CC BY
34
УДК 582.84
РОЛЬ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ФАКТОРОВ КАК МОДУЛЯТОРОВ ОНТОГЕНЕЗА КУЛЬТУР БАЗИДИАЛЬНЫХ МАКРОМИЦЕТОВ
Г. В. Ильина, д-р биол. наук, профессор; Д. Ю. Ильин, канд. биол. наук, доцент;
С. А. Сашенкова, канд. биол. наук, доцент
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», е-таИ: [email protected]
Приводятся результаты исследований, посвященных оценке перспективности использования ряда низкомолекулярных экзогенных соединений в качестве регуляторов роста и биосинтетической активности культур видов ксилотрофных базидиомицетов, перспективных в биотехнологии. Проведенные эксперименты позволили установить перспективы использования ряда эссенциальных факторов, оптимизирующих развитие культур. Указано, что относительно более полной реализации физиологического потенциала культур ксилотрофных базидиомицетов, прежде всего редких и ценных в биотехнологии видов, можно достичь использованием некоторых ростовых факторов, а также адаптогенов различной природы. В частности, установлена эссенциальность парааминобензойной кислоты (ПАБК), применение которой сокращает продолжительность фазы адаптации к субстрату. Выявлены перспективы использования в практике работы с культурами соединений селена и германия, некоторых витаминов, оптимизирующих ростовые процессы. Эксперименты показали, что в зависимости от концентрации веществ в питательном субстрате возможно обеспечение как интенсификации, так и замедления обменных процессов. Например, микроэлемент германий при относительно высоком его содержании в питательной среде (0,02 % от массы питательной среды, или 2,75 мМ на 1 литр среды) стимулирует развитие окислительного стресса мицелия и приближает наступление стадии телеоморфы. Однако следовые концентрации соединения германия (1,4 мкМ элемента на 1 л среды), напротив, угнетают протекание окислительных процессов.
В качестве ростовых биофакторов изучены также интермедиаты, возникающие в ходе деградации субстрата. Обнаружено, что стимулятором полифенолоксидазной активности могут служить экзогенные метоксильные группы лигнина, внесение в субстрат которых может существенно повлиять на ход метаболизма и протекание морфогенетических процессов у грибов. В настоящей работе показано, что использование в качестве компонентов питательного субстрата лигноцеллюлозных источников, обогащенных метоксильными группами, обеспечило возможность получения телеоморфы у изученных грибов белой гнили. О триг-герной роли указанных компонентов лигнина в процессе морфогенеза базидиом свидетельствует тот факт, что примордии и зрелые базидиомы на стерильной среде у большинства видов удалось получить лишь при использовании метоксильных групп лигнина.
Ключевые слова: ксилотрофные базидиомицеты, управляемый биосинтез, погруженная культура, низкомолекулярные биофакторы.
Введение.
Последние несколько десятилетий активно ведутся глубокие исследования физиологии высших грибов и возможностей регуляции их развития. Требуют подробного изучения сложные физиологические и биохимические процессы, происходящие при росте и развитии грибного организма. Их интенсивность определяется наследственными качествами самого организма и факторами внешней среды [1]. При этом кроме факторов, определяемых самим организмом, таких как вид и штамм гриба, возраст культуры, способность к вегетативному размножению и образованию биологически активных веществ, интенсивность дыхания и другие, необходимо учи-
тывать и регулировать факторы внешней среды, влияющие на физиологические и биохимические процессы, как важнейшие факторы, определяющие активность гетеротрофных организмов [2-5]. Не менее важная задача - добиться управляемого биосинтеза как первичных, так и вторичных продуктов метаболизма за счет использования лимитирующих факторов питания, существенно влияющих на синтез целевого продукта.
На наш взгляд, огромное значение имеют и сами метаболиты, образуемые в процессе жизнедеятельности культуры [5, б]. Идиолиты, или вторичные метаболиты, не играют явной роли в развитии культуры, однако могут играть косвенные, в процес-
Нива Поволжья № 4 (33) 2014 33
сах метаболизма. Значительная часть продуктов биосинтеза после их экскреции из клеток накапливается в среде. Некоторые промежуточные метаболиты служат резервным питательным фондом, которым клетка пользуется после истощения основных источников питания. В этой связи регуляция процессов вторичного метаболизма путем использования экзогенных факторов может обеспечить направленное влияние на синтетические и морфогенети-ческие процессы (в частности, плодообра-зование), протекающие в культуре.
