CC BY
78
УДК 579.266:632
РАЗНООБРАЗИЕ И МОРФОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРОЖЖЕЙ, ОБИТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНОЙ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЯСНОСТИ
© 2008. Магомедова Е.С., Абдуллабекова Д. А., Абрамов Ш.А.
Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН
Изучен таксономический состав и морфофизиологические свойства дрожжей, обитающих на виноградном и плодовых растениях, в условиях различной вертикальной поясности. Выявлено родовое разнообразие популяций и его снижение в условиях предгорья. На всех высотных отметках обнаружено наличие биохимически активных штаммов.
A taxonomic composition and morphophysiologic properties of grapecolous and fruitcolous yeast are studied in conditions of different vertical zone. It is revealed a genesic diversity of populations and its decreasing in the foothills. In all height marks there is found the availabitity of biological active stocks.
Ключевые слова: дрожжи, вертикальная поясность, активные штаммы.
Изучение дрожжей, активно участвующих в биологических процессах окружающей среды и являющихся продуцентами многих соединений, необходимых для человека, перспективно во многих аспектах. Они составляют большую группу эпифитных микроорганизмов, сосуществующих с разнообразными растениями. Качественный состав одноклеточных эукариотов, обитающих в филлоплане существенно зависит от вида растения, его местообитания, климата, погодных условий и некоторых других обстоятельств [7].
Получение сведений, касающихся вопросов организации дрожжей в природе, предполагает их изучение в различных экологических ситуациях. Большой интерес для исследования дрожжевых ресурсов в этом направлении представляет территория Дагестана, равнинные, предгорные и горные районы которого, позволяют проводить их сравнительный анализ. В течение 2006-2007 гг. выделяли дрожжи с винограда и плодовых растений, произрастающих на разных высотных отметках над уровнем моря, м. - 50 и 265; 34 и 475, соответственно. Виноград и плоды собирали в период их технической зрелости и извлекали сок непосредственно на местах сбора с соблюдением необходимых мер стерильности, предусмотренных по микробиологии [3, 5]. Для выявления всего спектра размножившихся дрожжей в динамике проводили посевы на твердую питательную среду виноградное сусло-агар в чашках Петри, которые инкубировали при комнатной температуре 18-200С. Выросшие изолированно колонии, после предварительного микроскопирования, выделяли в культуры и подвергали диагностическому тестированию по культурально-морфологическим признакам, согласно которым проводили идентификацию дрожжей, руководствуясь определителями и пособиями [3, 4, 5]. Пленчатые дрожжи родов Pichia /Hansenula, совпадающие по многим диагностическим признакам, упоминаются вместе.
В результате проведенных исследований показано, что присутствие дрожжевых организмов в составе естественных эпифитов винограда и плодов во всех исследованных местностях, сопровождается их таксономической гетерогенностью. В комплексе дрожжей винограда равнины и предгорий обнаружены аскомицеты родов Saccharomyces, Pichia/Hansenula, Hanseniaspora, Debaryomyces и аспороген-ные клетки Torulopsis. Дрожжевое население плодов, кроме представителей этих родов, характеризовалось наличием так называемых черных дрожжей, относящихся к грибам семейства Dematiaceae, и лишь на ранних стадиях развития схожих с дрожжами [5]. При подъёме в горы на винограде и плодах отмечали отсутствие популяций Debaryomyces и Torulopsis Berlese, соответственно, т.е. происходило снижение разнообразия дрожжевого сообщества. Представители родов Saccharomyces, Pichia / ^п-senula, Hanseniaspora в условиях равнины и предгорья со всех субстратов выделялись постоянно. Пе-
Экология микроорганизмов
Ecology of microorganisms
Юг России: экология, развитие. № 1, 2009
The South of Russia: ecology, development. № 1, 2009
рестройка количественного и качественного состава дрожжей винограда и плодов, наблюдаемая по годам в условиях равнины и предгорий позволяет предположить, что метеоусловия, значительно различающиеся в исследуемый период по тепло- и влагообеспеченности, являются значимым фактором, влияющим на их распространение в природе. Факт обнаружения клеток отдельных родов в определенных экологических условиях, несмотря на нерегулярную встречаемость, может свидетельствовать в пользу их приуроченности к ним.
Таким образом, дрожжевое население винограда и плодов, адаптированных к условиям различной вертикальной поясности, в целом, специфично для них, а исчезновение отдельных таксонов в условиях предгорья, может быть связано с теплообеспеченностью, влажностью, солнечной радиацией, а также составом веществ, выделяемых субстратами. Биологический вид растения и метеоусловия года, также вносят определенный вклад в организацию дрожжевых сообществ в природе.
Известно, что природные условия, где происходит процесс непрерывного культивирования микроорганизмов, могут влиять на формирование у дрожжей морфологических и физиолого-биохимических признаков, составляющих основу их специфических свойств, в том числе обусловливающих практическую ценность.
В связи с этим, вызывает интерес сравнительное исследование дрожжей в экобиотехнологиче-ском аспекте, когда конкретно известен субстрат и местность их обитания. Такой подход оправдан с точки зрения выявления влияния последних не только на состав, но и на свойства популяций. Для этой цели были выбраны дрожжи рода Saccharomyces, изолированные нами с винограда и плодов, произрастающих на различных высотных отметках.
