микробиология. Прокариоты. Под ред. Й. Ленгера, Г. Древса и Г. Шлегеля. М.: Мир. 2005. Т1. С. 258
- Степанов А.Л., Лысак Л. В. Методы газовой хроматографии в почвенной микробиологии. М.: МАКС Пресс, 2002. 86 с.
- Степанова A.B. Структура, состояние и динамика почвенно-растительного покрова Чугского заказника и его трансформация в результате антропогенной деятельности. Дипломная работа. М., МГУ. 2010. 70 с.
- Andersson A.M., Mweiss N., Rainog F., Salking a Salonen M.S. Dust borm bacteria in animal sheds, shools and children’s day care centres // J. Appl. Microb. 1999. V. 86. № 4. P. 622−634.
- Amann R.I., Krunholz L., Stahl D.A. Fluorescent-oligonucleotide probing of whole cells for determinative, phylogenetic and environmental studies in microbiology // J. Bacterid., 1990. V. 172. P. 762−770.
- Amann R.I., Ludwig W., Schleifer K.-H. Phylogenetic identification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation // Microbiol. Rev. 1995. V. 59. P. 143−169.
- Bouwman A.F. Exchange of greenhouse gases between terrestrial ecosystems and the atmosphere // Soils and the greenhouse effect. John Wiley and Sons Ltd. Chichester. 1990.
- Cao Y., Jiang Y., Xu L. Diversity and bioactivity ananlysis of actinomycetes isolated from grand Shangri-la soil I I Wei Sheng Wu Xue Bao. 2009. 49 № 1. 105−109
- Clocksin K.M., Jung D.O., Madigan M.T. Cold-active chemoorganotrophic bacteria from permanently ice-covered lake Hoare, McMurdo dry Valleys, Antarctica // Applied and Environmental Microbiology. 2007. P. 3077−3083
- DAmico S., Collins T., Marx J.-C. et al. Psycrophilic microorganism: challenges for life // EMBO reports. 2006. Vol. 7. P. 385−389
- Davidson E.A., Janssens I.A. Temperature sensitivity of soil carbon decomposition and feedbacks to climate change // Nature. 2006. № 440. P. 165 173
- Deming J. W. Psychrophiles and polar regions // Curr. Opin. Microbiol. 2002. Vol. 5. P. 301−309
- Dorrepaal E., Toet S., Logtestijn R.S.P., Swart E., van de Weg M.J., Callaghan T.V., Aerts R. Carbon respiration from subsurface peat accelerated by climate warming in the subarctic // Nature. 2009. № 460. P. 616−620
- Edwards U., Rogall T., Bloeker H., Ende M.D., Boeettge E.C. Isolation and direct complete nucleotide determination of entire genes, characterization of gene coding for 16S ribosomal RNA // Nucl. Acids Res. 1989. Vol. 17. P. 78 437 853
- Ermolenko D.N., Makhatadze G.I. Bacterial cold-shock proteins // Cell Mol. Life Sc. 2002. Vol. 59. P. 293−1913
- Fang, C. Smith P., Smith J.U. Is resistant soil organic matter more sensitive to temperature then the labile organic matter? // Biogeosci. Discuss. 2005. № 2. P. 725−735
- Fang, C., Smith, P., Moncrieff, J. B., Smith, J. U. Similar response of labile and resistant soil organic matter pools to changes in temperature // Nature. 2005. № 433. P. 57−59
- Feller G., Gerday C. Psychrophilic enzymes: hot topics in cold adaptation// Nat.
