Научная статья на тему 'Переваривание целлюлозы дождевыми червями под воздействием Trichoderma viride'

Переваривание целлюлозы дождевыми червями под воздействием Trichoderma viride Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
764
80
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Baikal Research Journal
ВАК
Область наук
Ключевые слова
ДОЖДЕВЫЕ ЧЕРВИ / ЦЕЛЛЮЛОЗА / МИКРООРГАНИЗМЫ / ГРИБЫ / EARTHWORMS / CELLULOSE / MICROORGANISMS / FUNGI

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Стом Дэвард Иосифович, Быбин Виктор Александрович, Приставка Алексей Александрович, Саловарова Валентина Петровна, Огарков Борис Никитич

Рассмотрена возможность обогащения кишечного тракта дождевых червей целлюлозоразрушающим штаммом микромицета Trichoderma viride, а также взаимовлияние используемых организмов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Стом Дэвард Иосифович, Быбин Виктор Александрович, Приставка Алексей Александрович, Саловарова Валентина Петровна, Огарков Борис Никитич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DIGESTION OF CELLULOSE BY EARTHWORMS UNDER TRICHODERMA VIRIDE

The article analyses the opportunity of enrichment of earthworms' intestines by cellulose-degrading fungi strain Trichoderma viride and interdependence of the organisms.

Текст научной работы на тему «Переваривание целлюлозы дождевыми червями под воздействием Trichoderma viride»

©

тН

О

(N

УДК 582.28 + 595.142.34 Д.И. Стом

ББК 40.402 В.А. Быбин

A.А. Приставка

B.П. Саловарова Б.Н. Огарков

ПЕРЕВАРИВАНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ДОЖДЕВЫМИ ЧЕРВЯМИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ TRICHODERMA VIRIDE*

Рассмотрена возможность обогащения кишечного тракта дождевых червей целлюлозоразрушающим штаммом микромицета — Trichoder-та viri.de, а также взаимовлияние используемых организмов.

Ключевые слова: дождевые черви, целлюлоза, микроорганизмы, грибы.

D.I. Stom V.A. Byibin A.A. Pristavka V.P. Salovarova

B.N. Ogarkov

DIGESTION OF CELLULOSE BY EARTHWORMS UNDER TRICHODERMA VIRIDE

ssi

2sl Es =

“Is1

нД

НА

Ой"

^ 1

І

^ П £

h нї 8 Р І

8s! "5 о

ЕнО а

£м§|

ИО І See « н

н

о

н

PQ

со

Н

The article analyses the opportunity of enrichment of earthworms’ intestines by cellulose-degrading fungi strain Trichoderma viride and interdependence of the organisms.

Keywords: earthworms, cellulose, microorganisms, fungi.

Введение. Сегодня в Байкальском регионе остро стоит проблема переработки твердых отходов. Особенно велика доля отходов, содержащих целлюлозу. Ранее была показано усиление интенсивности трансформации загрязнителей в системе микроорганизмы-дождевые черви по сравнению с действием этих организмов по отдельности [3; 6]. Поэтому можно было ожидать усиления способности дождевых червей утилизировать отходы, в частности целлюлозно-бумажной природы, при введении в микрофлору их кишечников штаммов микроорганизмов активных биодеструкторов. В этой связи изучали возможность обогащения кишечного тракта дождевых червей целлюлозоразрушающим штаммом микромицета — Trichoderma viride, а также взаимовлияние используемых организмов.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования служили особи красного калифорнийского гибрида. В лаборатории червей разводили в лотках с почвой при температуре 20-25 °С и влажности 80-85%. Животных кормили размоченной гречневой крупой. В опытах использовали половозрелых, имеющих поясковую зону червей длиной 8-10 см.

Штамм T. viride получен из коллекции доктора биологических наук Б.Н. Огаркова. Он обладает высокой целлюлолитической активнос-

* Работа выполнена частично при поддержке грантов: Роснауки ФЦП (ГК № 02.740.11.0018 от 15.06.2009 г. и ГК № 02.740.11.0335 от 07.07.2009 г.), а также РФФИ (08-04-98057-Сибирь_а).

