Наноформы Al (Fe, Mn)-осаждающего микроорганизма с широким ареалом

Автор: Кутузова Р.С., Воробьев Н.И.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Экологические основы создания микробных препаратов

Статья в выпуске: 3 т.50, 2015 года.

Бесплатный доступ

Данные о функционировании микробного сообщества с участием малых форм расширяются, чему способствуют современные молекулярно-генетические технологии таксономического и количественного учета. Известно, что в железомарганцевых конкрециях почв значительная часть бактерий представлена наноформами с высокой долей жизнеспособных особей. Как среди наноформ, так и среди бактерий крупного размера обнаруживаются одни и те же филогенетические группы. Однако значительная часть наноформ не идентифицированы. Описанной нами причастностью Al (Fe, Mn)-осаждающего микроорганизма к образованию высокоглиноземистого вещества объясняется присутствие указанного вещества в минеральной фракции поверхностно-рыхлого слоя шлакового субстрата, охватывающего огромные площади и массово заселенного этим микроорганизмом. Возможная роль рассматриваемого микроорганизма в выведении ионов алюминия из раствора и детоксикации посредством осаждения на собственных структурах пока не оценена. Проведенные исследования свидетельствуют, что многие свойства, присущие Al (Fe, Mn)-осаждающему организму, могут быть рассмотрены с позиций микроорганизма сапрофитного, свободноживущего, микоплазмаподобного, связанного с первичным бокситообразованием, однако его значимость для почв с повышенной алюминиевой кислотностью и алюминиевой токсичностью еще предстоит оценить. В работе рассматривается Al (Fe, Mn)-осаждающий микроорганизм из дерново-подзолистых почв (алюминиевая кислотность и алюминиевая токсичность при подзолообразовательном процессе) и современного изверженного вулканического материала (образование высокоглиноземистого вещества - исходной стадии бокситообразования). Поскольку ранее выявленный Т.В. Аристовской Al-осаждающий микроорганизм был отмечен как родственный иловому Metallogenium и широко распространенный в почвах, для обсуждения результатов привлечены собственные исследования Metallogenium из озерного ила. В накопительных культурах Al (Fe, Mn)-осаждающего микроорганизма со временем объекты мельчали, а сканирующий электронный микроскоп подтвердил наличие ультрамелких форм (0,1-0,2 мкм). В мелкодисперсной фракции вулканического материала просвечивающий электронный микроскоп выявил нитеобразные структуры, представленные овальными телами с диаметром 0,1-0,3 мкм. Наноформы наблюдали и при электронно-микроскопическом рассмотрении угольных реплик микробоценоза иловых обрастаний Metallogenium, где тончайшие нити колоний и окружающие тела существенно меньше 0,2 мкм. Попытка определить таксономическое положение Al (Fe, Mn)-осаждающего микроорганизма в элективных накопительных культурах с использованием ПЦР-анализа не была удачной в связи с невозможностью очистки препарата ДНК от алюминия и железа, содержащихся как в среде, так и на клеточной поверхности. Однако в жестких условиях культур везде был выявлен Methylo-bacterium, широко распространенный в дерново-подзолистых почвах.

Еще

Наноформы, микоплазмаподобный микроорганизм, микробное осаждение al (fe, дерново-подзолистая почва, вулканический материал, озерный ил

Короткий адрес: https://sciup.org/142133601

IDR: 142133601 | DOI: 10.15389/agrobiology.2015.3.384rus

Список литературы Наноформы Al (Fe, Mn)-осаждающего микроорганизма с широким ареалом

