Особенности микробной трансформации азота в кишечнике термитов и в термитниках (1098315), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Для проведения опыта культуру выращивали на средах МПА и Федорова — Калининской с целью последующего сравнительного анализа спектров для выявления особенностей процесса азотфиксации, протекающего в культуре, культивируемой на безазотистой среде. Спектры снимали в течение четырех суток. Для получения спектральных характеристик микробную биомассу, непосредственно из чашки Петри, наносили (репликой) на измерительный элемент. В качестве измерительных элементов нами использовались: кристалл германия — для получения спектральных характеристик клеточной стенки и «Иртран-2» (УпБ) — для снятия спектров с целой клетки с углами падения 45'.
Для получения спектров нами был использован диапазон длин волн от 5 до 8 мкм, т.к. в этой области находятся полосы поглощения многих органических соединений. Спектры снимали в неполяризованном и линейно поляризованном свете для характеристики изменения биохимических компонентов и их пространственной организации в целой клетке и клеточной стенке на разных этапах культивирования.
Спектры снимались на ИК спектрографе БРЕ- Го.т и ч е в к о а Ль В. Осммноос>ии ииксюи~нвй тла~кфлл1саяиа амюию а кии~сю~пле нприаес а на:пслиитвньих СОВЫ Ж-75 немецкого производства. Для облегчения обработки данных спектрограф подключается к компьютеру (ВМ РС ХТ-8086). Обработка данных на компьютере осуществляется при помощи программы АОС-СгарЫсз, версия 2.0. 51 1'изи ч и и кои .»Е Л висни ннш сии»с»си|»сисис О тссисссфаГ»»си»с»си ссн нссс»с к»си»с чникк ннтлннн н и и тки иитнш ик РЕЗУЛЪТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Определение актуальной нитрогеназной активности у живых термитов и в материале их термитников На первом зтапе работы определяли актуальную активность азотфиксации у живых лабораторных культур термитов Яейсий!еппез 1исфйуи, Хео~ег7пез сазгапеиз и ХооГеппоряз априйсоИз, а также в материале термитннков.
Результаты определения сведены в таблице 1. ТаИнца 1 Ннтрогеназноа внтнвноеть 1нмоль СдНк/гх ч1 у мнвых термнтов н в материале термнтннков Видно, что для всех изучаемых субстратов характерен значительный уровень нитрогеназной активности, причем азотфиксирующая активность термитов в 2 — 10 раз выше, чем в материале термитника. Максимапьная нитрогеназная активность отмечена у термитов № саз|апеиз и У. аП,нзгГсоПГз.
Минимальные показатели азотфиксирующей активности выявлены у термитов йепсийеппез !исфара. 52 Тал» ченцов ЛХ Л. Г)гчиинц г ши чгикиггьгг гз ичюггггг1гггу лоции ггшши г кишгчииии тгриигиггв и и иггтгггитиггиии Данные для вида №огеппез саугалеиз в литературе отсутствуют, подоб- ные сведения получены нами впервые. Исходя из представления, что азотфиксация — процесс анаэробный, у термитов М. сацгапеиа и Л.
1исфи1,тат, а также в лепках всех представленных видов нитрогеназную активность измеряли также и в анаэробных (микроаэробных) условиях. Показано, что у термитов в анаэробных условиях азот- фиксация примерно в 2 раза выше, чем в аэробных, а максимальной разницы нитрогеназная активность достигает в лепках (приблизительно в 5 раз). Таким образом, изученные виды термитов значительно различаются по уровню азотфиксации при измерении в стандартных условиях, а нитрогеназная активность у термитов и в их лепках обусловлена, главным образом, факультативно-анаэробными бактериями. Джон Брезнак приводит данные по азотфиксирующей активности различных видов термитов, в том числе, Хоо1еппорзи лр. и Кеугси1Неппев Яатрел (Вгеииа1с, 1982).
В таблице 2 попытаемся сопоставить наши данные со сведе, з'1 пнями, почерпнутыми из литературы. Таблица 2 ' Данные нз езат»н Брезента (Впапан, !982). Полноетыо зта таблнен нрелетаалена в литературном обзо- ре. ! 2а' ! 53 1'нн» и сн нов ЛХ Л. Г1сннм нннлмнн .ннм1нн1н~л~ трансфнржщнн нюню и мннлснннлн н~сриннннс н н лнсрннннснлмлс Разумеется, сравнению подлежат только совпадающие роды термитов.
Из представленных данных следует, что значения диазотрофной активности, зафиксированные нами, достоверно выше, чем у Брезнака. Тем не менее, качественное соотношение сохраняется — представители рода УГ1о1еги1Г1рх1х демонстрируют стабильно более высокие значения азотфиксации, чем представители рода Ггег1сийппез. Отдельно следует обратить внимание на показатель ТОХ. Это — время удвоения азота в термитах.
Значение ТОН рассчитывается на основании имеющихся данных об азотфиксирующей активности, причем допускается, что: ° азотфиксирующая активность является константой; ° другие источники азота, кроме атмосферного, отсутствуют; ° содержание азота в сухих термитах составляет 11%; ° вес живых термитов = б,7 х вес сухих термитов.