Методика исследований.
Материалом для исследований послужили штаммы ксилотрофных базидиоми-цетов, обладающих разными стратегиями развития: Ganodermalucidum (Curtis) P. Karst. (трутовик лакированный); Trametesversico-lor (L.) Lloyd (трутовик разноцветный) и Sparassiscrispa (Wulfen) Fr. (спарассис курчавый) из коллекции мицелиальных культур ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА». Отобранные для исследований виды являются перспективными в биотехнологии продуцентами ценных биологически активных веществ. Выделение, поддержание культур, изучение ростовых показателей проводилось по общепринятым микологическим методикам [7]. При изучении влияния некоторых факторов на скорость роста мицелия грибов в культуре использовались линейные методы измерения. Наиболее удобным представляется способ измерения диаметра мицелия, разросшегося по поверхности агаризованной среды. Для получения представительной величины диаметра колонии измерения осуществляли в трех направлениях. Этот метод дает возможность не только наиболее точного определения линейной скорости роста мицелия, но и позволяет отмечать культу-рально-морфологические особенности (густоту, плотность, наличие воздушного мицелия). Замеры производились с интервалом в 24 часа в течение 40сут. Затем производился расчет средней скорости роста мицелия (мм/сутки) по формуле [8]
Ср
(А - А)
А -0) ;
где Б\ - диаметр колонии по окончании роста, мм;
Б0 - диаметр колонии на момент начала освоения субстрата, мм;
?! - возраст мицелия по окончании роста, сут.;
- возраст мицелия, при котором начинается освоение агаризованной среды, сут.
Для удобства сравнения и выявления особенностей роста мицелиальных культур под влиянием изученных факторов пользовались графическим выражением зависимости среднего диаметра колонии от возраста мицелия. Данная форма обработки полученных результатов позволяет детально зафиксировать и проанализировать динамику роста мицелиальных культур. Также отмечался такой временной параметр, как длительность лаг-фазы (Т|_), характеризующий продолжительность адаптации мицелия грибов к различным средам.
Различные вещества вносили в питательные среды в растворенном состоянии. В случае если исследуемое вещество не растворялось полярными растворителями, использовали слабополярные или неполярные. Например, при исследовании влияния на развитие мицелия селенопирана в качестве растворителя использовали ди-метилсульфоксид (димексид). В этом случае аналогичную концентрацию растворителя добавляли в прочие варианты опыта. Глубинное культивирование осуществлялось на многогнездной круговой качалке с эксцентриситетом 2,5 см и регулируемыми параметрами освещения и температуры. В рамках твердофазного культивирования проводились исследования ферментативной активности штаммов изучаемых видов грибов. Оксидазную активность определяли спектрофотометрически в вытяжках из субстратов, на которых происходило культивирование изучаемых штаммов грибов, соответствующим буфером [9]. Определение содержания метоксильных групп (-ОСН3) в субстратах осуществлялось методом Цейзеля в модификации с применением газо-жидкостной хроматографии [10].
Опыты проводились в трехкратной пов-торности, использованы по три штамма каждого вида. Статистическая обработка проводилась с помощью программы для обработки и анализа данных «ЗДайБНеа 6.0».
Результаты и их анализ.
В качестве одного из перспективных соединений, способных оптимизировать протекание онтогенетических процессов в мицелии, нами изучена парааминобензойная кислота - предшественник фолиевой кислоты. Исследовано воздействие параами-нобензойной кислоты на рост и развитие культур, в результате чего установлена концентрация, позитивно влияющая на рост -0,005 г/л. Установлено, что ПАБК оказывает позитивное влияние на темпы и характер развития мицелия большинства штаммов изученных видов, независимо от стратегий развития последних (табл. 1, рис. 1).
