Влияние содержания карбонатов и хлорида на рост и развитие культур цианобактерий из экстремальных местообитаний

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- миностата в непрерывном режиме при температуре 20–25 оС 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 Na 2 CO 3 и NaHCO 3 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 Oscillatoria , 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 NaCl 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 KL Т.1 и 10 KL 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 NaCl от 0–300 г/л (оптимум 2 и 200, 100–200 г/л). Это одно из самых высоких значений концентрации NaCl, при котором показано развитие в культуре гетероцистных цианобактерий. Известные культуры Nodularia 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 Kh-11.8.1, Kh-11.5 и S 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 NaCl был широким (0–150, 0–300 и 0–300 г/л) с оптимумом при 10, 5 и 0–2 г/л.

Культуры Kh-11 и Kh-11.3, отнесенные к роду Oscillatoria , 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).

9 KL

Tanatar 3.1

Dor-08

Kh-11.8.1. (Ll)

□ Kh-11-1O № 2

S142

10 KL T.1

Kh-11.3 (G, Os)

Kh-11 (Oscillatoria, Zor)

S 144

10 KL T.2

Kh-11.5 (Ll)

Рис. 1. Выход культур цианобактерий при различных концентрациях карбонатов

9 KL

Tanatar 3.1

Dor-08

Kh-11.8.1. (Ll)

□ Kh-1 1-10 № 2

S142

10 KL T.1 Kh-11.5 (Ll)

Kh-11 (Oscillatoria, Zor)

S 144

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 0– 175 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 галофилы, способные развиваться при содержании NaCl до 300 г/л. По отношению к карбонатам – на-тронофилы, имеющие оптимум развития при 5–50 г/л карбонатов.