Физиологическая характеристика ахромогенных видов рода pseudomonas в условиях динамики термического режима культивирования

В настоящее время все большее внимание исследователей привлекают различные виды бактерий с высокой экологической пластичностью [9], [11]. Распространенные бактерии, такие как Pseudomonas , способны модулировать экспрессию генов в ответ на широкий круг стрессоров окружающей среды, обеспечивая физиолого-биохимическую адаптацию. Данные литературы свидетельствуют, что представители рода Pseudomonas являются одной из доминирующих культивируемых групп микроорганизмов, изолируемых из кишечника различных видов рыб. Псевдомонады наряду с аэромонадами являются типичными представителями водных микробиоценозов и нормофлоры рыб [7]. В больших количествах они представлены в грунтах и прудовой воде [3].

Физиологическое поведение бактериальных клеток часто зависит от температуры и обеспечивается посредством терморегулируемых доменов. Обширные литературные данные свидетельствуют, что при акклиматизации пойки-лотермных организмов к низкой температуре, как правило, идут значительные внутриклеточные перестройки, включая увеличение разме-

ра клеток, повышение активности ферментов и изменение состава мембран [10], [11]. В связи с этим цель данной работы заключалась в том, чтобы оценить влияние динамики температуры на активность Pseudomonas alcaligenes и Pseudomonas cichoril .

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ

Для исследования в чистую культуру выделены 25 ахромогенных штаммов Pseudomonas alcaligenes и 25 – Pseudomonas cichoril из микрофлоры воды и аутофлоры форели. Оба вида характеризуются большим разнообразием условий обитания и, следовательно, обладают хорошими адаптационными возможностями, быстро приспосабливаясь к изменениям в окружающей среде, поэтому представляют собой удобные модели для изучения влияния температурного режима на физиологические свойства микроорганизмов. Бактерии культивировали на мясопептонном бульоне в колбах Эрлен – Мейера объемом 250 мл на круговой качалке (180–200 об./мин) при температуре от 5 до 35 °C в течение 24–120 ч. Физиологические параметры – скорость роста, время достижения максимальной плотности и скорость генерации – устанавливали спектрофотометрически.

Таблица 1 Влияние температуры на скорость роста Pseudomonas alcaligenes (е. о. п.)
Время, ч	Т инкубирования
	5 °C	10 °C	15 °C	20 °C	25 °C	30 °C	35 °C
0	0	0	0	0	0	0	0
24	0,10	0,20	0,23	0,23	0,13	0,09	0,09
48	0,11	0,40	0,72	0,62	0,34	0,31	0,30
72	0,22	0,60	0,85	0,65	0,58	0,36	0,29
96	0,45	0,80	0,89	0,89	0,89	0,57	0,41
120	0,63	1,20	1,30	0,90	1,00	0,80	0,72

Таблица 2

Время достижения максимальной плотности (ч) и одной генерации – G (мин) Pseudomonas alcaligenes (n = 25) при разных температурах культивирования

Температурные условия культивирования	Время достижения max P	G
5 °C	27,12 ± 0,53	31,12 ± 0,41
10 °C	18,24 ± 0,51	29,45 ± 0,38
15 °C	16,11 ± 0,48	24,56 ± 0,36
20 °C	17,20 ± 0,43	27,54 ± 0,34
25 °C	21,30 ± 0,49	29,35 ± 0,38
30 °C	24,80 ± 0,52	31,16 ± 0,41
35 °C	27,82 ± 0,53	32,48 ± 0,43

Таблица 3

Время достижения максимальной плотности (ч) и одной генерации – G (мин) Pseudomonas cichoril (n = 25) при разных температурах культивирования

Температурные условия культивирования	Время достижения max P	G
5 °C	32,16 ± 0,47	30,60 ± 0,39
10 °C	25,31 ± 0,27	30,24 ± 0,37
15 °C	21,20 ± 0,24	29,11 ± 0,32
20 °C	18,42 ± 0,19	21,40 ± 0,26
25 °C	24,50 ± 0,26	31,10 ± 0,33
30 °C	27,80 ± 0,32	35,24 ± 0,48
35 °C	28,20 ± 0,33	35,40 ± 0,48

Таблица 4

Влияние температуры на скорость роста Pseudomonas cichoril (е. о. п.)