Рис. 1. Влияние парааминобензойной кислоты в концентрации 0,005 г/л на динамику скоростей роста мицелия грибов (26°С, повторность трехкратная, р<0,05, повтор-ность трехкратная, планки погрешностей - ошибка средней)
Определенный интерес представляет рассмотрение динамики развития мицелия. На первых этапах развития культур в опытных и контрольных вариантах скорость роста мицелия была практически одинаковой. Однако по истечении нескольких суток от начала развития в вариантах с добавлением ПАБК интенсивность роста возросла на фоне постепенного замедления роста в контрольных вариантах (рис. 1).
Очевидно, увеличение средних скоростей роста определяется сокращением фазы адаптации, что характерно для всех изученных видов. Отмечено также увеличение ростовых показателей в логарифмическую и стационарную фазы развития, что свидетельствует об оптимизации использования культурами трофических ресурсов субстрата. Известно, что фолиевая кислота, предшественником которой служит па-
рааминобензойная кислота, участвует в переносе одноуглеродных радикалов, что может иметь немаловажное значение в процессе утилизации одноуглеродных групп субстрата культурой гриба. Вероятно, исследованная группа организмов утилизирует последнюю для синтеза фолиевой кислоты de novo; синтезированная фолие-вая кислота как кофактор участвует в переносе одноуглеродных соединений, вовлекаемых в метаболические превращения. Использование же самой фолиевой кислоты для оптимизации обменных процессов грибов в культуре проблематично по причине ее низкой термоустойчивости, влекущей затруднения при стерилизации питательных сред.
Таким образом, целесообразность использования ПАБК в качестве компонента питательных сред (в концентрации 0,005
Таблица 1
Влияние парааминобензойной кислоты (0,005 г/л) на средние скорости роста мицелия ксилотрофных базидиомицетов (сусло-агар, мм/сут., 26°С, повторность трехкратная*)
Вид (трофический статус) Штамм СР, мм/сут.±Д
Контроль Опыт
S. crispa SC-10 0,56±0,02 1,52±0,03**
АИ-10 0,87±0,03 2,04±0,06
АИ-11 0,65±0,07 1,88±0,07
T. versicolor Trw-1 7,13±0,20 9,53±0,03
Trw-2 8,30±0,15 11,63±0,19
Trw-3 9,32±0,16 10,37±0,19
G. lucidum Gl-1 9,60±0,10 10,57±0,07
Gl-3 12,07±0,03 13,03±0,20
Gl-6 5,97±0,14 6,73±0,12
*р>0,05
** Курсивом выделены достоверно отличающиеся от контроля показатели.
Нива Поволжья № 4 (33) 2014 35
г/л) установлена для культур изученных видов. Полученные результаты подтверждают предположение о роли и месте ПАБК в метаболических процессах микроорганизмов, и в частности грибов, как эс-сенциального ростового фактора.
Другим эссенциальным микроэлементом для высших грибов, на наш взгляд, является селен. Известно, что грибы аккумулируют селен в естественных условиях, причем рассматриваются, наряду с некоторыми растениям (чеснок, женьшень, астрагал и т. д.), как одни из наиболее активных концентраторов этого элемента [11]. Цикл
проведенных нами предварительных исследований, направленных на изучение влияния селена на рост и развитие бази-диальных макромицетов, показал, что, вероятнее всего, названный элемент, соединения которого обладают антиоксидантны-ми свойствами, необходим быстрорастущим организмам грибов как один из факторов, обеспечивающих их высокие скорости роста [12, 13]. Полученные результаты обусловили целесообразность продолжения исследований в этом ключе применительно к группе ксилотрофных базидиоми-цетов. На данном этапе представляло ин-
Рис. 2. Влияние соединений селена на динамику роста мицелия штаммов ксилотрофных базидиомицетов (сусло-агар, 26°С, повторность трехкратная)
терес изучение влияния не только неорганических, но и органических соединений селена на рост и развитие штаммов с различными эколого-трофическими стратегиями. В качестве селенсодержащих добавок изучены селенат натрия (Na2SeO4) и 9-фенил-симметричный-октагидроселенок-сантен (селенопиран). Соединения вносили в среду в концентрациях 10-6 г/л в пересчете на селен.
