Образование сероводорода сульфатредуцирующими бактериями в минеральных источниках Восточных Саян



ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

2008/4

3	7.9	4	Среднезернистый песок	4*10ь	1*104	0	101	103
4	L 8,0	20	Глинистый песок	Ю5	ю5	4*10'	ю5	103'
5	7,9	4	Крупный песок	2*104	5*105	2*104	103	10
6	7,4	3	Песок, цветение	10'	5*10;	10s	10J	L 102
Открытый Байкал, около п. Боя рек
7	-	12	Мелкий песок	8*102	2*103	2*102	До 10	103
8	-	13	Крупный песок	7*101	9*104	2*102	До 10	10!
9	-	13	Крупный песок	8*104	5*104	4*102	До 10	10э
19	-	13	Крупный песок	103	2*105	0-102	До 10	10

Выявлена высокая численность протеолитических бактерий, осуществляющих гидролиз белка до мономеров (до 50 млн кле-ток/мл). В цикле круговорота углерода в водоемах одно из ведущих мест занимают целлюлозоразлагающие микроорганизмы, гидролизующие целлюлозу до низкомолекулярных веществ. В мелководных осадках обнаружены микроорганизмы, которые осуществляют аэробную и анаэробную деструкцию целлюлозы. Численность аэробных целлюлозоразла-гаюших бактерий была выше, чем анаэробных, что связано с преобладанием аэробных условий в прибрежных осадках. Интенсивное потребление кислорода в донных осадках аэробными микроорганизмами создает условия для развития бродильных микроорганизмов, осуществляющих анаэробное разложение продуктов гидролиза полимеров. Их численность достигала 1 тыс. клеток/мл.

Таким образом, в прибрежных песчаных осадках залива Посольский Сор озера Байкал была выявлена высокая численность бактерий-деструкторов различных физиологических групп, превышающая численность в прибрежных песках открытого Байкала. Это согласуется с данными, характеризующими более интенсивное разложение органического вещества в мелководных заливах и бухтах озера Байкал (Дагурова и др., 1998).

L Кузнецов С.И. Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность. - Л.: Наука, 1970. - 440 с.

• 2.    Кулагин А.С., Помазкина ТВ. Первичная продукция водоемов Н Лимнология прибрежно-соровой зоны Байкала / отв. ред. Н.А. Флорексов. - Новосибирск: Наука, 1977.-С. 148-156.

• 3.    Дагурова О.П., Козырева Л.П., Намсараев Б.Б Микробная деструкция органического вещества в донных осадках озера Байкал // Сборник научных трудов Сер. Химия биологически активных веществ, Вып. 4. -Улан-Удэ: ВСГТУ, 1998. - С. 83-94.

Э.В. Данилова1, ДД. Бархутова2

’Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН бурятский государственный университет

ОБРАЗОВАНИЕ СЕРОВОДОРОДА СУЛЬФАТРЕДУЦИРУЮЩИМИ БАКТЕРИЯМИ В МИНЕРАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКАХ ВОСТОЧНЫХ САЯН

Работа проведена при финансовой поддержке грантов Минобразования РФ РНП высшей школы 2006-2007 гг., Президиума РАН «Биосфера», СО РАН № 24.

Е.К Danilova, D.D. Barkhutova

THE SULPHIDE HYDROGEN PRODUCTION OF SULPHATEREDUC1NG BACTERIA IN EASTERN SAYAN MINERAL SPRINGS

Sulfate reduction bacteria participate in processe organic matter destruction and produse of sulphide hydrogen. Th growth of sulfate reduction bacteria was studied on acetate and lactate. The main part of organic substance on the termini stages of anaerobic destruction employ for reduction of sulfates.

Данилова Э.В., Бархутова ДД ОБРАЗОВАНИЕ СЕРОВОДОРОДА СУЛЬФАТРЕДУЦИРУЮЩИМИ БАКТЕРИЯМИ В МИНЕРАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКАХ ВОСТОЧНЫХ С.АЯН

Сульфатредуцирующие бактерии (СРВ) участвуют в процессе деструкции органического вещества и продуцируют химически активное вещество - сероводород (Намсараев, Земская, 2000). Донорами водорода служат простые низкомолекулярные соединения, образующиеся при анаэробном разложении биомассы, главным образом целлюлозы: лактат, ацетат, пропионат, бутират и др.

Исследована активность сульфатредуци-рующих бактерий из микробных матов минеральных источников Восточных Саян, использующих лактат и ацетат в качестве источника энергии и углерода при различных значениях температур. Интенсивность сульфатредукции в микробных матах и илах указывает на определяющую роль сульфатредукторов на конечных этапах деструкции органического вещества в исследованных минеральных источниках.