- Rev. Microbiol. 2003. Vol. 1. P. 200−208
- Gershenson A., Bader N.E., Cheng W. Effects of substrate availability on the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition // Global Change Biology. 2009. № 15. P. 176−183
- Gesheva V. Distribution of psychrophilic microorganisms in soils of Terra Nova ^ Bay and Edmonson Point, Victoria Land and their biosynthetic capabilities //
- Polar Biol. 2009. Vol. 32. P. 1287−1291
- Gonzales I., Ayuso-Sacido A., Anderson A., Genilloud O. Actinomycetes isolated from lichens: Evaluation of their diversity and detection of biosynthetic gene sequences // FEMS Microbiology Ecology. 2005. Vol. 54. P. 401−415
- Gounot A.-M. Psychrophilic and psychrotrophic microorganisms//Experientia. 1986. V 42(1−12). P 1192−1197
- Gow IA., Mills F. l Pragmatic criteria to distinguish psychrophiles and psychrotrophs in ecological systems // Appl. and Environmental Microbiology. 1984. NQ1. Vol. 47. P.213−215
- Graumann P., Marahiel M.A. Some like it cold: response of microorganisms to cold shok // Arch. Microbiol. 1996. Vol. 166. P. 293−300
- Groenigen K.J., Osenberg C. W., Hungate B.A. Increased soil emissions of potent greenhouse gases under increased atmospheric CO2 11 Nature. 2011. № 475. P. 214−218
- Groth I., Saiz-Jimenez C. Actinomycetes in Hypogean Environments // Geomicrobiology Journal. 1999. № 16. P. 1−8
- Hakvag S., Fjervik E., Josefsen K.D., Ian E., Ellingsen T.E., Zotchev S.B. Characterization of Streptomyces spp. isolated from the sea surface microlayer in the Trondheim Fjord, Norway// Mar Drugs. 2008. Vol. 6(4). P. 620−635
- He J.Q., Wu Y. F., Zhang G. J. Activity and ecological distribution of actinomyces from soil in the southeastern of Tibet // Wei Sheng Wu Xue Bao. 2006. Vol. 46(5). P. 773−780
- Helmke E., Weyland H. Psychrophilic versus psychrotolerant bacteria -occurrence and significance in polar and temperate marine habitats // Cell. Mol. Biol. 2004. Vol. 50. P. 553−561
- A. Holland E.A., Neff J.C., Townsend A.R., McKeown B. Uncertainties in the temperature sensitivity of decomposition in tropical and subtropical ecosystems: Implications for models // Glob. Biogeochem. Cycles. 2000. № 14. P. 1137−1151
- Jiang C., Xu L. Actinomycete diversity in unusual habitats // Actinomycetes. 1993. Vol. 4(2). P. 47−54
- Jiang C.L., Xu L.H. Diversity of aquatic Actinomycetes in lakes of in Middle platen, Yunnan, China // Appl. Environ. Microbiol. 1996. Vol. 62. Yss. 1. P. 249−253
- Jin X., Xu L. H, Mao P.H., Hseu T.H., Jiang C.L. Description of Saccharomonospora xijiangenesis sp. nov. based on chemical and molecular classification//Intern. J. Syst. Bacterial. 1998. Vol. 48. P. 1095−1099
- Knorr W., Prentice I.C., House J.I., Holland E.A. Long-term sensitivity of soil carbon turnover to warming // Nature. 2005. № 433. P. 298−301
- Li W-J, Zhang L-P., Xu P., CuiX-L., Lu Z-T., Xu L-H., Jiang C-L. Streptomyces beijiangensis sp. nov., a psychrotolerant actinomycete isolated from soil in China // I.J. of systematic and evolutionary microbiology. 2002. Vol. 52. P. 1695−1699
- Lipson D.A., Schmidt S.K. Seasonal changes in an Alpine soil bacterial community in the Colorado Rocky // Mountainsl I Appl. and Environ. Microbiol. 2004. Vol. 70(5). P. 2867−2879
- Luo Y., Wan S., Hui D., Wallace L.L. Acclimatization of soil respiration to warming in a tall grass prairie // Nature. 2001. № 622. P. 622−625
- Lonhienne T., Gerday C., Feller G. Psychrophilic enzymes: revisting the thermodynamic parameters of activation may explain local flexibility // Biochim. Biophys. Acta. 2000. Vol. 1543. P. 1−10
- Mannisto M.K., Hagblom MM Characterization of psychrotolerant heterotrophic bacteria from Finnish Lapland // J. Syst. Appl. Microbiol. 2006. Vol. 29(3). P. 229−272
- Meier H., Amann R., Ludwig W., Schleifer K.-H. Specific oligonucleotide probes for in situ detection of a major group of gram-positive bacteria with low DNA G+C content // Syst. Appl. Microbiol. 1999. Vol. 22. P. 186−196
- Melillo J.M., Steudler P.A., Aber J.D., Newkirk K., Lux H" Bowles F.P., Catricala C., Magill A., Ahrens T., Morrisseaul S. Soil warming and carbon-cycle feedbacks to the climate system // Science. 2002. № 298. P. 2173−2175
- Mevs U., Stackebrant E., Sc human P., Galliowski C. A., Hirsch P.
