Активность микроорганизмов рода Azotobacter в почвах города Астрахани
ART 971102
Автор:
Д.
Т. Куаталиева
Д.
Т. Куаталиева Библиографическое описание статьи для цитирования:
Куаталиева
Д.
Т. Активность микроорганизмов рода Azotobacter в почвах города Астрахани // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2017. – Т. 39. – С.
3876–3880. – URL:
http://e-koncept.ru/2017/971102.htm.
Аннотация. Статья посвящена изучению активности микроорганизмов рода Azotobacter в городских почвах. Исследованы культурально-морфологические и физиолого-биохимические свойства штаммов, выделенных из образцов почв рекреационных и промышленных зон города. Также изучена антибиотикорезистентность изучаемых культур азотобактера.
Ключевые слова:
городские почвы, почвенные микроорганизмы, азотфиксирующие микроорганизмы, азотобактер
Текст статьи
Куаталиева Дина Талгатовна,студент, Астраханский государственный технический университет, г.Астраханьdinusik_2408@mail.ru
Активность микроорганизмов рода Аzotobacterв почвах города Астрахань
Аннотация.Статья посвящена изучению активности микроорганизмов рода Azotobacter в городских почвах. Исследованы культуральноморфологические и физиологобиохимические свойства штаммов, выделенных из образцов почв рекреационных и промышленных зон города. А также изучена антибиотикорезистентность изучаемых культур азотобактера.Ключевые слова:городские почвы, почвенные микроорганизмы, азотфиксирующие микроорганизмы, азотобактер.
Городские почвы представляют собой особые биологические системы. Отличные по ряду свойств от природных. Они характеризуются высокой мозаичностью контуров, пестротой морфологического строения, резкой контрастностью физикохимических и биологических свойств (Герасимова, 2003).Под действием урбанистического пресса почвы в городе испытывают более сильное влияние, чем воздушная и водная среда, быстро поглощают поллютанты и очень медленно их трансформируют. Оценка экологического состояния городских почв требует особого внимания, так как влияние автотранспорта, развитие промышленности и интенсификация процессов строительства оказывает постоянно возрастающее негативное воздействие на почвы, что приводит к изменению практически всех ее компонентов, в том числе микробиологических и биохимических показателей. Почвенные микроорганизмы являются наиболее чувствительными индикаторами изменения почвенноэкологических условий (Язиков, 2003). Особую роль в формировании и поддержании плодородия почвы играют азотфиксирующие микроорганизмы, которые трансформируют недоступный для растений молекулярный азот атмосферного воздуха в связанный. Кроме этого, микроорганизмы рода Azotobacter, являясь продуцентами витаминов, факторов роста растений и антифунгальных антибиотиков, способны внести положительный вклад в оздоровление городской экосистемы(Прокофьева, 2011). В связи с этим целью исследований являлось изучение микроорганизмов рода Azotobacter, выделенных из почв города Астрахани.Для характеристики почвенного покрова в качестве индикаторной группы микроорганизмов были выбраны бактерии рода Azotobacter, фиксирующие молекулярный азот и способные к фиксации нитритных, нитратных и аммонийных форм азота в почве. Азотобактер –типичный представитель свободноживущих микроорганизмов. В качестве источников углерода они усваивают легкодоступные формы углеродосодержащих органических соединений, получает азот из атмосферы и из различных минеральных и органических азотсодержащих соединений. При отсутствии связанных форм азота азотобактер фиксирует молекулярный азот в количестве 1520 мг азота на 1 кг органического вещества(Глазовская, Добровольская, 1984).