Объекты н методы исследования

Минеральные источники Восточных Саян -Хойто-Гол, Жойгон и Халун У сан относятся к низкотемпературным углекислым гидротермам. Отличительной чертой источников Хойто-Гол является присутствие сероводорода, поступающего с вулканическими флюидами.

Концентрацию сульфида определяли колориметрически (Кузнецов, Дубинина, 1989). Для выделения и культивирования бактерий использовали прописи, приведенные в лабораторных руководствах (Кузнецов, Дубинина, 1990). Численность основных физиологических групп бактерий определяли методом десятикратных разведений на жидких и агари-зованных элективных средах.

Морфотипы бактерий изучали с помощью световых микроскопов PZO (Польша).

Скорость сульфатредукции определена радиоизотопным методом (Беляев, Иванов, 1975; Кузнецов, Дубинина, 1989).

Результаты

Максимальная численность сульфатреду-цирующих бактерий была зафиксирована в матах минеральных источников Хойто-Гол -до 10 тысяч кл/мл. Минимальная численность наблюдалась в минеральных источниках Жойгон-10 кл/мл.

По физиолого-биохимическим, морфологическим свойствам и размерам клеток суль-фаггредуцирующие бактерии из матов источников Хойто-Гол были близки к Desul^vibrio gigas. Из матов источников Жойгон сульфат-редукторы были представлены короткими вибрионами размером до 1-2 мкм.

Наблюдения за образованием сероводорода сульфатредуцирующими бактериями на субстратах ацетат и лактат показали, что наибольший выход сероводорода наблюдается на ацетате (рис.) при температуре 35°С.

Температура в 45°С на этом же субстрате была наиболее благоприятна только для накопительных культур из пробы Hg 02 (ил), в которой наблюдалась прямая зависимость накопления сероводорода от температуры с максимумом при 45°С. Культуры из Hg 02 (мат) имели одинаковую активность образования сероводорода при всех температурах, кроме 20вС, где выход продукта был минимальным. Наиболее благоприятной для сульфатредуци-рующих бактерий из источников Жойгон была температура 35°С. Изменение температуры в ту или иную сторону уменьшало образование H2S. Оптимум накопления H2S в культуре из источника Халун У сан наблюдался при температуре 35 °C. .

На лактате рост сульфатредукторов и накопление H2S были менее интенсивными и отличались как для разных источников, так и для культур из одного источника (ил и мат).

Максимальные количества сероводорода на лактате образуют накопительные культуры сульфатредукторов из источников Хойто-Гол при температуре 35°С. Изменение температуры в сторону повышения или понижения неблагоприятно сказывались на скорости образования сероводорода и его конечном выходе. Сульфатредуцирующие бактерии из источника Халун У сан выделяли максимальное количество сероводорода при температуре 25 °C.

Наибольшее количество H2S в пробе из Жойгона образовывали сульфатредукторы, выделенные из ила, в то время как культуры, выделенные из матов, образовывали значительно меньше сероводорода при всех значениях температур. При 35оС наблюдалось образование одинакового количества сероводорода (рис.).

В минеральных источниках Хойто-Гол и Жойгон скорость сульфатредукции варьировала от 1,1 до 10,4 мг S/кг сут. Скорость метаногенеза составила 0,4 -17,7 мкл СНд/кг сут. Соответственно на конечных этапах деструкции органического вещества процесс сульфатредукции преобладает над метаногенезом. Количественная оценка деятельности микроорганизмов показывает, что на терминальных этапах деструкции большая часть органического вещества минеральных. источников Хойто-Гол и Жойгон используется сульфат-редукторами.

ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

Рис. 1-Hg 02 мат; 2-Hg 02 ил; З-Ни 016; 4-Ни 017 мат; 5-Jg 09 ил; 6-Jg 09 мат

Таким образом, проведенные исследования показывают, что сульфатредуцирующие бактерии активно участвуют в деструкции органического вещества. Они хорошо растут на ацетате и лактате. Для них наиболее оптимальна температура той природной среды, из которой они были культивированы.          .

Литературц                   ■

• I .Беляев С.С., Иванов М,В. Радиоизотопный метод определения интенсивности бактериального метанобразова-ния // Микробиология. - 1975. Т. 44. С. 166-168.

• 2 . Кузнецов С.И., Дубинина Г.А. Методы изучения водных микроорганизмов. - М.: Наука, 1989. - 288 с.

• З .Намсараев Б.Б., Земская Т.Н. Микробиологические процессы круговорота углерода в донных осадках озера Байкал. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. - 160 с.