Результаты проведенных исследований указывают на способность данных соединений корригировать течение физиологических процессов у культур и целесообразность использования соединений селена в практике лабораторного культивирования штаммов ксилотрофных базидиоми-цетов, перспективных в биотехнологии (табл. 2).
При анализе особенностей влияния соединений селена на рост мицелия грибов становится очевидным, что склонный к паразитной трофике в природных условиях вид S. crispa обнаруживает факты стимуляции органической формой селена, а прочие виды - в большей степени неорганической. Для объяснения установленных фактов стимуляции роста следует обратиться к рассмотрению динамики развития культур в контрольных и опытных вариантах.
На примере наиболее быстрорастущих штаммов видов показаны особенности их развития на питательных средах, обогащенных соединениями селена (рис. 2). Подобные закономерности установлены и для всех остальных изученных штаммов данных видов.
Анализ полученных данных показывает, что общей тенденцией культур, развивающихся в присутствии соединений селена, является более ранний переход к фазе стационарного роста, при этом отмечается
сокращение фазы адаптации (что особенно заметно на примере медленнорастущих культур штаммов S. crispa). Фаза стационарного роста несколько растягивается во времени и стабилизируется. У большинства изученных штаммов показатели темпов роста в этот период увеличиваются. Возможно, в данном случае обнаруживается результат действия подобного механизма: нивелируются факторы окислительного стресса, провоцирующие старение культуры. Интересным аспектом представляется и позитивное воздействие, обеспечиваемое органическим соединением селена, на развитие в искусственной культуре штаммов облигатных паразитов (S. crispa). Предположительно, причиной служит частичное снятие окислительного и трофического стресса, который в большей или меньшей степени неминуемо развивается у паразитов exsitu.
Обнаруженные факты позволяют рекомендовать ряд изученных компонентов питательных сред (парааминобензойную кислоту, селенат натрия, 9-фенил-симмет-ричный-октагидроселеноксантен) для использования при культивировании изоля-тов ксилотрофных базидиомицетов различных трофических стратегий в условиях чистой культуры.
Нами изучено также влияние некоторых низкомолекулярных факторов (соединений германия, витаминов) на процессы плодообразования у грибов в условиях культуры. При этом было установлено, что соединение германия - тиогерманат натрия в концентрации 0,02 % (в пересчете на германий) от массы питательной среды стимулирует развитие плодовых тел G. lucidum. Таким образом, содержание микроэлемента германия в питательной среде в количестве 2,75 мМ оказывает стимули-
Таблица2
Влияние соединений селена на средние скорости роста (СР) мицелия ксилотрофных базидиомицетов (сусло-агар, 26°С, повторность трехкратная)
Вид Штамм CP, мм/сут±Д*
Контроль Селенат натрия Селенопиран
S. crispa SC-10 0,56±0,02 0,65±0,01 1,01±0,01**
АИ-10 0,87±0,03 0,98±0,03 1,22±0,01
АИ-11 0,65±0,07 0,71±0,02 1,13±0,02
T. versicolor Trw-1 7,13±0,20 9,40±0,02 9,07±0,03
Trw-2 8,30±0,15 10,07±0,03 9,37±0,04
Trw-3 9,32±0,16 11,19±0,02 10,05±0,03
G. lucidum Gl-1 9,60±0,10 12,28±0,04 10,27±0,26
Gl-3 12,07±0,03 15,90±0,47 13,87±0,07
Gl-6 5,97±0,14 8,18±0,03 6,29±0,06
*р>0,05,
** Курсивом выделены достоверно отличающиеся от контроля показатели.
Нива Поволжья № 4 (ЗЗ) 2014 37
рующее влияние на процессы плодоношения G. lucidum. Это явление может объясняться окислительными превращениями тиогерманата в оксидные формы и, как следствие, нарастанием активных форм кислорода и изменением общего окислительно-восстановительного потенциала среды. Существуют данные о повышенном содержании микроэлемента германия в базидиоспорах G. lucidum. Вероятно, доступность германия в определенной степени может лимитировать формирование бази-диом и базидиальное спороношение у этого вида.