Почвенные образцы отбирались в рекреационных и промышленных зонах города Астрахань: 1 –сквер имени ГейдараАлиева, 2 –завод«Карон», 3 –зона новостройки, 4 –лесная зона (в 150 км от города, в Харабалинском районе), 5 –заброшенный парк.Первым этапом работы было изучение состояния почв, а именно определение влажности и гумусового состояния. Анализируя полученные данные, выявили, что наиболее влажная почва в лесной зоне –17 % и наименее –в зоне новостройки–4%. Содержание гумуса в данных пробах изменялось в широких пределах(от 2,05 до 13,65%). Наиболее низкое содержание гумуса было характерно для почвы зоны новостройки, а наиболее высокое для сквера имени Г. Алиева.Для выявления микроорганизмов рода Azotobacterв данных образцах городских почв и определения его относительного содержания использовали метод почвенных комочков. Для этого использовали агаризованную питательную среду Эшби с добавлением следового количества молибдена.Анализ полученных колоний микроорганизмов показал, что во всех образцах почв присутствуют клетки бактерий рода Azotobacter.Содержание азотобактера максимально в почве новостройки(94,6 %) и в почве сквера им. Гейдара Алиева (84,8 %). Средние показатели выявлены в образцах почв завода «Карон» (52,8 %). В лесной зоне –26,5 % и в заброшенном парке содержание азотобактера 21,41 %, что относится к низким показателям.Анализ полученныхданных показал, что размеры клеток культур, выделенных из разных образцов почв различны. Самые маленькие размеры клеток относятся к культурам, выделенным из почвы лесной зоны –0,50,6×1,853,0 мкм. Большие размеры клеток отмечены в культурах, выделенных из почв заброшенного парка и завода «Карон» –0,9251,5×3,56,16 мкм. Колонии, выделенные из почвенных образцов: заброшенный парк, завод «Карон» и сквер имени Гейдара Алиева характеризуются аномальным растекающимся ростом, сильным ослизнением, с темнокоричневой пигментацией. Что свидетельствует о защитной реакции клеток на воздействие неблагоприятных условий (Строганова, 1997). Колонии остальных образцов почв характеризуются складчатой поверхностью с желтой или со светлокоричневой пигментацией. Все клеткивыделенных образцов представляют собой Гпалочки и шаровидные формы и имеют образование в виде капсул. Присутствие цист обнаружено не во всех культурах.Вторымэтапом работы являлось изучение некоторых физиологобиохимических признаков выделенных культур.Чтобы выяснить возможность роста выделенных культур микроорганизмов за счет тех или иных углеродсодержащих веществ, высевали на синтетические среды, содержащие в качестве единственного источника углерода различные моно, дии полисахариды: рамноза, арабиноза, глюкоза, мальтоза и инозит. Рост на жидкой среде более однообразен и сопровождается помутнением или потемнением среды, образованием пленки или осадка, выделением газа.В результате данного исследования выявлено, что количество культур с наименьшим ростомпреобладают на среде с добавлением рамнозы, самый обильный рост отмечен на среде с добавлением мальтозы, а именно у культур № 1, выделенной из почвы сквера и № 10, выделенной из почвы зоны новостройки.Таким образом, исследование состояния азотобактера в почвах, испытывающих различное антропогенное воздействие, обнаружило различие и в уровне его защитной реакции, о чем свидетельствует разная интенсивность пигментации колоний и изменения в характере роста колоний. Вероятно, в почвах заброшенного паркаи завода «Карон» азотобактер находится в «стрессовом» состоянии, что проявляется в сплошном, аномальном росте колоний.