© Д.И. Стом, ВА. Быбин, АА. Приставка,

В.П. Саловарова, Б.Н. Огарков, 2010 2 90

О

тН

О

(N

SS1

2нё ЯЧ г

MhSI

HS5

н51

Ен^ І

ой-

°i<s ^ 1

5s І

^ Л £ g§!

h gl S ff I

8s!

M gl о

ChO!

£s§||

E40 Ї ЙИ-І See « H

H

о

H

PQ

CO

H

тью [1]. Для изучения сохранения T. viride в кишечниках дождевых червей суспензию гриба микроинъекциировали животным через ротовое отверстие с помощью инсулинового шприца со спиленным острием иглы. На 1-е, 4-е, 8-е сутки дождевых червей вскрывали в асептических условиях с высевом содержимого отделов кишечника на среду Чапека. Для получения отделов кишечника внешние покровы червей предварительно стерилизовали промыванием в стерильной воде, 30-и секундной экспозицией в 70% спиртовом растворе. Потом олигохет разрезали глазными ножницами вдоль тела, рассекая кожно-мускульный мешок. Вынимали отделы кишечника, перетирали их в ступке и суспензировали в физиологическом растворе. Посевы инкубировали при температуре 30 °С в течение недели. Затем производили подсчет выросших колоний [2]. Также оценивали воздействие инокуляции дождевых червей культурой грибов на иммунные свойства и выживаемость животных, влияние дождевых червей на прорастание спор T. viride. Изменение иммунных свойств фиксировали с помощью диско-диффузионного метода по диаметру зоны подавления роста газона тест-культуры (Yarrowia lipolytica) вокруг бумажного диска, пропитанного целомической жидкостью дождевых червей. Целомическую жидкость получали из целомической полости при рассечении кожно-мускульного мешка и мезентерия животных [5]. Прорастание спор грибов фиксировали после орошения засеянных спорами питательных сред водными суспензиями вермипрепаратов, полученных классическим методом [там же]. Целлюлазную активность кишечного сока дождевых червей до и после интродукции триходермой измеряли по способу Мендельс-Вебера (Mandels and Weber, 1969). Физиологическую активность червей оценивали по времени их зарывания червей в почву [4]. Выводы сделаны при вероятности безошибочного прогноза P > 0,95.

Результаты и их обсуждения. После микроинъекции культура T. viride сохранялась в кишечниках дождевых червей E. fetida более 40 суток, с тенденцией накопления в заднем отделе кишечника (табл. 1). Данная картина говорит о возможности сохранения и даже размножения взятого штамма грибов в кишечном тракте олигохет.

Таблица 1

Динамика титра T. viride при пассаже через кишечник E. fetida

Время экспозиции, сутки Титр, КОЕ/г

То, КОЕ/мл Отделы кишечника

Передний Средний Задний

1 1,6 Ч108 0,12 ± 0,01 Ч 108 0,4 ± 0,03 Ч 106 0

4 0,13 ± 0,01 Ч 107 0,1 ± 0,01 Ч 106 0,7 ± 0,1 Ч 106

8 0,1 ± 0,02 Ч 106 0,05 ±0,01 Ч 106 0,7 ± 0,05 Ч 106

12 0,5 ± 0,02 Ч 106 0,2 ± 0,03 Ч 106 0,6 ± 0,03 Ч 107

40 0,8 ± 0,02 Ч 107 0,7 ± 0,03 Ч 107 0,3 ± 0,06 Ч 108

Споры T. viride не прорастали в вермипрепарате (10 мг/мл), приготовленном по традиционным прописям.

Инокуляция дождевых червей T. viride активировала антибиотический иммунитет животных. В частности целомическая жидкость дождевых червей, инокулированных грибом, сильнее угнетал рост газона культуры дрожжей, чем в контроле.

