CC BY
75
Зайцева Светлана Викторовна, кандидат биологических наук, научный сотрудник, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail:svet_zait@mail.ru
Дагурова Ольга Павловна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail:dagur-ol @mail.ru
Zaitseva Svetlana Victorovna, candidate of biological sciences, researcher, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6, e-mail:svet_zait@mail.ru
Dagurova Olga Pavlovna, candidate of biological sciences, senior researcher, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6, e-mail:dagur-ol @mail.ru
УДК 574.52 © О.П. Дагурова, В.П. Гаранкина, В.Б. Дамбаев, Б.Б. Намсараев
БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАЗОВАНИЯ МЕТАНА И СЕРОВОДОРОДА В ПРИБРЕЖНЫХ ОСАДКАХ ОЗЕРА БАЙКАЛ
Работа поддержана Программой Президиума РАН, проект 23.8; грантом РФФИ №12-04-98081- р_сибирь_а
В прибрежных осадках оз. Байкал определена интенсивность терминальных процессов анаэробной деструкции органического вещества. Интенсивность сульфатредукции варьировала от 0,019 до 0,588 мкг S дм'3 сут.'1, метанобразования - от 0,164 до 10,66 мкг С дм'3 сут.'1. Выявлено доминирование процесса метанобразо-вания, что характерно и для глубоководных илов озера Байкал. Средние значения процессов в осадках мелководных заливов были выше, чем в прибрежных осадках открытых участков Байкала.
Ключевые слова: метанобразование, сульфатредукция, прибрежные осадки, мелководные заливы, оз. Байкал.
O.P. Dagurova, V.P. Garankina, V.B.Dambaev, B.B. Namsaraev
BIOGEOCHEMICAL PROCESSES OF FORMATION OF METHANE AND HYDROGEN SULFIDE IN COASTAL SEDIMENTS OF LAKE BAIKAL
The rates of terminal processes of anaerobic organic matter destruction in coastal sediments of Lake Baikal were measured. The rate of sulfate reduction varied from 0,019 to 0,588 fig S dm'3 day'1. Methane formation occurred at a rate of 0,164'10,66 fig С dm'3 day'1. The dominance of methane formation was revealed that is also characteristic for deep sediments of Lake Baikal. The average rates ofprocesses in shallow bays were higher than in coastal sediments of the Baikal exposed areas.
Keywords: methane formation, sulfate reduction, coastal sediments, shallow bays, Lake Baikal.
Деструкция органического вещества в осадках водоемов завершается бактериальными процессами метанобразования и сульфатредукции; по количеству органического вещества, использованного в этих процессах, можно оценить масштабы микробной деятельности в анаэробных зонах. При наличии сульфатов распад органического вещества идет в основном при участии сульфатредуцирующих бактерий до H2S и углекислоты, а при недостатке SO42- - с участием метанобразующих бактерий с образованием СН4 и углекислоты [1]. В донных отложениях пресноводных экосистем метаногенез является доминирующим процессом [1-4].
Для Байкала также характерно превалирование процесса метанобразования над сульфатредукцией, что связано с низкими концентрациями сульфатов. В местах поступления антропогенного загрязнения обнаружена интенсификация процесса сульфатредукции, что может предположить использование увеличения численности и активности сульфатредукторов как индикатора экологического неблагополучия отдельных районов Байкала [5]. В районах разгрузки газов и выходов нефти оз. Байкал обнаружена высокая численность и активность метанобразующих бактерий [6, 7]. В прибрежных песчаных осадках оз. Байкал, в т. ч. и в осадках мелководных заливов, скорости процессов метаноб-разования и сульфатредукции до настоящего времени не были изучены.
Цель исследования - оценить процессы образования метана и сероводорода в прибрежной зоне
оз. Байкал.
О.П. Дагурова, В.П. Гаранкина, В.Б. Дамбаев и др. Биогеохимические процессы образования метана и сероводорода в прибрежных осадках озера Байкал
Объекты и методы исследования
Исследования прибрежных осадков оз. Байкал были проведены в 2009-2011 гг. в мелководных заливах - Провал, Посольский Сор и Сор Черкалов, а также фоновых (контрольных) участках открытого Байкала Боярск и Энхалук, расположенных вблизи заливов. Изученные мелководные заливы находятся в придельтовом пространстве крупнейшего притока оз. Байкал - р. Селенга.