Вайнштейн М.Б., Кудряшова Е.Б. О нанобактериях. Микробиология, 2000, 69(2): 163-174.
Панкратов Т.А., Белова С.Э., Дедыш С.Н. Оценка филогенетического разнообразия прокариотных микроорганизмов в cфагновых болотах с использованием метода FISH. Микробиология, 2005, 74(6): 811-837.
Абашина Т.Н. Изменение структурной организации бактериальных клеток при стрессовых воздействиях. Автореф. канд. дис. М., 2007.
Чернов В.М., Мухаметшина Н.Е., Гоголев Ю.В., Нестерова Т.Н., Чернова О.А. Адаптация микоплазм к неблагоприятным условиям роста: нанотрансформация и фитопатогенность Acholeplasma laidlawii PG8. Доклады РАН, 2007, 413(3): 271-275.
Дуда В.И., Сузина Н.Е., Поливцева В.Н., Боронин А.М. Ультрамикробактерии: становление концепции и вклад ультрамикробактерий в биологию. Микробиология, 2012, 81(4): 415-427.
Ванькова А.А. Наноформы бактерий в системе «почва-растение». Автореф. докт. дис. M., 2013.
Лысак Л.В., Кадулин М.С., Конова И.А., Лапыгина Е.В., Иванов А.В., Звягинцев Д.Г. Численность, жизнеспособность и таксономический состав наноформ бактерий в железомарганцевых конкрециях. Почвоведение, 2013, 6: 707-714.
Dubinina G.A. Untersuchungen uber die Morphologie von Metallogenium und die Beziehungen zu Mycoplasma. Zeitschrift fur Allg. Mikrobiologie, 1970, 10(5): 309-320.
Дубинина Г.А., Дерюгина З.П. Электронно-микроскопическое исследование железомарганцевых конкреций из озера Пуннус-Ярви. Доклады АН СССР, 1971, 201(3): 714-716.
Балашова В.В. Микоплазмы и железобактерии. М., 1974.
Балашова В.В., Дубинина Г.А. Ультраструктура Metallogenium в чистой культуре. Микробиология, 1989, 58(5): 841-846.
Кутузова Р.С., Габе Д.Р., Кравкина И.М. Электронно-микроскопическое изучение обрастаний железомарганцевых микроорганизмов ила. Микробиология, 1972, 41(6): 1099-1102.
Кутузова Р.С. Электронно-микроскопическое изучение иловых обрастаний железоокисляющего кокка, близкого Siderococcus limoniticus Dorff. Микробиология, 1974, 43(2): 285-288.
Кутузова Р.С. Электронно-микроскопическое изучение микроорганизмов ила. Микробиология, 1972, 41(5): 859-861.
Никитин Д.И., Васильева Л.В., Лохмачева Р.А. Новые и редкие формы почвенных микроорганизмов. М., 1966.
Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования. Л., 1980.
Перфильев Б.В., Габе Д.Р. Изучение методом микробного пейзажа бактерий, накопляющих марганец и железо в донных отложениях. В сб.: Роль микроорганизмов в образовании железомарганцевых озерных руд. М.-Л., 1964: 16-53.
Кутузова Р.С., Вергасова Л.П., Филатов С.К. Преобразование изверженных пород при участии микробного биоценоза на Первом шлаковом конусе Большого трещинного Толбачинского извержения. Вулканология и сейсмология, 2004, 1: 46-54.
Кутузова Р.С., Вергасова Л.П., Филатов С.К. Участие бактерий Metalloge-nium-Siderococcus в поствулканических преобразованиях изверженного материала (Камчатка). Почвоведение, 2006, 3: 334-343.
Кутузова Р.С. Полиморфный микроорганизм, способный осаждать алюминий на клеточной поверхности. Сельскохозяйственная биология, 2011, 3: 102-107.
Филатов С.К., Вергасова Л.П., Кутузова Р.С., Степанова Е.Л. Полякова И.Г. Микробиологическое преобразование базальтов Толбачинского извержения 1975-1976 гг. (Камчатка) в лесюкит Al2(OH)2Clš2H2O и другие фазы бокситов. Записки Всероссийского минералогического общества, 2004, СХХХIII(3): 1-11.
Kutuzova R.S., Vergasova L.P., Filatov S.K. Aluminium-precipitating microorganism in products of recent volcanic activity. Int. Workshop «Biodiversity, molecular biology and biogeochemistry of thermophiles». Petropavlovsk, Kamchatka Peninsula, 2010: 36-38.
Filatov S.K., Vergasova L.P., Kutuzova R.S. Decomposition of alumosilicates and accumulation of aluminum by microorganisms on fumarole fields of Tolbachik volcano (Kamchatka Peninsula, Russia). In: Minerals as advanced materials-II/S.V. Krivovichev (ed.). Springer Verlag, 2011: 389-399.
Кутузова Р.С., Воробьев Н.И. Алюминий-осаждающий микроорганизм. Lambert Academic Publishing, Saarbrucken, 2013.
Климашевский Э.Л. Генетический аспект минерального питания растений. М, 1991.
Пухальская Н.В. Проблемные вопросы алюминиевой токсичности. Агрохимия, 2005, 8: 70-82.
Лисицын Е.М. Потенциальная алюмоустойчивость сельскохозяйственных растений и ее реализация в условиях европейского северо-востока России. Автореф. докт. дис. M., 2005.
