CC BY
64
УДК 579+54
ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КАРБОНАТОВ И ХЛОРИДА НА РОСТ И РАЗВИТИЕ КУЛЬТУР ЦИАНОБАКТЕРИЙ ИЗ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ МЕСТООБИТАНИЙ*
* Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ №№ 15-04-01275, 15-44-04302 и МОН РФ № 1990
© Цыренова Дулма Доржиевна, кандидат биологических наук, лаборатория микробиологии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail: baldanovad@rambler.ru © Басагаев Соил Баирович, аспирант Бурятского государственного университета Россия, 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, e-mail: basagaev_soil@mail.ru
© Намсараев Зоригто Баирович, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории экологии и геохимической деятельности микроорганизмов Института микробиологии им. С. Н. Виноградского РАН, начальник лаборатории электробиосинтеза НИЦ «Курчатовский институт» Россия, 117312, г. Москва, пр. 60-летия Октября, 7/2, e-mail: zorigto.one@gmail.com
Изучено влияние содержания карбонатов и хлорида на рост и развитие культур цианобактерий из экстремальных местообитаний. Показано, что культуры развивались при концентрации NaCl до 300 г/дм3 и карбонатов до 175 г/дм3.
Ключевые слова: экстремальные местообитания, галофилы, натронофилы, цианобактерии, карбонаты, хлориды.
INFLUENCE OF CARBONATES AND CHLORIDE CONTENT ON THE GROWTH AND DEVELOPMENT OF CYANOBACTERIA CULTURES OF EXTREME HABITAT
Tsyrenova Dulma D., candidate of biological sciences, Laboratory of Microbiology, Institute of general and experimental biology SB RAS
6, Sakhyanovoy, Ulan-Ude, 670047, Russia, e-mail: baldanovad@rambler.ru Basagaev Soil B., postgraduate, Laboratory of Microbiology, Buryat State Universuty 24a, Smolina, Ulan-Ude, 670000, Russia, e-mail: basagaev_soil@mail.ru
Namsaraev Zorigto B., candidate of biological sciences, Laboratory of Ecology and Geochemical Activity of Microorganisms RAS, Winogradsky Institute of Microbiology, National Research Centre «Kurchatov Institute»
7/2, October 60 years, Moscow, 117312, Russia, e-mail: zorigto@gmail.com
The influence of the content of carbonate and chloride on the growth and development of the cultures of cyanobacte-ria from extreme habitats was studied. Cultures were developed at the concentration of NaCl up to 300 g/dM3 and carbonates up to 175 g/dM3.
Keywords: extreme habitats, halophiles, natronophiles, cyanobacteria, carbonates, chlorides.
Цианобактерии экстремальных местообитаний (высокоминерализованные содовые озера и щелочные гидротермы) привлекают интерес ученых тем, что изучены намного слабее цианобактерий, развивающихся в околонейтральных условиях (галофильные сообщества соленых озер и лагун, а также гидротерм с умеренными значениями рН).
Целью работы является исследование функциональной активности культур цианобактерий, выделенных из экстремальных местообитаний, при различных концентрациях хлорид- и карбонат-ионов.
Объект и методы исследования
Объектами исследования являлись термальный источник Гарга (Забайкалье) и содово-соленые озера Забайкалья (Хилганта, Борзинское, Доронинское) и Кулундинской степи (Алтайский край) [1, 2].
Выделение монокультур цианобактерий проводили на агаризованных средах с помощью стереоскопического микроскопа МС-2 (Россия) с увеличением 7х-90х. Азотфиксирующие цианобактерии выделяли на безазотистой среде Заррука. Культивирование проводили в условиях лабораторного лю-
ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
3/2015
миностата в непрерывном режиме при температуре 20-25 0С и освещенности 2 000 лк. Чистоту культур контролировали микроскопически.