Образование зачатков плодовых тел у S. crispa и T. versicolor несколько оптимизируется добавлением в питательную среду 0,005 % витамина тиамина хлорида, что наиболее отчетливо проявилось у штаммов АИ-11 и Trw-3 (табл. 3).
Таким образом, показано, что микроэлемент германий при повышенном его содержании в питательной среде (0,02 % от массы питательной среды, или 2,75 мМ на 1 литр) среды стимулирует процессы, приводящие к телеоморфе, что иллюстрируется формированием базидиом. При этом наши дальнейшие эксперименты показали, что следовые концентрации соединения германия (1,4 мкМ элемента на 1 л среды), напротив, угнетают протекание окислительных процессов, которые, по некоторым сведениям, тесно связаны с наступлением идиофазы и формированием телеоморф.
Таким образом, результаты наших исследований свидетельствуют о неоднозначном влиянии германия на течение
окислительных процессов в мицелии: в зависимости от концентрации в среде элемент может либо активизировать, либо сдерживать их темпы. Полученные данные подтверждают имеющиеся сведения об участии германия в обмене кислорода в клетке, причем механизмы взаимодействия сложны и требуют проведения глубоких исследований. Возможно, германий функционирует в качестве своеобразного «депо» активных форм кислорода в клетке, контролируя таким образом направленность физиологических процессов.
В процессе микробиологического разложения субстратов, содержащих лигнин, ксилотрофными грибами образуются разнообразные соединения как фенольной, так и нефенольной природы, которые могут выполнять ростовые, индукторные, корригирующие и целый ряд прочих функций, влияющих на ход развития мицелия. Известно, что существует ряд интермедиа-тов, появление которых на определенной стадии разложения субстрата, способствует выработке гидролитических ферментов у растущей культуры [14]. В этой связи нами было изучено влияние на общую окси-дазную активность внесения метоксильных групп лигнина в количестве 4,0 промилле на массу субстрата, на носителе - дубовых опилках, подвергнутых предварительному метанолизу, в питательный субстрат [15]. Под общей оксидазной активностью понимают способность комплекса ферментов катализировать окисление фенольных структур лигнина при помощи молекулярного кислорода воздуха. К группе оксидаз-ных ферментов относят лакказу, тирозина-
Таблица 3
Формирование зачатков плодовых тел ксилотрофных базидиомицетов в стерильных условиях на разных средах в стерильных условиях
Сроки появления зачатков плодовых тел (сутки после холодильника) и их дифференцирование на разных средах*
Вид, штамм Сусло-агар (контроль) Сусло-агар + оксид германия 0,005 % от Сусло-агар + тиамина хлорид, 0,005 % от
массы среды массы среды
12 15 20 25 12 15 20 25 12 15 20 25
G. lucidum, Gl-1 - - - + + + +д +д - + +д
G. lucidum, Gl-3 - - - + - + + + - - + +
G. lucidum, Gl-6 - - + + - + + + - + +д
S. crispa, SC-10 - - - - - - - - - - + +д
S. crispa, АИ-10 - - - + - - - + - - +д +д
S. crispa, АИ-11 - - - + - - - + - + + +д
T. versicolor, Trw-1 - - - - + - - + - - + +
T. versicolor, Trw-2 - - + - + - - + - - + +
T. versicolor, Trw-3 - - - - + - - + - + + +
* Обозначения: «-» - примордиев не отмечено; «+» отмечены зачаточные структуры при-мордиев (узелки); «д» - дифференцированные примордии, заметен гименофор.
0,7 0,65 Й 0,6
0 0.55
1 0,5 О 0,45 £ 0.4 * 0,35 К 0,3 н 0.25 Ё 0,2 9 0.15 Ч 0 1
о s 0,05 0
1
т
X
Контроль Опыт
G. lucidura, G1-1
S.crispa, АИ-10 Т. versicolor, Trw-3 Изученные культуры
Рис. 3. Влияние внесения метоксильных групп лигнина на общую оксидазную активность некоторых штаммов ксилотрофных грибов (твердофазный субстрат, планки погрешностей - ошибка средней, р<0,05)
зу, а также их различные изоформы, так называемые полифенолоксидазы. Эксперименты показали, что присутствие метоксильных групп стимулирует выработку ок-сидазных ферментов у двух из трех изученных видов (рис. 3).