Диагностическое тестирование штаммов, выделенных с изучаемых растений и имеющих различное эколого-географическое происхождение, на видовую принадлежность по совокупности признаков, позволили выявить среди них винные дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae, представляющих интерес в качестве ресурсов пищевой биотехнологии.
Исследования двухсуточных культур винных дрожжей, выращенных на агаризованном виноградном сусле, показали, что независимо от субстрата и экологии обитания популяций, они имели схожие морфологические признаки. Изоляты практически не отличались по их стандартному набору - форме (округлые, эллипсовидные, удлиненные) и размеру клеток (8-10 х 5-7), варьирующих не только от штамма к штамму, но и внутри одной культуры. Наиболее типичные клетки дрожжей, выделенные с винограда и абрикосов, произрастающих на различных высотных отметках, представлены на рис. 1.
Гигантские колонии, образуемые штаммами из всех выделенных популяций, соответствовали описаниям винных дрожжей в определителях и пособиях, при этом, каждый из них характеризовался индивидуальными параметрами. Так, диаметр колоний находился в пределах 25-29 мм, форма края была неровной или фестончатой, поверхность различалась радиальной складчатостью, выраженной
б
Рис. 1. Клетки дрожжей рода БасМаготусез, выделенные с растений
а - равнины, б - предгорья
в разной степени, характером блеска (матовые и глянцевые) (рис. 2). Осадки всех исследованных культур по типу были отнесены к пылевидным.
Сравнительное изучение физиолого-биохимических свойств дрожжей проводили на основе изучения продуктов обмена, имеющих технологическое значение - энергии брожения, спиртообра-зующей способности, продуцированию летучих соединений, диоксида серы, редуктонов, кислот.
а)
1
2
3
1 2 3
б)
Рис. 2. Гигантские колонии штаммов, выделенных с:
а - винограда (1, 2 - равнины; 3 - предгорья); б - плодов (1 - предгорья; 2, 3 - равнины)
Дрожжи, выделенные по высотному градиенту с винограда и абрикосов, культивировали на родственных им питательных средах - виноградном и абрикосовом соках, соответственно. Сбраживание стерильных соков с применением различных рас позволило сравнить между собой их физиолого-биохимический потенциал. Значения показателей, отражающих биосинтезирующую активность, от изолята к изоляту варьировали и находились в пределах, характерных для этих дрожжей. Степень проявления изучаемых свойств не имела определенной связи с условиями обитания растительно-дрожжевого сообщества и, скорее всего, была обусловлена индивидуальной особенностью штаммов. На основе полученных данных провели скрининг наиболее активных форм дрожжей-бродильщиков, по метаболическому статусу приближающихся к эталонным, используемым в биотехнологии.
Наличие штаммов, обладающих высокой биохимической активностью, было обнаружено нами и ранее, при изучении состава сообществ, локализованных на виноградном растении в равнинной части Дагестана [1, 2]. Присутствие ценных форм среди естественного микробного разнообразия в предгорных экосистемах Дагестана, показано впервые.
Таким образом, изменяющиеся условия среды, связанные с высотной разницей над уровнем моря, позволили выявить сходство и различия в составе дрожжевого населения, качественный состав
Экология микроорганизмов
Ecology of microorganisms
Юг России: экология, развитие. № 1, 2009
The South of Russia: ecology, development. № 1, 2009
которого, в целом, характерен для виноградного и плодовых растений. Полученные данные показали, что, несмотря на высокую экологическую пластичность и широкое распространение дрожжей в природе, с подъемом в горы, наблюдается тенденция к снижению их родового разнообразия. Выделяется группа дрожжей, постоянно присутствующая на растениях, независимо от их биологического вида и экологии произрастания - представители родов Saccharomyces, ПсЫа /Иатепи1а и Иатет-аърога. Исследование морфологических и отдельных физиолого-биохимических признаков дрожжей - сахаромицетов, изолированных с винограда и плодов, не выявило определенной связи с экологическими условиями, обусловленными высотной отметкой над уровнем моря. Показано, что природные условия экосистем предгорий, наряду с равнинными, способны оказать эффект стимуляции на микроскопические формы жизни, что расширяет возможности поиска продуктивных штаммов в интересах биотехнологии.
Библиографический список
1. Абрамов Ш.А., Даудова Т.И. Пино гри и сахаромицеты в уникальных условиях Сарыкума. // Виноделие и виноградарство. - 2005. - №6. - С.18-19. 2. Абрамов Ш.А., Абдуллабекова Д.А., Магомедова Е.С. Дрожжевая флора винограда экосистемы бархана Сарыкум // Виноделие и виноградарство. - 2006. - №4. - С. 20-22. 3. Бурьян Н.И. Микробиология виноделия. 2-е изд. доп. - Симферополь: Таврия. - 2002. - 403 с. 4. Бабьева И.П., Голубев В.И. Методы выделения и идентификации дрожжей. - М.: Пищевая пром-сть, 1979. - 116 с. 5. Кудрявцев В.И. Систематика дрожжей. -М.: Изд-во АН СССР, 1954. - 427 с. 6. Нетрусов А.И., Бонч-Осмоловская Е.А., Горленко В.М. и др. Экология микроорганизмов. / Под ред. А.И. Нетрусова. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 272 с.
