Температурные параметры роста культур Mastigocladus laminosus и Phormidium laminosum, выделенных из термальных источников Уро и Кучкгер (Прибайкалье)

В последние десятилетия экстремальные водные экосистемы, такие как термальные источники, содовые озера, представляют собой предмет активного изучения микробиологов всего мира. Они представляют интерес не только как центры наземного происхождения, но и играют важную роль в накоплении органического вещества. В Бурятии широко распространены эти экосистемы, в которых основу микробного мата составляют цианобактерии. В термальных источниках главным физико-химическим фактором среды, оказывающим влияние на состав и распространение микробных сообществ, является температура. С точки зрения микробиологии температура 45°С является важной границей разделения микроорганизмов на мезофиллы и термофилы.

Целью нашей работы было определение температурных параметров роста цианобактериальных культур, выделенных из высокотемпературных источников Уро и Кучигер (Прибайкалье) и определенных по морфологическим признакам как Masligocladus laminosus и Phormidium Laminosum.

Материалы и методы

Отбор проб воды и цианобактериальных матов производили в летне-осенний период с 2002 по 2007 г. в термальных источниках Прибайкалья Кучигер и Уро. Для определения видового состава пробы матов фиксировали 4% формалином, нефиксированные пробы до посева хранили при температуре 4°С. Температуру воды источников измеряли сенсорным электротермометром Prima. Идентификацию видовой принадлежности цианобактерий проводили на основании морфологических признаков по определителям Голлербах М.М. [1953] и Komarek К.А. [2005] с помощью светового микроскопа Axiostar plus [Karl Zeiss], Монокультуры Mastigocladus laminosus и Phormidium Laminosum были выделены из термальных источников Прибайкалья. При подборе наиболее оптимальной среды для роста выделенных цианобактерий пробы воды из водоемов разливали в колбы и добавляли к ним различные среды, рекомендуемые для этой группы организмов [Дрю, 1983; Панкратова и др., 1998; Apte et al., 1998]. В результате для получения активных монокультур цианобактерий была выбрана среда Кастенхольца [Определитель бактерий..., 1990] следующего состава (мг/л): NaHCOj -0.1; К2НРО4 -0.1; NaNO, - 0.6; NaCl - 0.008; MgSO4 7H2O -0.1; CaCI2 (10%) - 0.5; FeCl3-0.28; Na2SiO3-0.2; микроэлементы - 1мл. На других средах рост отсутствовал или был менее интенсивным. Полученные монокультуры очищали от сопутствующих организмов путем многократного пересева с жидкой среды Кастенхольца на агаризованную. Чистоту культур контролировали микроскопическим методом. В результате были получены монокультуры цианобактерий. Выращивание полученных куль- тур проводили в условиях лабораторного лю-миностата при освещении лампами дневного света. Освещенность на поверхности суспензии культур составляла 2 клк. Культивирование проводили в периодическом режиме при температуре 47.2°С. Для выявления оптимальных параметров роста при различных температурах выделенных организмов были проведены лабораторные эксперименты по выращиванию их при различных температурах [Федоров, Карауш, 1974]. Диапазон изменяемых величин был подобран с учетом физико-химических характеристик во всех исследованных водоемах:

Температура (в °C) от 25,0 до 70,0 (25°С; 30°С; 35°С; 40°С; 45°С; 50°С; 55°С; 60°С; 65°С; 70°С).

Для определения температурных оптиму-мов роста стандартные количества клеточных суспензий выращивали в пробирках на градиентном термостате при освещенности 2000 лк. Эксперимент проводили в трех повторностях. Для сравнения параметров роста в различных экспериментах рассчитывали среднюю скорость роста каждой накопительной культуры по формуле:

Vcp= (X) - хо) / (ti - to) [отн.ед.ОП/сут.], где to - момент времени начала интервала, сут.;

• t]    - момент времени конца интервала, сут.;

Хо - величина биомассы в момент времени to, отн. ед. ОП;

• X)    - величина биомассы в момент времени t], отн. ед. ОП [Иерусалимский, 1963].

Для построения кривых роста и выхода биомассы были вычислены средние арифметические по результатам измерений, полученных в трех повторностях [Максимов, 1980].