Лимитирующим фактором развития азотобактера в почве, помимо других факторов, являются реакция среды и содержание токсических элементов. Бактерия не встречается как в кислых почвах, так и в щелочных, но с большим содержанием тяжелых металлов.Также, возможно, развитие азотобактера поддерживается за счет гибели его конкурентов, более чувствительных к экстремальным городским условиям. Повидимому, в каждом городском экотопе обитает особая популяция азотобактера, приспособленная к конкретным условиям среды, хотя механизм адаптации может быть различным в соответствии с неоднородностью свойств урбаноземов, как среды обитания микроорганизмов (Строганова, 1997).Следующим этапом работы являлось определение чувствительности выделенных культур микроорганизмов к антибиотикам.Чувствительность штаммов азотобактера определялась к синтетическим антибиотикам (амфотерицин В, сульфаниламид, оптохин, клотримазол и нистатин) методом бумажных дисков.Установлено, что выделенные культуры были резистентными к 3 антибиотическим препаратам (амфотерицинуВ, оптохину и нистатину) и чувствительными к 2 антибиотикам (сульфаниламиду и клотримазолу).Устойчивостью ко всем антибиотикам выявлена у 7 исследуемых штаммов азотобактера, выделенных из различных почвенных образцови предположительно определены как Azotobacter chroococum.На основании полученных данных можно предположить, что бактерии рода Azotobacterимеют определенные адаптационные механизмы–аномальный растекающийся рост, сильное ослизнение, темнокоричневая пигментация, образование капсул и цист, свидетельствующие о защитной реакции клеток и способствующие сохранению жизнеспособности в неблагоприятных условиях воздействия биотических факторов. При исследованииантагонизмаисследуемых культурв отношении фитопатогенных грибоввкачестве тестобъектов служили мицеллиальные грибы Fusarium culmorum и Alternariatenuissima, являющиесявозбудителямизаболеваний растенийна территории Астраханской области.В результате исследования обнаружено, что изучаемые культуры обладают широким спектром антагонистической активности только в отношении фитопатогенного гриба F.culmorum. При этом наиболее активные штаммы выделены из почв новостройки и лесной зоны и определены как Azotobactervinelandii.
Ссылки на источники1.Герасимова, М.И. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация [Текст] :учебное пособие / М.И. Герасимова [и др.]. –Смоленск : Ойкумена, 2003. –268 с. –ISBN 5935200392.
2.Глазовская, М.А. Геохимические функции микроорганизмов [Текст] / Н.Г. Добровольская. –М . : Изд во МГУ, 1984. –152 с. 3.Прокофьева, Т. В. Систематикапочв и почвообразующих пород Москвы и возможность их включения в общую классификацию [Текст] / И. А. Мартыненко, Ф. А. Иванников // Почвоведение. –2011. –№ 5. –С. 611 –623. : ил. ; 26 см. –Библиогр. : с. 611 –623. ISSN0026355Х.4.Строганова, М. Н.Роль почв в городе [Текст] / М. Н. Строганова, А. Д. Мягкова, Т. В. Прокофьева // Почвоведение. –1997. Т. 8. № 1. –С. 1624.5.Язиков, Е.Г. Геоэкологический мониторинг [Текст] : учебное пособие для вузов / Е.Г. Язиков, А.Ю. Шатилов. –Томск, 2003. –336 с.
Активность микроорганизмов рода Аzotobacterв почвах города Астрахань
Аннотация.Статья посвящена изучению активности микроорганизмов рода Azotobacter в городских почвах. Исследованы культуральноморфологические и физиологобиохимические свойства штаммов, выделенных из образцов почв рекреационных и промышленных зон города. А также изучена антибиотикорезистентность изучаемых культур азотобактера.Ключевые слова:городские почвы, почвенные микроорганизмы, азотфиксирующие микроорганизмы, азотобактер.