Исследование функциональной активности культур цианобактерий при различных концентрациях хлорид- и карбонат-ионов проводили в на выделенных монокультурах цианобактерий. Концентрации NaCl и карбонатов варьировали от 0 до 300 г/л: 0, 1, 5, 10, 20, 50, 100, 150, 200, 250, 300. Раствор карбонатов состоял из смеси Na2CO3 и NaHCO3 в соотношении 8:2. Выращивание цианобактерий проводили в условиях лабораторного люминостата с освещением на поверхности среды 2000 лк. Накопление биомассы культурами определяли по оптической плотности этанольных экстрактов на спектрофотометре CECIL 1021 (США). Продолжительность эксперимента составила от 4 до 8 недель.
Результаты и обсуждение
Выделение культур цианобактерий. Из микробных матов было выделено 14 культур цианобактерий, из них 8 культур из озера Хилганта, 5 культур из остальных озер и одна культура из источника Гарга (табл. 1).
Таблица 1
Культуры цианобактерий, выделенные из экстремальных местообитаний
Обозначение Место выделения Таксон
Kh-11.8.1 оз. Хилганта Leptolyngbya foveolarum
Kh-11.5 -//- Leptolyngbya sp.
S 142 Leptolyngbya sp.
Kh-11.3 Oscillatoria brevis
Kh-11 Oscillatoria brevis
Kh-11.5.1 Oscillatoria sp.
S 134 Nodularia sp.
Kh-11-10 № 2 -//- Microcoleus chthonoplastes
Dor-08 оз. Доронинское Gloeocapsa minuta
9 Kl оз. Кулунда Gloeocapsa minuta
10 Kl T1 -//- Anabaena variabilis
10 Kl T2 -//- Nodularia horveyana
Bor оз. Борзинское Halothece sp.
Scyt ист. Гарга Mastigocladus laminosus
Культуры, выделенные из озера Хилганта, относились к нитчатым цианобактериям. По морфологическим характеристикам три культуры являлись представителями рода OsciПatoria, три -Leptolyngbya и две - Nodularia и Microcoleus. Из остальных водоемов были выделены 2 культуры, относящиеся к роду Gloeocapsa, по одной культуре - к Halothece, Scytonema, Nodularia и Anabaena.
Рост культур цианобактерий при различных концентрациях ^С1 и карбонатов. Результаты лабораторного эксперимента по определению влияния содержания карбонатов и хлорида на рост и развитие культур представлены на рис. 1 и 2.
Азотфиксирующие культуры 10 КЬ Т.1 и 10 КЬ Т.2 имели одинаковый диапазон роста при концентрации карбонатов от 0-50 г/л (оптимум при 0-2, 10-20 г/л) и широкий диапазон роста при №С1 от 0-300 г/л (оптимум 2 и 200, 100-200 г/л). Это одно из самых высоких значений концентрации №С1, при котором показано развитие в культуре гетероцистных цианобактерий. Известные культуры Ко^1айа и Anabaena способны развиваться при солености не выше морской [3], хотя и отмечалось их присутствие в природных образцах при более высокой солености [4]. Морфологически идентичные культуры КЬ-11.8.1, КЪ-11.5 и 8 142 имели различный диапазон (0-100, 0-5 и 0-50 г/л) и оптимум (10, 0 и 5 г/л) роста карбонатов. Диапазон роста при №С1 был широким (0-150, 0-300 и 0-300 г/л) с оптимумом при 10, 5 и 0-2 г/л.
Культуры КЪ-11 и КЪ-11.3, отнесенные к роду OsciПatoria, проявили себя сходным образом как натронофильные (диапазон роста у обеих культур от 0 до 50 г/л, оптимум при 2 и 20 г/л) и галофиль-ные (диапазон роста 0-300, 0-100 г/л, оптимум при 5 и 50 г/л).
1
0,8 0,6 0,4
па
аИ
ш.