Лисицын Е.М., Лисицына И.И. Влияние места репродукции и сорта на его потенциальную алюмоустойчивость. Сельскохозяйственная биология, 2008, 5: 58-64.
Толпешта И.И., Соколова Т.А Соединения алюминия в почвенных растворах и его миграция в подзолистых почвах на двучленных отложениях. Почвоведение, 2009, 1: 29-41.
Wood M. A mechanism of aluminium toxicity to soil bacteria and possible ecological implications. Plant and Soil, 1995, 171: 63-69 ( ) DOI: 10.1007/BF00009566
Illmer P., Schinner F. Influence of nutrient solution on Al-tolerance of Pseudomonas sp. FEMS Microbiol. Lett., 1999, 170: 135-190.
Широких А.А., Широких И.Г. Влияние кислотности и алюминия на рост культуры Agrobacterium radiobacter. Агрохимия, 2004, 12: 41-46.
Широких А.А., Широких И.Г., Полянская Л.М., Родина Н.А., Бурканова О.А. Влияние кислотности почвы и токсичности алюминия на структуру микробной биомассы в ризосфере ячменя. Агрохимия, 2004, 8: 36-42.
Иллмер П., Эрлебах К. Фосфор смягчает влияние, оказываемое алюминием на клетки Arthrobacter. Микробиология, 2005, 74(6): 852-855.
Борхсениус С.Н., Чернова О.А., Чернов В.М., Вонский М.С. Микоплазмы. СПб, 2002.
Сафонова О.Ф., Фурмакова Л.Н., Броневой В.А, Цеховольская Д.Ю., Ким Ю.И., Копейкин В.А. Изучение систем с участием алюминия в стандартных условиях. В сб.: Проблемы генезиса бокситов. М, 1975: 280-288.
Микоплазмы в патологии животных/Под ред. Г.Ф. Коромыслова, Я. Месароша, Л. Штипковича и др. М, 1987.
Каравайко Г.И., Кузнецов С.И., Голомзик А.И. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд. М., 1972.
Walsh F., Mitchell R. A pH-Dependent succession of iron bacteria. Environ. Sci. Technol., 1972, 6(9): 809-812.
Walsh F., Mitchell R. An acid-tolerant iron-oxidizing Metallogenium. J. Gen. Microbiol., 1972, 72: 369-376 ( ) DOI: 10.1099/00221287-72-2-369
Васильев В.В., Григорьев Н.Н. Практическое руководство по качественному химическому полумикроанализу. Л., 1966.
Кордюм В.А., Мошинец Е.В., Цапенко М.В., Адамчук-Чалая Н.И., Иродов Д.И., Андриенко В.И., Шпилевая С.П. Микромир живого -очевидность неочевидного. Бiополiмери i клiтина, 2008, 24(5): 412-425.
Кордюм В.А., Шпилевая С.П., Мошинец Е.В., Адамчук-Чалая Н.И., Иродов Д.И., Андриенко В.И. Биополимеры и клетки в изменении архитектуры микроценозов. 1. Феноменология. Бiополiмери i клiтина, 2009, 25(2): 150-166.
Волков В.Т., Волкова Н.Н., Смирнов Г.В., Полиенко А.Н., Бакиров А.Г., Ермолаев В.А. Биоминерализация в организме человека и животных. Томск, 2004.
Васильева Н.В. Роль внешнемембранных везикул в секреции бактериолитических ферментов Lysobacter sp. Автореф. канд. дис. М., 2010.
Пономарев А.П. Электронная микроскопия нанобактерий и других представителей микро-и наномира. Владимир, 2011.
Чернов В.М., Чернова О.А., Горшков О.В., Баранова Н.Б., Музыкантов А.А., Нестерова Т.Н., Понаморева А.А. Взаимодействие микоплазм и рас-тений: экстраклеточные мембранные везикулы и фитопатогенность Acholeplasma laidlawii PGB. Доклады РАН, 2013, 450(4): 483-487.
Biller S.J., Schubotz F., Roggensack S.E., Thompson A.W., Summons R.E., Chisholm S.W. Bacterial vesicles in marine ecosystems. Science, 2014, 343(6167): 183-186 ( ) DOI: 10.1126/science.1243457
Широких А.А., Плетнева Г.В. Состав и динамика алюмотолерантных микроорганизмов в микробном сообществе кислой дерново-подзолистой почвы. Доклады РАСХН, 2000, 2: 30-33.
Широких А.А., Широких И.Г. Изучение полезных для растений свойств метилотрофных бактерий. Агрохимия, 2007, 9: 53-57.
Федоров Д.Н., Доронина Н.В., Троценко Ю.А. Фитосимбиоз аэробных метилобактерий: новые факты и гипотезы. Микробиология, 2011, 80(4): 435-446.
Воробьев Н.И., Свиридова О.В., Кутузова Р.С. Методические рекомендации по использованию граф-анализа в исследованиях систем, состоящих из биотических и абиотических компонентов. СПб, 2006.
Кутузова Р.С, Воробьев Н.И, Попова Л.А., Гамова М.В., Круглов Ю.В. Микробиологическая характеристика дерновых почв центральной поймы Северной Двины. Почвоведение, 2009, 2: 244-254.
Пономарева Л.В., Дричко В.Ф., Цветкова Н.П., Кудрявцев Д.В. Содержание подвижного алюминия и кислотность почвы на фоне бактеризации алюмотолерантными штаммами как приема повышения устойчивости растений. Сельскохозяйственная биология, 2010, 1: 104-109.

Еще

Статья научная