Выявленное снижение общей оксидаз-ной активности у S. crispa, вероятно, определяется воздействием фенольных компонентов субстрата. Такое явление можно объяснить тем, что вид характеризуется паразитической стратегией развития, способен колонизировать живые деревья,
древесина которых мало подвергнута деструкции [15].
Увеличение оксидазной активности у прочих видов грибов на субстрате с более доступными фенольными компонентами лигнина может свидетельствовать о выработке у них индуцибельных форм окси-дазных ферментов. Таким образом, использование следовых количеств продуктов разложения природного субстрата грибов может быть целесообразным при работе с продуцентами индуцибельных ферментов.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 12-04-97078-р_поволжье_а.
Литература
1. Сидоренко, М. Л. Гуминовые кислоты как стимуляторы роста грибов /М. Л. Сидоренко, Н. Ю. Ефремова // Современная микология России. Том 2. - М.: Национальная академия микологии, 2008. - С. 341.
2. Дворнина, А. А. Базидиальные съедобные грибы в искусственной культуре / А. А. Дворни-на. - Кишинев: Штиинца, 1990. - 111 с.
3. Цивилева, О. М. Внеклеточные лектины lentinusedodes: характеристика, свойства и предполагаемые функции: автореф. дис. ... докт. биол. наук / О. М. Цивилева. - Саратов, 2008. - 44 с.
4. Яценко, Т. А. Динамика изменения пектолитической активности культурального фильтрата базидиальных грибов Auricularia auricula (HOOK.) Underw. и Tremella mesenterica (RETZ.) FR. / Т. А. Яценко, С. М. Бойко // Иммунопатология, аллергология, инфектология. - 2010. - № 1. -С.276 - 277.
5. Ильина, Г. В. Эколого-физиологический потенциал природных изолятов ксилотрофных базидиомицетов: Дис. ... докт. биол. наук / Г. В. Ильина. - 2011. - 432 с.
6. Ильин, Д. Ю. Ферментативная активность ксилотрофных базидиомицетов при твердофазном культивировании / Д. Ю. Ильин, Г. В. Ильина, Ю. С. Лыков, М. И. Морозова // Нива Поволжья. - 2012. - № 2(23). - С. 26-31.
7. Бухало, А. С. Высшие съедобные базидиомицеты в чистой культуре / А. С. Бухало. - Киев: Наукова думка, 1988. - 144 с.
8. Baldrian, P. Intraspecific variability in growth response to cadmium of the wood-rotting fungus Piptoporusbetulinus / P. Baldrian, J. Gabriel // Mycologia. - 2002. - Vol. 94, № 3. - P. 428-436.
9. Gramss, G. Activity of oxidative enzymes in fungal mycelia from grassland and forest soils /G. Gramss // Basic microbiol. - 1997. - Vol. 37, No 6. - P. 407-423.
10. Закис, Г. Ф. Функциональный анализ лигнинов и их производных / Г. Ф. Закис. - Рига: Зи-натне, 1987. - 230 с.
Нива Поволжья № 4 (33) 2014 39
11. Ермаков, В. В. Биологическое значение селена / В. В. Ермаков, В. В. Ковальский. - М.: Наука, 1979. - 298 с.
12. Значение селена для объектов биосферы / А. Ф. Блинохватов, А. И. Иванов, Г. В. Денисова и др. // Эколого-экономическое развитие России (анализ и перспективы): альманах, посв. 10-летию РАЕН. - М., 2000. - С. 145-152 с.
13. Ильин, Д. Ю. Возможности использования соединений селена при хранении коллекционных культур ксилотрофных базидиомицетов / Д. Ю. Ильин, Г. В. Ильина, М. И. Морозова // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. - 2012. - Том 12, Вып. 1. - С. 56-60.
14. Решетникова, И. А. Деструкция лигнина ксилотрофными макромицетами. Накопление селена и фракционирование его изотопов микроорганизмами / И. А. Решетникова. - М., 1997. - 197 с.