Ш
У
lu
2 Кон
10 20 50 100 125
ля 10% р-ров карбонатов (8:2), г/л
I 9 KL
I Tanatar 3.1 I Dor-08
I Kh-11.8.1. (LI)
I Kh-11-10 № 2 I S 142 I 10 KL T.1 I Kh-11.3 (G, Os)
□ Kh-11 (Oscillatoria, Zor) П S 144
■ 10 KL T.2
□ Kh-1 1.5 (LI)
Рис. 1. Выход культур цианобактерий при различных концентрациях карбонатов
□ 9 KL
□ Tanatar 3.1 m Dor-08
m Kh-11.8.1. (LI)
Kh-1 1-10 № 2 I S142 I 10 KL T.1 I Kh-1 1.5 (LI)
□ Kh-11 (Oscillatoria, Zor)
□ S 144 m 10 KL T.2
□ Kh-11.3 (G, Os)
Рис. 2. Выход культур цианобактерий при различных концентрациях NaCl
Одноклеточные культуры 9 KL и Dor-08 также являлись натронофилами с диапазоном роста от 0175 г/л (оптимум при 5 и 20 г/л) и галофилами с диапазоном роста от 0-300 г/л (оптимум при 0-10 г/л и 5-20 г/л). Культура Kh-11.10 № 2 имела небольшой диапазон роста карбонатов (0-20 г/л) с оптимумом при 5 г/л, и напротив характеризовалась широким диапазоном роста при NaCl (1-150 г/л) с оптимумом о 2 до 2 г/л.
Таким образом, выделенные культуры цианобактерий по отношению к соли проявили себя как га-лофилы, способные развиваться при содержании NaCl до 300 г/л. По отношению к карбонатам - на-тронофилы, имеющие оптимум развития при 5-50 г/л карбонатов.
Литература
1. Солоноватые и соленые озера Забайкалья: гидрохимия, биология / В. В. Хахинов [и др.]. - Улан-Удэ: Изд-во Бурят. гос. ун-та. - 2009. - 340 с.
2. Геохимическая деятельность микроорганизмов гидротерм Байкальской рифтовой зоны / Б. Б. Намсараев [и др.]. -Новосибирск: Гео, 2011. - 302 с.
3. Lehtimäki J., Lyra C., Suomalainen S. and oth. Characterization of Nodulariastrains, cyanobacteria from brackish waters, by genotypic and phenotypic methods // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. - 2000. - Vol. 50. - P. 1043-1053.
4. Веснина Л. В., Митрофанова Е. Ю., Лисицина Т. О. Планктон соленых озер территории замкнутого стока (юг Западной Сибири, Россия) // Сибирский экологический журнал. - 2005. - Т. 2. - С. 221-233.
References
1. Namsaraev B. B., Khakhinov V. V., Barkhutova D. D. et al. Solonovatye i solenye ozera Zabaikal'ya: gidrokhimiya, biologiya
[Bracken and saline lakes of Transbaikal: hydrochemistry and biology]. Ulan-Ude: Buryat State University Publ. 2009. 340 p.
2. Namsaraev B. B., Barkhutova D. D., Khakhinov V. V. et al. Geokhimicheskaya deyatel'nost' mikroorganizmov gidroterm Bai-
kal'skoi riftovoi zony [Geochemical activity of microorganisms of Baikal Rift Zone hydroterms]. Novosibirsk: Geo, 2011. 302 p.
3. Lehtimäki J., Lyra C., Suomalainen S. et al. Characterization of Nodulariastrains, cyanobacteria from brackish waters, by genotypic and phenotypic methods. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2000. V. 50. P. 1043-1053.
4. Vesnina L. V., Mitrofanova E. Yu., Lisitsina T. O. Plankton solenykh ozer territorii zamknutogo stoka (yug Zapadnoi Sibiri,
Rossiya) [Plankton of saline lakes of the closed runoff territory (south of Western Siberia, Russia)]. Sibirskii ekologicheskii zhurnal - Siberian Journal of Ecology. 2005. V. 2. Pp. 221-233.
,2
0,2
0
0
5