Городские почвы представляют собой особые биологические системы. Отличные по ряду свойств от природных. Они характеризуются высокой мозаичностью контуров, пестротой морфологического строения, резкой контрастностью физикохимических и биологических свойств (Герасимова, 2003).Под действием урбанистического пресса почвы в городе испытывают более сильное влияние, чем воздушная и водная среда, быстро поглощают поллютанты и очень медленно их трансформируют. Оценка экологического состояния городских почв требует особого внимания, так как влияние автотранспорта, развитие промышленности и интенсификация процессов строительства оказывает постоянно возрастающее негативное воздействие на почвы, что приводит к изменению практически всех ее компонентов, в том числе микробиологических и биохимических показателей. Почвенные микроорганизмы являются наиболее чувствительными индикаторами изменения почвенноэкологических условий (Язиков, 2003). Особую роль в формировании и поддержании плодородия почвы играют азотфиксирующие микроорганизмы, которые трансформируют недоступный для растений молекулярный азот атмосферного воздуха в связанный. Кроме этого, микроорганизмы рода Azotobacter, являясь продуцентами витаминов, факторов роста растений и антифунгальных антибиотиков, способны внести положительный вклад в оздоровление городской экосистемы(Прокофьева, 2011). В связи с этим целью исследований являлось изучение микроорганизмов рода Azotobacter, выделенных из почв города Астрахани.Для характеристики почвенного покрова в качестве индикаторной группы микроорганизмов были выбраны бактерии рода Azotobacter, фиксирующие молекулярный азот и способные к фиксации нитритных, нитратных и аммонийных форм азота в почве. Азотобактер –типичный представитель свободноживущих микроорганизмов. В качестве источников углерода они усваивают легкодоступные формы углеродосодержащих органических соединений, получает азот из атмосферы и из различных минеральных и органических азотсодержащих соединений. При отсутствии связанных форм азота азотобактер фиксирует молекулярный азот в количестве 1520 мг азота на 1 кг органического вещества(Глазовская, Добровольская, 1984).Почвенные образцы отбирались в рекреационных и промышленных зонах города Астрахань: 1 –сквер имени ГейдараАлиева, 2 –завод«Карон», 3 –зона новостройки, 4 –лесная зона (в 150 км от города, в Харабалинском районе), 5 –заброшенный парк.Первым этапом работы было изучение состояния почв, а именно определение влажности и гумусового состояния. Анализируя полученные данные, выявили, что наиболее влажная почва в лесной зоне –17 % и наименее –в зоне новостройки–4%. Содержание гумуса в данных пробах изменялось в широких пределах(от 2,05 до 13,65%). Наиболее низкое содержание гумуса было характерно для почвы зоны новостройки, а наиболее высокое для сквера имени Г. Алиева.Для выявления микроорганизмов рода Azotobacterв данных образцах городских почв и определения его относительного содержания использовали метод почвенных комочков. Для этого использовали агаризованную питательную среду Эшби с добавлением следового количества молибдена.Анализ полученных колоний микроорганизмов показал, что во всех образцах почв присутствуют клетки бактерий рода Azotobacter.Содержание азотобактера максимально в почве новостройки(94,6 %) и в почве сквера им. Гейдара Алиева (84,8 %). Средние показатели выявлены в образцах почв завода «Карон» (52,8 %). В лесной зоне –26,5 % и в заброшенном парке содержание азотобактера 21,41 %, что относится к низким показателям.Анализ полученныхданных показал, что размеры клеток культур, выделенных из разных образцов почв различны. Самые маленькие размеры клеток относятся к культурам, выделенным из почвы лесной зоны –0,50,6×1,853,0 мкм. Большие размеры клеток отмечены в культурах, выделенных из почв заброшенного парка и завода «Карон» –0,9251,5×3,56,16 мкм. Колонии, выделенные из почвенных образцов: заброшенный парк, завод «Карон» и сквер имени Гейдара Алиева характеризуются аномальным растекающимся ростом, сильным ослизнением, с темнокоричневой пигментацией. Что свидетельствует о защитной реакции клеток на воздействие неблагоприятных условий (Строганова, 1997). Колонии остальных образцов почв характеризуются складчатой поверхностью с желтой или со светлокоричневой пигментацией. Все клеткивыделенных образцов представляют собой Гпалочки и шаровидные формы и имеют образование в виде капсул. Присутствие цист обнаружено не во всех культурах.