По мнению Брезиака, ТОМ является ключевым показателем, который позволяет судить о необходимости азотфиксации для того или иного вида термитов. Так, например, автор считает, что для термитов Уооге17поряз и Яег1си11гппез азотфиксация не играет важной роли, поскольку Т1уИ для термитов зтих родов слишком велик ~Вге2ла1с, 1982). Тем не менее, наши данные существенно отличаются от данных Брезнака. По крайней мере, для термитов 7оогеппарйз апдизг1соИи и Жеогеппея сая~апеиз, вероятно, нельзя отрицать значимость азотфиксации. Особо следует подчеркнуть, что азотфиксация является весьма вариабельным признаком. Она непредсказуемо различна у разных групп термитов одного возраста, взятых из одного термитника.
Это подтверждается не только результатами наших измерений, но и литературными данными (Вгегпа1с ег а1., 1973; РгезписЬ ег а1., 1980; Вгели3с 1982, 1984; Веп1!еу 1987; Немл1г е1 а1., 1987; %аПег и др. 1989; Раппу ег а1., 1992). Например, по сведениям Брезна- 5'пзине иипн .Н. 55. Оппй и~нигии оипннйн.а три«ей«риал«и «ниии «м«инин«ни н«5мипнп«и н ~но иитнииии ка, азотфиксирующая активность рабочих термитов Мазгосегтлез йизишепия изменяется в пределах от 0,00 до 23,47 ~15гХй(терм)хсутки1, а время удвоения азота (ТРЩ соответственно, от «бесконечности» до 2-х лет 5',Вгетай, 1982). Из вышесказанного следует, что индекс ТРИ является неточным показателем — условие постоянства азотфиксации для термитов не соблюдается.
Поэтому количественная сторона диазотрофной активности, скорее всего, не может рассматриваться как видоспецифический признак, по крайней мере, по отношению к термитам. С другой стороны, из литературы (РоМсцз, Вге;шаК 1981; Еее, 1991) из- вестно, что у термитов эволюционно сформировался целый комплекс экологических и физиологических адаптаций', способствующий наиболее эффек- тивному использованию и консервации азота, и способность к симбиотической азотфиксации следует рассматривать как, несомненно, важный, маркерный элемент этого адаптационного комплекса.
Определение потенциальной деннтрнфнкацин у термитов и в материале нх термнтннков Денитрификация — чрезвычайно важное звено в цикле азота. Поэтому представлялось интересным оценить активность этого процесса у термитов и в их «лепках». Денитрификацию измеряли в материале термитников (55лепках») термитов № сал~апеиз, К !исфг8из, а также в свежеприготовленной суспензии из термитов № саюйиеиз и К 1исф58ы. Результаты измерения активности денитрификации представлены в таблице 3. ' Полробиее о меланизмах вонеервалнв азота у терммтов юл5виево в литературном обзоре.
55 1'пличг«ипв.с1. 15. Гутйи иит ти .иии1чиж а т1тчсфарпппии и тти и иижчиили ии рнииит и а т~ 1ииивиичсг Тавьтнцв 3 Потенниалънаи активность деннтрификацни 1мкг 1ч-1ЧвО!гхчас) в материале термитииков н у термитов й. 1нсИияив и Х. сал$аиевв Наиболее высокий уровень деннтрнфнкацни выявлен в материале термитников термитов № саууалеиз и Я. !исф18из, причем активность процесса в клепках» К 1исфйуи несколько выше, чем в «лепках» № сазгаиеик, и составляет 3,98 мкг Х вЂ” Х20/гхч и 3,15 мкг И вЂ” И2О/гхч, соответственно.
В то же время, в суспензиях, приготовленных из термитов обоих видов, денитрифнкацию обнаружить не удалось даже при добавлении нитратов и глюкозы. Если иметь в виду, что все выделенные нами из кишечника термитов бактерии способны к восстановлению нитратов, что известно из литера.- 1 туры (Определитель бактерий Берджи, 1997), а многие азотфиксирующне бактерии могут быть и денитрнфнкаторами (Умаров, 2001), то можно предположить, что в кишечнике термитов денитрифнкацня ингибнруется, однако механизм зтого явления пока не известен. Численность и групповой состав бактерий-азотфнксаторов, выделенных мз кишечника термитов н нз материала термитников Как уже отмечалось, вопрос о численности и таксономическом составе бактерий-азотфнксаторов в кишечнике термитов остается открытым.
Согласно полученным нами данным, численность бактерий-азотфиксаторов в ки- шечннке термитов и в «лепках» термитов № саюгсугуеиг составляет, соответст- венно, 3,7х10 н 1,1х10 КОЕ/г. ' Более полрабпо о групповом составе мпврооргапптмоп речь поедет паже. Г'или чинена Ы В. Гячнннюпг~нн инпншнна трннгчГн>риоани аннин и нншгчниии ннринниш и н тсриитаиииг В структуре бактериального сообщества кишечника термитов преобладают анаэробные и факультативно-анаэробные бактерии, составляющие 60% от общего числа «кишечных» бактерий. Этот комплекс включал представителей семейства Еп1егоЬас1епасеае (с доминированием рода ЬхсГГегкГГку), родов ВасуегоЫеу и Яар1Гу1ососсиу (рис.
1). Эти бактерии (кроме рода Васуего1Гйз) являются характерными обитателями кишечника беспозвоночных животных (Третьякова и др., 1996). ЯгеукоГГ 1. Структура бактериааинвгв юмплекеа кншечкика термитов и. еаз$авева Особенностью бактериального сообщества кишечника термитов является наличие бактерий рода Васгею1Гйу — характерных обитателей кишечного тракта млекопитающих, в частности, рубца жвачных (СгопсЬег е$ а1., 1983; НезреИ е1 а1, 1983). Отметим, что в литературе имеются данные о выделении этих бактерий из кишечнка термитов Я.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