Результаты

Уринский источник расположен в Баргу-зинском районе Республики Бурятия в бассейне реки Уро (левого притока реки Баргузин) по левому берегу ручья Лиственничного в 1,3 км от его устья. Координаты источника 53°39* с.ш., 110°07’ в.д. Термальные воды выходят из-под груд биотитовых гранитов на площади около 200 м2. Выходы расположены в нескольких, хаотично расположенных местах. По литературным данным, на термальной площадке насчитывается более 30 выходов, при этом выделяются три линии разгрузки термальных вод: первая с температурой 6467,5 °C, вторая 45-68 °C, третья 25-45 °C. Суммарный дебит источника - до 1 л/сек. Во ды источника гидрокарбонатно-сульфатно-натриевого типа. Во время исследования температура воды на изливах менялась незначительно и составляла от 69 до 38°С, pH 8,8-9,1, Eh от -72 до +199 мВ, общая минерализация была менее 0,1 г/л, содержание сульфида менее 0,1 мг/л. Из Уринского источника была выделена монокультура, определенная по морфологическим признакам, как Masiigocladus laminosus. Выделенная монокультура относится к классу Гормогониевые (Hormogoneae). Из литературных данных известно, что М. laminosus является типичным термофилом. Этот вид имеет верхний предел развития в природных условиях при температуре 60-65 °C, в лабораторных - 64 °C. Наблюдение за исследуемым организмом непосредственно в экосистеме Уринского источника показало, что в природном мате М. laminosus встречается в температурном диапазоне 38 - 64 °C. При 47 и 64 °C его численность и биомасса достигают значительных величин. Проведенный лабораторный эксперимент позволил не только определить оптиму-мы, но и изучить особенности роста культуры в контролируемых условиях. Результаты показали, что культура М. laminosus имеет ярко выраженный оптимум роста при температуре 50 °C. Как по мере повышения температуры, так и по мере ее понижения накопление биомассы и ростовые характеристики снижались. При температурах свыше 60 °C роста не было, на 3 сутки происходило отмирание культуры. Вплоть до температуры 25 °C рост культуры продолжался, но менее интенсивно. Таким образом, обнаруженный в Уринском источнике и выделенный в культуру вид М. laminosus проявляет свойства, характерные для термофильной цианобактерии, описанной в литературе.

Выходы вод источника Кучигер, представленные группой родников, находятся у северо-западного борта Баргузинского хребта, в 44,5 км от с. Улюнхан (Курумканский район, Бурятия). Воды характеризуются высоким содержанием сероводорода. Воды источника являются слабощелочными термальными. Значение pH в разных выходах изменялось от 7,8 до 8,8. Температура воды в них колеблется от 26,4-50 °C. В анионном составе так же превалирует кремнекислота, содержание которой варьируется в пределах 351,45-475,54 мг/дм3. Слабощелочная среда определяет присутствие карбонатов в воде. Их значение изменялось от 28,5 до 42,0 мг/дм3. Содержание гидрокарбо-

Санданова И.Б., Буянтусва Л.Б.ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ-ДЕСТРУКТОРОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ОПАДА яатов относительно невысокое и составило 73,2-91,5 мг/дм3 [Власов , 1970]. Из термального источника Кучигер была выделена монокультура Phormidium laminosum.

Температурный оптимум развития данной монокультуры приходился на 40 °C. Логарифмическая фаза роста отмечена при температурах 30-35 °C и 40-45 °C. При 20 и 30 °C наступает стационарная фаза. При других температурах культура продолжала расти. По мере повышения температуры накопление биомассы постепенно снижалось. Температура в 45 °C практически полностью угнетала рост. В целом по мере понижения температуры скорости роста повышались, максимальная (0,42 отн. ед/сут) отмечена при 35 °C. Интересно, что Phormidium laminosum в данном случае не проявил устойчивость к высоким температурам.

Выводы

Выделенные монокультуры цианобактерий проявили более широкий диапазон приспособленности к различным значениям температуры, чем ранее для них указывалось в литературе [Еленкин, 1949].

Полученные результаты показали, что многие выделенные виды имели оптимумы развития, близкие или соответствующие природным условиям их обитания. Установлено, что реакция культур зависела от видового состава и диапазона приспособленности цианобактерий к условиям окружающей среды.