Вторымэтапом работы являлось изучение некоторых физиологобиохимических признаков выделенных культур.Чтобы выяснить возможность роста выделенных культур микроорганизмов за счет тех или иных углеродсодержащих веществ, высевали на синтетические среды, содержащие в качестве единственного источника углерода различные моно, дии полисахариды: рамноза, арабиноза, глюкоза, мальтоза и инозит. Рост на жидкой среде более однообразен и сопровождается помутнением или потемнением среды, образованием пленки или осадка, выделением газа.В результате данного исследования выявлено, что количество культур с наименьшим ростомпреобладают на среде с добавлением рамнозы, самый обильный рост отмечен на среде с добавлением мальтозы, а именно у культур № 1, выделенной из почвы сквера и № 10, выделенной из почвы зоны новостройки.Таким образом, исследование состояния азотобактера в почвах, испытывающих различное антропогенное воздействие, обнаружило различие и в уровне его защитной реакции, о чем свидетельствует разная интенсивность пигментации колоний и изменения в характере роста колоний. Вероятно, в почвах заброшенного паркаи завода «Карон» азотобактер находится в «стрессовом» состоянии, что проявляется в сплошном, аномальном росте колоний.Лимитирующим фактором развития азотобактера в почве, помимо других факторов, являются реакция среды и содержание токсических элементов. Бактерия не встречается как в кислых почвах, так и в щелочных, но с большим содержанием тяжелых металлов.Также, возможно, развитие азотобактера поддерживается за счет гибели его конкурентов, более чувствительных к экстремальным городским условиям. Повидимому, в каждом городском экотопе обитает особая популяция азотобактера, приспособленная к конкретным условиям среды, хотя механизм адаптации может быть различным в соответствии с неоднородностью свойств урбаноземов, как среды обитания микроорганизмов (Строганова, 1997).Следующим этапом работы являлось определение чувствительности выделенных культур микроорганизмов к антибиотикам.Чувствительность штаммов азотобактера определялась к синтетическим антибиотикам (амфотерицин В, сульфаниламид, оптохин, клотримазол и нистатин) методом бумажных дисков.Установлено, что выделенные культуры были резистентными к 3 антибиотическим препаратам (амфотерицинуВ, оптохину и нистатину) и чувствительными к 2 антибиотикам (сульфаниламиду и клотримазолу).Устойчивостью ко всем антибиотикам выявлена у 7 исследуемых штаммов азотобактера, выделенных из различных почвенных образцови предположительно определены как Azotobacter chroococum.На основании полученных данных можно предположить, что бактерии рода Azotobacterимеют определенные адаптационные механизмы–аномальный растекающийся рост, сильное ослизнение, темнокоричневая пигментация, образование капсул и цист, свидетельствующие о защитной реакции клеток и способствующие сохранению жизнеспособности в неблагоприятных условиях воздействия биотических факторов. При исследованииантагонизмаисследуемых культурв отношении фитопатогенных грибоввкачестве тестобъектов служили мицеллиальные грибы Fusarium culmorum и Alternariatenuissima, являющиесявозбудителямизаболеваний растенийна территории Астраханской области.В результате исследования обнаружено, что изучаемые культуры обладают широким спектром антагонистической активности только в отношении фитопатогенного гриба F.culmorum. При этом наиболее активные штаммы выделены из почв новостройки и лесной зоны и определены как Azotobactervinelandii.
Ссылки на источники1.Герасимова, М.И. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация [Текст] :учебное пособие / М.И. Герасимова [и др.]. –Смоленск : Ойкумена, 2003. –268 с. –ISBN 5935200392.
2.Глазовская, М.А. Геохимические функции микроорганизмов [Текст] / Н.Г. Добровольская. –М . : Изд во МГУ, 1984. –152 с. 3.Прокофьева, Т. В. Систематикапочв и почвообразующих пород Москвы и возможность их включения в общую классификацию [Текст] / И. А. Мартыненко, Ф. А. Иванников // Почвоведение. –2011. –№ 5. –С. 611 –623. : ил. ; 26 см. –Библиогр. : с. 611 –623. ISSN0026355Х.4.Строганова, М. Н.Роль почв в городе [Текст] / М. Н. Строганова, А. Д. Мягкова, Т. В. Прокофьева // Почвоведение. –1997. Т. 8. № 1. –С. 1624.5.Язиков, Е.Г. Геоэкологический мониторинг [Текст] : учебное пособие для вузов / Е.Г. Язиков, А.Ю. Шатилов. –Томск, 2003. –336 с.