Время, ч	T инкубирования
	5 °C	10 °C	15 °C	20 °C	25 °C	30 °C	35 °C
0	0	0	0	0	0	0	0
24	0	0,09	0,29	0,12	0,09	0	0
48	0,23	0,56	0,67	0,25	0,34	0,26	0,18
72	0,34	0,78	0,78	0,67	0,42	0,37	0,28
96	0,39	0,92	0,89	0,74	0,64	0,62	0,54
120	0,76	0,98	1,21	0,92	0,83	0,72	0,69

Для расчета продолжительности одной генерации (мин) псевдомонад при разных температурных условиях использовали формулу [6]:

G = (0,3010 ∙ t) / (log b – log a), где t – время роста популяции; b – количество бактерий через заданный период культивирования; а – количество засеянных бактерий.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В ходе исследований установлено, что при экспозиции 48, 72 и 120 ч наибольшая скорость роста Pseudomonas alcaligenes наблюдается при температуре 15 °C. При 24-часовой экспозиции получен одинаковый показатель – 0,23 при температурах 15 и 20 °C, а при 96-часовой – 0,89 при температурах 15, 20 и 25 °C (табл. 1).

Наименьшее время, за которое популяция Pseudomonas alcaligenes достигает максимальной плотности, 16,11 ± 0,48 ч, при этом генерация составляет 24,56 ± 0,36 мин. Такие данные получены при температуре культивирования 15 °C (табл. 2).

Для Pseudomonas cichoril наименьшая скорость достижения максимальной плотности составляет 18,42 ± 0,19 и наблюдается при условиях культивирования с температурой 20 °C, генерация в таком случае равна 29,11 ± 0,32 (табл. 3).

Для роста Pseudomonas cichoril оптимальной температурой также является 15 °C, в трех вариантах инкубирования из пяти при этом значении оптическая плотность максимальна и составляет соответственно 0,29; 0,67 и 1,25 единиц для времени экспозиции 24; 48 и 120 ч. При инкубировании 72 ч получен одинаковый показатель – 0,78 при температуре 10 и 15 °C, а при экспозиции 96 ч наибольший рост зафиксирован при температуре 10 °C и составляет 0,92 е. о. п. (табл. 4).

По результатам изучения влияния температуры на особенности роста и скорость генерации Pseudomonas alcaligenes и Pseudomonas cichoril можно отметить, что температура выполняет ведущую роль в популяционной изменчивости бактерий. Установлен оптимальный температурный диапазон для Pseudomonas alcaligenes и Pseudomonas cichoril – 15–25 °C, который наряду с питательным субстратом является направляющим и стабилизирующим фактором отбора. При переходе от низких температур (5 °C) к высоким (35 °C) создается стрессовая ситуация, усиливающая гетерогенность популяции, вследствие чего увеличивается потенциальная возможность освоения штаммаминовой экологической ниши. Снижение температуры может привести к возникновению у псевдомонад способности к прототрофному питанию. В таких условиях проявляются сапрофитические свойства микроорганизма, позволяющие ему долго сохраняться в окружающей среде.

Физиологическая характеристика ахромогенных видов рода Pseudomonas в условиях динамики термического... 21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучены физиологические свойства Pseudomonas alcaligenes и Pseudomonas cichoril в условиях динамики термического режима культиви- рования. Установлено влияние температуры на скорость роста и скорость генерации исследуемых штаммов. Показано, что температурный оптимум для изучаемых микроорганизмов – 15–25 °C.

* Работа выполнена при поддержке Программы стратегического развития ПетрГУ в рамках реализации комплекса мероприятий по развитию научно-исследовательской деятельности на 2012–2016 гг., а также при поддержке программы «Умник».