15. Проблемы сохранения видов ксилотрофных базидиомицетов, занесенных в Красную книгу Пензенской области / Д. Ю. Ильин, А. И. Иванов, М. И. Морозова и др. // Нива Поволжья. - 2012. -№ 4(25). - С. 20-26.
UDK 582.84
THE ROLE OF LOW MOLECULAR FACTORS AS ONTOGENESIS MODULATORS OF BASIDIAL MACROMYCETES CULTURES
G. V. Ilyina, Dr. biol. sciences, professor; D. Yu. Ilyin, PhD. biol. science;
S. A. Sashenkova, PhD. biol. sciences
FSBEE HPE «Pensa State Agricultural Academy», e-mail: [email protected]
The article presents the results of the research devoted to the evaluation of the prospects of using a number of low molecular exogenous compounds as growth regulators and biosynthetic activity of crop species of xylotrophic basidiomycetes, perspective in biotechnology. The conducted experiments enabled to state prospects for the use of a number of essential factors that optimize the development of cultures. The results of the research showed that a relatively more complete realization of the potential physiological cultures xylotrophicbasidiomycetes, particularly rare and valuable species in biotechnology, can be achieved when using certain growth factors and adaptogens of different origin. In particular, the essentiality of paraaminobenzoic acid (PABA) was stated, which shortens the period of adaptation phase to the substrate. The perspectives of using in practice of the compounds cultures of selenium and germanium, some vitamins that optimize the growth processes. The experiments have shown that, the concentration of the nutrient substances in the substrate influences both the intensification and slowing of metabolic processes. For example, a trace element of germanium with relatively high germanium content in its nutritive medium (0.02 % by weight of the culture medium or 2.75 mM to 1 liter of medium) stimulates the development of oxidative stress mycelium and approaches the stage of teleomorph.
However, trace concentrations of germanium compound (1,4mM element on 1 liter of medium), by contrast, inhibit the oxidative processes.
The intermediates that appear during the degradation of the substrate were also examined as growth bio-factors. It has been found that the stimulant of poly-phenoloksidaze activity may be exogenous methoxyl groups of lignin. Their introduction to the substrate can significantly affect the metabolism and the flow of morphogenetic processes in fungi.
In this paper the authors prove that the use of lignocellulosic sources enriched with methoxyl groups as a component of nutrient substrate provided an opportunity to obtain teleomorph of the studied white rot fungi. The fact that the pins and mature bazidiomy on sterile environment of most species has only been obtained by using methoxy groups of lignin, evidenced about the trigger role of these components of lignin during morphogenesis basidiomes.
Key words: xylotrophicbasidiomytcetes, controlled biosynthesis, submerged culture, low molecular weight Biofactors
References:
1. Sidorenko, M. L. Humic acids as growth stimulators of fungi / M. L. Sidorenko, N. Yu. Ephremova // Sovremennaya mikologiya Rossii. Volume 2. - M.: «National Academy of Mycology», 2008. - 341 p.
2. Dvornina, A. A. Basidiomycetes edible mushroomsin in the artificial culture / A. A. Dvornina. -Kishinev: Publishing house «Shtiintsa», 1990. - 111p.
3. Tsivileva, O.M. Extracellular lectins lentinusedodes: characterization, properties and possible function: Author. diss. Doctor. biol. sciences / O. M. Tsivileva. - Saratov, 2008. - 44 р.
4. Yatsenko, T. A. Dynamics of changes inthe activity of pectolytic activity of cultural filtrate of basidiomycetes Auriculariaauricula (HOOK.) Underw. and Tremellamesenterica (RETZ.) FR / T. A. Yatsenko, S. M. Boyko. -Immunopathology, аllergology, infektology, 2010. - № 1. Р. 276-277.
5. Nyi^, G. V. An ecological and physiological potential of natural isolates of xylotrophic basidiomycetes /G. V. Ily^. Diss. Doctor. biol. sciences, 2011. - 432 p.
6. Ilyin, D. Yu. Enzymatic activity of xylotrophic basidiomycetes in solid cultivation / D. Yu. Ilyin, G. V. Ilyina, Yu. S. Lykov, M. I. Morozova. - Niva Povolzhya. - 2012. - № 2 (23). - P. 26-31.