Следует отметить, что при некоторых условиях T. viride подавлял жизнедеятельность дождевых червей или даже приводил к их гибели. Это, прежде всего, зависело от титра используемой суспензии и возрас-

©

тН

О

(N

SS1

2нё ЯЧ г

MhSI

HSS

н5і

ОЙ"

^ 1

5к І

«Л* ё§| h Е

« Р I

8s! Й§ о

ЕнО а

£м§|

МО I £И4

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

нее

К

н

н

о

н

PQ

со

Н

та культуры. При инокуляции per os 0,05 мл суспензий 2-х недельной культуры с титрами порядка 104-105, КОЕ/мл черви погибали в течение 2-3 суток. Более разбавленная культура с титром 103 КОЕ/мл приводила лишь к снижению их физиологической активности. Так в частности в 5 раз увеличивался период заползания дождевых червей в субстрат. Через неделю у инокулированных триходермой червей продолжали наблюдать отклонения от нормы, но уже противоположного характера: черви в два раза быстрее, чем в контроле убегали от света (рис.).

О S S

о,<§ ^ 6

<U g О ІЇ] Й

С|:2:Л Л J J1 ІІ^

1 2 3 4 5 7 дней

Период времени после инокуляции, ч

□ Контроль □ Инокуляция водой □ Инокуляция триходермой Период зарывания червей в почву

Трехсуточная культура микромицета (105 КОЕ/мл) не оказывала видимого влияния на червей, но скорость зарывания олигохет в почву возрастала на 25%. При свободном скармливании гриба наблюдали увеличение удельной целлюлазной активности в кишечнике дождевых червей в 14 раз (табл. 2). Скармливание фунгицида флуканозола снижало цел-люлазную активность в среднем на 20%. Возможной причиной такого снижения активности целлюлозоразрушающих ферментов могло быть угнетение целлюлозоразрушающей аутомикрофлоры червей.

Таблица 2

Целлюлазная активность кишечного сока дождевых червей

Кишечный сок червей Удельная активность, МЕ/мл

Контроль 0,005 ± 0,0008

Скармливание Т. viri.de, Т = 2,5 Ч 103 КОЕ/г почвы 0,07 ± 0,01

Скармливание фунгицида «Флуканозола», С = 2,0 Ч 10-4 г/г почвы 0,004 ± 0,0007

Инокуляция per os 3-суточной культуры гриба (106 КОЕ/мл) дождевым червям с помощью микроинъектора интенсификцировало переваривание целлюлозы. Бумажный диск, на котором червей содержали без корма, съедали в 1,5 раза быстрее, чем в контроле (40 дней). В этом случае копролиты были более крупными, плотными, имели характерную веретеновидную форму, начинали темнеть через 2-3-е суток, а спустя 15 дней чернели. В контроле копролиты имели округлую форму, что говорит о слабой их спрессованности, более белый цвет. Инокуляция червей 0,001% раствором антибиотика приводила к снижению агреги-рованности копролитаов, повышению рыхлости их структуры, уменьшению степени разрушения целлюлозных нитей, появлению нетипичных осколкообразных обрывков.

Заключение. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о принципиальной возможности использования активных зоомикробных комплексов, состоящих из двух и более биодеструкторов для более эффективной утилизации конкретных отходов.

О

Ю Список использованной литературы

е=1 1. Огарков Б.Н. Биотехнология на основе грибов / Б.Н. Огарков, Г.Р. Огар-

^ кова, Л.В. Самусенок. — Иркутск: Иркут. ун-т, 2005. — 234 с.

2. Полянская Л.М. Судьба актиномицетов в кишечном тракте почвенных беспозвоночных животных, поедающих споры стрептомицетов / Л.М. Полянс-

© кая, Н.И. Бабкина, Г.М. Зенова, Д.Г. Звягинцев // Микробиология. — 1996. —

| Т. 65, № 4. — С. 560-565.