- Modestobacter multisepatus gen. nov., sp. novoo, a budding actinomycete from soil of the Asgard Range (Transantarctic Mountains) // I Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2000. Vol. 50. Pt 1. P. 337−373
- Morita R. Y. Psychrophilic bacteria // Bacteriol. Rev. 1975. Vol. 39. P. 144−167
- Moyer C.L., Morita R.Y. Psychrophiles and psychrotrophs // Encyclopedia of life sciecnes. 2007. John Wiley & Sons. Ltd. www.els.net
- Neef A., Amann R., Schlesner H., Schleifer K.-H. Monitoring a widespread bacterial group: in situ detection of Planctomycetes with 16S rRNA-targeted probes // Microbiology. 1998. Vol. 144. P. 3257−3266
- Pascal Drouin, Danielle Prevost, Hani Antoun Physiological adaptation to low temperatures of strains of Rhizobium leguminosarum bv. viciae associated with Lathyrus spp. IIFEMS Microbiology Ecology. 2000. Vol. 32(2). P. 111−120
- Phadtare S., Alsina J., Inouye M. Cold-shock response and cold-shock proteins // Current opinion in microbiology. 1999. Vol. 2(2). P. 175−180
- Prabahar V. Pseudonacardia antarctica sp. novo an Actinomycetes from McMurdo Dry Valleys//Antarctical Syst. Appl. Microbiol. 2004. Vol. 27. P. 66−71
- Priscu J. C., Adams E. E., Lions W. B., Voytek M. A., Mogk D. W, Brown R. L., McKay C. D., Welch K A., Wolf C. F., Kirshtein J. D., Avci R. Geomicrobiology of subglacial ice above Lake Vostok // Antarcticall Science. 2000. Vol. 286. P. 2141−2144
- Ravenschlag K, Sahm K, Amann R. Quantitative molecular analysis of the microbial community in marine arctic sediments (Svalbard) // Appl. Environ. Microbiol. 2001. № 67. P. 387−395
- Roller C., Wagner M., Amann R., Ludwig W, Schleifer K-H. In situ probing of Gram-positive bacteria with high DNA G+C content using 23 S rRNA targeted oligonucleotides // Microbiology. 1994. Vol. 140. P. 2849−2858
- Roth N.H., Wheaton R.B. Continuity of psychrophilic and mesophilic growth characteristics in the genius Arthrobacter // J. Bacteriology. 1962. Vol. 83 P. 551−555
- Rothschild L.J., Manchinetti R.Z. Life in extreme environments // Nature. 2001. Vol.409. P. 1092−1104
- Russel N.J. Molecular fdaptations in psychrophilic Bacteria: Potential for biotechnological applications // Advances Biochemical Engineering. 1998. Vol. 6. P. 84−93
- Russel N.J. Toward a molecular understanding of cold activity of enzymes from psychrophiles // Extremophiles. 2000. Vol. 4. P. 83−90
- Selbmann L., Zucconi L., Ruisi S., Grube M., Cardinale M., Onofri S. Culturable bacteria associated with Antarctic lichens: affiliation and psychrotolerance // Polar Biol. 2010. Vol. 33. P. 71−83
- Sheridan P.P., Loveland-Curtze J., Miteva V.l., Brenchley J.E. Rhodoglobus vestalii gen. nov., sp. nov., a novel psychrophilic organism isolated from an Antarctic Dry Valley lake // Inter. J. System. Evol. Microbiol. 2003. Vol. 53. P. 985−994
- Shindell D.T., Walter B.P., Faluvegi G. Impacts of climate change on methane ^ emissions from wetlands // Geophysical research letters. 2004. Vol. 31. L21202
- Shmidt S.K., Lipson D.A. Microbial growth under the snow: Implications for nutrient and allelochemical availability in temperate soils // Plant And Soil. 2004. Vol. 259 (1−2). P. 1−7
- Smalas A.O., Leiros H.K., Os V., Willassen N.P. Cold adapted enzymes// Biotechnol. Annu. Rev. 2000. Vol. 6. PI-57
- Sullivan L.A., Weightman A.J., Fry J.C. New degenerate Cytophaga
- Flexibacter-Bacteroides-sipecific 16S ribosomal DNA-targeted oligonucleotide112probes reveal high bacterial diversity in river taff epilithon// Appl. Environ. Microbiol, 2001. V. 68. P. 201−210
- Thieringer H.A., Jones P.G., Inouye M. Cold shock and adaptation // Bioessays. 1998. Vol. 20. P. 49−57
- Wang Q.L., Cao G.M., Jiang W.B., Zhang Y.S. Stady on actinomyces population of alpine meadow soil in Qinghai // Wei Sheng Wu Xue Bao. 2004. № 44(6). P. 733−736
- Williams S.T., Lanning S., Wellington E.M.H. Evcology of actynomyces // The Biology of the Actinomycetes. M. Goodfellar, M. Mordarski, S.T. Williams (eds) Academik Press. London 1986. P. 481−528
- Williams S.T., Vickers T.C. Actinomycetes in environment / Biology of Actynomycetes, Okami Y. et al. (eds). Tokyo. 1988. P. 265−270
- Wintrode P.L., Arnold F.H. Temperature adaptation of enzymes: lessons from laboratory evolution // Adv. Protein Chem. 2000. Vol. 55. P. 161−225
- Wouters J.A., Rombouts F.M., Kuipers O P. de Vos W.M., Abee T. The role of cold-shok proteins in low-temperature adaptation of food-related bacteria// System. Appl. Microbiol. 2000. Vol. 23. P. 165−173
- Xu L., Li Q., Jiang C. Diversity of Soil Actinomyces in Yunnan// Chinal I Appl. Environ. Microiol. 1996. V. 62(1). P. 244−248
- Рис. 1. Почвенный разрез криозема № 1−10 а) общий план разреза б) трещина.