Скорость микробных процессов определена радиоизотопным методом [8]. Пробы осадков отбирали в пластиковые шприцы, закрытые резиновыми пробками. В пробы вводили 0,1-0,2 мл раствора №14НСО3 для определения процесса метанобразования, Na235SO4 для определения процесса сульфатредукции, инкубировали в течение 1-2 суток и фиксировали формалином. Процесс сульфатредукции дополнительно останавливали 10-25%-м раствором ацетата цинка. Обработку фиксированных проб производили по известным методикам [9]. Радиоактивность меченых соединений измеряли на жидкостном сцинтилляционном счетчике Rackbetta (LKB, Швеция).
Результаты и обсуждение
В прибрежных осадках исследуемых районов были измерены интенсивности терминальных процессов анаэробной деструкции органического вещества - сульфатредукции и метанобразования (табл.).
Значения процессов характеризовались большой вариабельностью. Интенсивность сульфатредукции в заливах и фоновых участках варьировала от 0,019 до 0,588 мкг S дм-3 сут-1; высокое значение -13,38 мкг S дм-3 сут-1 - выявлено в заиленных песках залива Сор Черкалов. Метанобразование из СО2 происходило со скоростью 0,1б4-10,бб мкг С дм-3 сут-1. Максимальные значения выявлены в осадках Посольского Сора и фонового участка Энхалук. Интенсивности метанобразования и сульфатредук-ции не превышали значений процессов в глубоководных участках открытого Байкала [б].
Таблица
Интенсивность терминальных микробных процессов анаэробной деструкции в прибрежных осадках оз. Байкал
Дата Сульфатредукция, мкг S дм3 сут-1 Расход С в процессе суль-фатредукции, мкг С дм3 сут-1 Метанобразование, мкг С дм3 сут-1 Расход С в процессе метаногенеза, мкг С 3 -1 дм3 сут-1
Провал
август 2009 - - Q,3Q6 1,225
август 2009 Q,Q19 Q,Q15 4,775 19,1Q
июль 2010 Q,Q59 Q,Q46 1,295 5,179
среднее 0,039 ±0,0008 0,030 ±0,0005 2,125 ±9,985 8,502 ±0,58б
Посольский Сор
июль 2010 Q,Q38 Q,Q28 Q,164 Q,657
март 2011 - - Q,67Q 2,б79
ноябрь 2011 Q,588 Q,441 Ю,бб 42,б3
среднее 0,221 ±0,202 0,1бб ±0,113 3,831 ±70,035 15,32 ±1120,5
Сор Черкалов
июль 2010 13,38 1Q,Q3 2,134 8,535
Боярск, фон
июль 2010 Q,212 Q,159 Q,881 3,524
ноябрь 2011 Q,327 Q,245 2,732 1Q,93
ноябрь 2011 Q,3Q3 Q,228 9, 994 39,98
среднее 0,281 ±0,007 0,210 ±0,004 4,53б ±4б,40 18,14 ±742,3б
Энхалук, фон
июль 2010 Q,5Q2 Q,377 Q,147 Q,586
Провал Посольский Сор Боярск, Энхалук,
Сор Черкалов фон фон
Рис. 1. Расход органического вещества в терминальных процессах анаэробной деструкции оз. Байкал
12
10
В
6
4
2
O
О сульфатредукция О метаногенез
Мелководные заливы
Фоновые участки
Рис. 2. Расход органического вещества в терминальных процессах анаэробной деструкции в прибрежных осадках
Сравнение среднего расхода органического вещества на изучаемые процессы выявило доминирование процесса метанобразования (рис. 1), что характерно и для глубоководных илов оз. Байкал [б]. В заливе Сор Черкалов величины расхода Сорг на оба процесса были соизмеримы, с небольшим преобладанием сульфатредукции. В осадках этого сора также выявлены наибольшие концентрации органического вещества, высокие численности бактерий и интенсивности процессов аэробной и анаэробной деструкции.
Значительных отличий в интенсивностях процессов между заливами и контрольными участками обнаружено не было. Однако средние величины процессов в заливах были несколько выше (рис. 2).
Таким образом, процесс анаэробной деструкции в прибрежных осадках озера Байкал в основном завершается образованием метана, как и в глубоководных осадках озера; образование сероводорода незначительно. В мелководных заливах процессы протекали несколько интенсивнее, чем в прибрежных участках открытого Байкала.
Литература
1. Кузнецов С.И., Саралов А.И., Назина Т.Н. Микробиологические процессы круговорота углерода и азота в озерах. - М.: Наука, 1985. - 213 с.
2. Lovley D.R., Klug M.G. Surface reducers can outcomplete methanogens at freshwater sulfate concentrations // Appl. Environ. Microbiol. - 1983. - V.45. - №1. - P. 178-182.
3. Бактериальное образование метана в донных осадках озера Байкал / Б.Б. Намсараев и др. // Микробиология. - 1995. - Т.б4. - №3. - С. 411-417.