3. Терещенко Н.Н. Эколого-микробиологические аспекты вермикультиви-рования / Н.Н. Терещенко. — Новосибирск: Наука, 2003. — 113 с.

4. Черных В.И. Способ определения влияния водных эмульсий нефтепродуктов при вермикультивировании / В.И. Черных, Д.С. Потапов, Д.И. Стом. — Патент № 2290801 от 10 янв. 2004 г.

5. Sun Zhenjun. Vermiculture and vermiprotein / Zhenjun Sun. China Agricultural University Press, 2003. — 367 р.

6. Stom D.I. Transformation of Oil in Soil by a Microbial Preparation and Earthworms / D.I. Stom, D.S. Potapov, A.E. Balayan, O.N. Matveeva // Eurasian Soil Science. — 2003. — Vol. 36, No. 3. — Р. 329-331.

Bibliography (transliterated)

1. Ogarkov B.N. Biotekhnologiya na osnove gribov / B.N. Ogarkov, G.R. Ogar-kova, L.V. Samusenok. — Irkutsk: Irkut. un-t, 2005. — 234 s.

2. Polyanskaya L.M. Sud’ba aktinomitsetov v kishechnom trakte pochvennykh bespozvonochnykh zhivotnykh, poedayushchikh spory streptomitsetov / L.M. Polyanskaya, N.I. Babkina, G.M. Zenova, D.G. Zvyagintsev // Mikrobiologiya. — 1996. — T. 65, № 4. — S. 560-565.

3. Tereshchenko N.N. Ekologo-mikrobiologicheskie aspekty vermikul’ti-virovaniya / N.N. Tereshchenko. — Novosibirsk: Nauka, 2003. — 113 s.

4. Chernykh V.I. Sposob opredeleniya vliyaniya vodnykh emul’sii neftepro-duktov pri vermikul’tivirovanii / V.I. Chernykh, D.S. Potapov, D.I. Stom. — Patent № 2290801 ot 10 Jan. 2004 g.

5. Sun Zhenjun. Vermiculture and vermiprotein / Zhenjun Sun. China Agricultural University Press, 2003. — 367 р.

6. Stom D.I. Transformation of Oil in Soil by a Microbial Preparation and

§S¥ Earthworms / D.I. Stom, D.S. Potapov, A.E. Balayan, O.N. Matveeva // Eurasian

Mg I! Soil Science. — 2003. — Vol. 36, No. 3. — Р. 329-331.

®н Ц

n3°

Информация об авторах

| Стом Дэвард Иосифович — доктор биологических наук, профессор Иркутс-

! кого государственного университета, г. Иркутск, e-mail: stomd@mail.ru.

%jO | Быбин Виктор Александрович — младший научный сотрудник НИИ биоло-

гии при Иркутском государственном университете, г. Иркутск.

8Приставка Алексей Александрович — кандидат биологических наук, до-§К| цент Иркутского государственного университета, г. Иркутск.

| Саловарова Валентина Петровна — доктор биологических наук, профессор

| Иркутского государственного университета, г. Иркутск.

ай| Огарков Борис Никитич — доктор биологических наук, профессор Иркутское -

кого государственного университета, г. Иркутск, e-mail: Nadin_buk@mail.ru.

H Authors

Stom Daevard Iosifovich — Doctor of Biological Sciences, Professor, Irkutsk State University, Irkutsk, e-mail: stomd@mail.ru.

OByibin Victor Aleksandrovich — Junior Research Scientist, Scientific Research Institute of Biology, Irkutsk State University, Irkutsk.

Pristavka Aleksey Aleksandrovich — PhD in Biological Sciences, Associate Professor, Irkutsk State University, Irkutsk.

Salovarova Valentina Petrovna — Doctor of Biological Sciences, Professor, CQ Irkutsk State University, Irkutsk.

H Ogarkov Boris Nikitich — Doctor of Biological Sciences, Professor, Irkutsk

State University, Irkutsk, e-mail: Nadin_buk@mail.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.