7. Bukhalo, A. S. Higher edible basidiomycetes in pure culture / A. S. Bukhalo. Kiev: Naukova Dumka,1988. -144 p.
8. Baldrian, P. Intraspecific variability in growth response to cadmium of the wood-rotting fungus Piptoporusbetulinus /P. Baldrian, J. Gabriel. -Mycologia. Vol.94. № 3,2002. -P. 428-436.
9. Gramss, G. Activity of oxidative enzymes in fungal mycelia from grassland and forest soils /G. Gramss. - J. basic microbiol. Vol.37. No 6, 1997.- P. 407-423.
10. Zakis, G. F. Functional analysis of lignins and their derivatives / G. F. Zakis. - Riga: Publishing house «Zinatne», 1987. - 230 p.
11. Ermakov, V. V. The biological role of selenium / V. V. Ermakov, V. V. Kovalskiy. - M.: «Nauka», 1979. -298 p.
12. Blinokhvatov, A. F. The role of selenium for the objects of biosphere / A. F. Blinokhvatov, A. I. Ivanov, G. V. Denisova et.al. - Ecological and economic development of Russia (analysis and perspectives): Almanakh, Dedicated to the 10th anniversary of RAEN. Moscow, 2000.-145-152 p.
13. Ilyin, D. Yu. The possibility of using selenium compounds during storage of collection cultures of xylotrophic basidiomycetes / D. Yu. Iliyn, G. V. Iliyna, M. I. Morozova. - Izvestiya of Saratov University. New series. ChemistrySeries. Biology. Ecology. - Volume12, Issue1, 2012. - P. 56-60.
14. Reshetnikova, I. A. Destruction of lignin by xylotrophic macromycetes. Accumulation of selenium and its isotope fractionation by microorganisms / I. A. Reshetnikova. - M., 1997. - 197p.
15. Ilyin, D.Yu. Problems of species conservation of xylotrophic basidiomycetes listed in the Red Book of Penza region /D. Yu. I lyin, A. I. I vanov, M. I. Morozova, G. V. I liyna, L.V. Garibova. - Niva Povolzhya. - 2012. - № 4(25). - P. 20-26.
УДК 633.11 «321» : 631.811.98
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И ПРЕПАРАТА «ПОЛИ-ФИД» НА ФОТОСИНТЕТИЧЕСКУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
Г. А. Карпова, доктор с.-х. наук, доцент; Е. Ю. Фролова, ассистент
ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Россия, т. 8(412)54-85-16, e-mail: [email protected]
Рассмотрены вопросы формирования и деятельности ассимиляционного аппарата яровой мягкой пшеницы Тулайковская 10 при предпосевной обработке семян регуляторами роста на фоне внесения комплексного препарата «Полифид». Показано, что возможное нарушение нормальных донорно-акцепторных связей из-за активного роста вегетативной сферы под действием регуляторов роста в первую половину вегетации и формирования колоса на последующих этапах развития. Данное нарушение компенсируется интенсификацией фотосинтеза, а затем формированием добавочной листовой поверхности. В целом отмечено положительное влияние изучаемого агроприема на показатели фотосинтетической деятельности и формирование урожайности изучаемой культуры.
Ключевые слова: ассимиляционная поверхность агроценоза, фотосинтетический потенциал, фотосинтезирующие пигменты, «Мелафен», «Крезацин», «Рибав-Экстра», «Поли-Фид».
Введение.
Повышение продуктивности растений обеспечивается балансом двух основных процессов их жизнедеятельности - фотосинтеза и роста. Морфофизиологические процессы в онтогенезе связаны с адекватными изменениями фотосинтеза, то есть находятся в причинно-следственных отношениях. Нарушение нормальных донорно-акцепторных отношений, вызванных актив-
ным ростом вегетативной сферы под действием регуляторов роста в первую половину вегетации и формированием колоса на последующих этапах развития, восстанавливается сначала компенсирующей интенсификацией фотосинтеза, а затем формированием добавочной листовой поверхности. Изучение динамики формирования ассимилирующей поверхности в посевах и создание условий для оптимальной
Нива Поволжья № 4 (33) 2014 41