4. Дзюбан А.Н. Деструкция органического вещества и цикл метана в донных отложениях внутренних водоемов. - Ярославль: Принтхаус, 2010. - 192 с.
5. Антропогенная активация бактериальной деятельности в донных осадках озера Байкал / Б.Б. Намсараев и др. // Микробиология. - 1995. - Т.б4. - №4. - С. 548-552.
6. Бактериальные процессы цикла метана в донных осадках озера Байкал / О.П. Дагурова и др. // Микробиология. - 2QQ4. - Т.73. - №2. - С. 248-257.
А.А. Раднагуруева, Е.В. Лаврентьева, Б.Б. Намсараев и др. Очистка и изучение биохимических свойств пептидазы из РаетЬаеШыз dendritiformis штамм Gor-10s
7. Zemskaya T.I. Geochemical and microbiological characteristics of sediments near the Malenky mud volcano (Lake Baikal, Russia) with evidence of Archaea intermediate between the marine anaerobic methanotrophs ANME-2 and ANME-3 // Geo-Marine Letters. - 2Q1Q. - V.3Q. - Р. 411-425.
8. Сорокин Ю.И. Применение изотопного метода в водной микробиологии // Успехи микробиологии. -1975. - №10. - С. 214-228.
9. Гальченко В.Ф. Метанотрофные бактерии. - М.: ГЕОС, 2001. - 500 с.
Дагурова Ольга Павловна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 67QQ47, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, б, e-mail:dagur-ol@mail.ru
Гаранкина Валентина Петровна, кандидат биологических наук, инженер, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 67QQ47, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, б.
Дамбаев Вячеслав Борисович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, б70047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, б.
Намсараев Баир Бадмабазарович, доктор биологических наук, профессор, зав. лабораторией микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, б70047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, б: зав. кафедрой экспериментальной биологии, Бурятский государственный университет, 67QQQQ, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а.
Dagurova Olga Pavlovna, candidate of biological sciences, senior researcher, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental biology SB RAS, 67QQ47, Ulan-Ude, Sakhyanova, Str., б, e-mail:dagur-ol@mail.ru
Garankina Valentina Petrovna, candidate of biological sciences, engineer, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 67QQ47, Ulan-Ude, Sakhyanova, Str., б.
Dambaev Vyacheslav Borisovich, candidate of biological sciences, researcher, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 67QQ47, Ulan-Ude, Sakhyanovoy, Str., б.
Namsaraev Bair Badmabazarovich, doctor of biological sciences, professor, Head of the Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 67QQ47, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., б; Head of the Department of Experimental Biology, Buryat State University, 67QQQQ, Ulan-Ude, Smolin Str., 24a.
УДК 577.151.01 © А.А. Раднагуруева, Е.В. Лаврентьева, Б.Б. Намсараев, Я.Е. Дунаевский
ОЧИСТКА И ИЗУЧЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕПТИДАЗЫ ИЗ PAENIBACILLUS
DENDRITIFORMIS ШТАММ Gor-10s Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 10-04-90798_моб_ст, Интеграционные проекты СО РАН №56, 94, 5 и ФЦП Минобрнауки Соглашение 8116
Проведена очистка и изучены биохимические свойства пептидазы из Paenibacillus dendritiformis штамм Gor~10s. Показано, что культура обладает высокой субтилизиноподобной активностью. Протеаза стабильна в диапазоне температур от 23 до 60оС и рН от 6,6 до 12.
Ключевые слова: термальный источник, Горячинск, бактерии, пептидазы.
A.A. Radnagurueva, E.V. Lavrentieva, B.B. Namsaraev, Ya.E. Dunaevsky
PURIFICATION AND STUDY OF BIOCHEMICAL PROPERTIES OF PEPTIDASE FROM PAENIBACILLUS DENDRIFORM STRAIN Gor-10s
The biochemical properties of peptidase from Paenibacillus dendritiformis strain Gor~10s have been cleaned and studied. It has been shown that a culture has a high subtilizin~like activity. Proteases are stable in the range of temperature from 23 up to 60 С and рН from 6.6 up to 12.
Keywords: hot spring, Goryachinsk, bacteria, peptidases.
В гидротермах Бурятии широко распространены микроорганизмы - потенциальные продуценты ферментативных систем, устойчивые к высоким значениям температуры и рН, чем обеспечивается большой интерес с точки зрения изучения механизмов биохимической адаптации микроорганизмов к экстремальным условиям окружающей среды.
Целью работы было выделение и изучение биохимических свойств пептидазы алкалотермофиль-ной бактерии Paenibacillus dendritiformis штамм Gor-10s, выделенной из горячего источника Горячинск.
