Диссертация (1145858), страница 23
Текст из файла (страница 23)
ШапшаСибирь(Россия, Ханты-Мансийский АО)Болото«Мухрино»(Россия,N 61°03′ Е 69°27′N 60°53′ Е 68°41′03.10.200906.10.201130.08.201231.08.2012pH 4.7–5.0; 5°CpH 4.4–5.1; 7°CpH 3.2–4.0; 18°CpH 4.1–5.0; 21°CХанты-Мансийский АО)Болото «Кукушкино» у 45 кмтрассыХанты-МансийскНефтеюганск-N 60°57′ Е 69°41′01.09.2012pH 4.4–5.0; 17°C973.2. Эндофитные бактерии – характерные обитатели гаметофитов сфагнумаСовременные методы молекулярной биологии и конфокальной сканирующей лазерноймикроскопии, используемые в представленной работе, позволили локализовать эндофитныебактерии внутри тканей вегетирующих растений сфагнума.
Использование методов FISH иCSLM воссоздает также трехмерную модель структуры внутренних тканей, населенныхбактериальными эндофитами.Благодаря уникальной морфологической структуре вегетативных частей растений сфагнума,которые представляют из себя сочетание живых хлорофилоносных клеток и мертвыхгиалоцитов, внутри тканей этих растений формируются уникальные микроскопические нишидля существования бактериальных сообществ. Данные сообщества микроорганизмовнаходятся в тесных симбиотических взаимоотношениях с растением-хозяином, которыевозникли, по-видимому, в самом начале эволюции наземных растений. Поскольку самисфагновые мхи, а вернее сказать, их эволюционные предки, являлись первыми растениями,осуществившими переход от водных растительных организмов к наземным, то современныесфагны являются уникальной моделью для изучения таких типов симбиоза.
В светепредставленных исследований, изменяются и наши представления о функциональныхсвойствах самих тканей гаметофитов сфагнов. Ранее утверждалось, что благодаря губчатойструктуре и наличию крупных пор, функция гиалоцитов заключается в запасании воды ипоследующей ее отдаче растению по мере необходимости. Проведенные исследованияпоследнего десятилетия, в том числе и наши, позволяют с уверенностью сказать, чтогиалиновые клетки несут не только водозапасающую функцию, но выполняют рольмикрониш для различных микробных сообществ, обеспечивая функционирование особого,уникального типа симбиотических взаимоотношений.Комбинация методов FISH и CSLM, а также компьютерная трехмерная реконструкция,позволяют детерминироватьпредставителей различных таксономических группировоквнутри тканей сфагнума.
Так, использование универсальных и группспецифичныхолигонуклеотидных пробпозволило визуализировать представителей Alpha-, Beta-,Gammaproteobacteria, населяющих ткани сфагнов (Рис. 3.2). Бактериальные микроколонииобнаруживались и на внешней поверхности листьев и стеблей растения сфагнума, однаконаибольшая плотность микробных популяций была локализована именно внутри гиалиновыхклеток растений.
При этом, трехмерная компьютерная реконструкция показала, чтомикроколонии бактерий и отдельные клетки плотно прикреплены к внутренней поверхностигиалоцитов, по-видимому, тесно взаимодействуя с растением-хозяином.98Рис. 3.2. Локализация Eubacteria в гиалиновых клетках S. fallax. Гибридизация проводилась сиспользованием эквимолярной смеси универсальных олигонуклеотидных проб EUB338,EUBII338, EUBIII338.
Стрелками показаны микроколонии бактерий и отдельные клетки.Конфокальная сканирующая лазерная микроскопия.99Более детальное изучение состава микробных сообществ были проведены в совместныхисследованиях с австрийскими коллегами (Bragina et. el., 2012). Так, были отмечены общиечерты колонизации бактериальными эндофитами растений сфагнума. Использование группспецифичных проб показало, что представители Alphaproteobacteria являются доминантнымкомпонентом микробных сообществ как S. fallax, так и S. magellanicum.
При этом, в обоихвидах мха Alphaproteobacteria были представлены различными морфологическими формами:кокковидными, палочковидными, тетрадами, сарцино-подобными конгламератами. Второйдоминантный компонент микробных сообществ сфагновых мхов – Planctomyces, колониикоторых чаще встречаются внутри тканей S. fallax, нежели S. magellanicum. ПредставителиPlanctomyces ранее обнаруживали в составе сообществ торфа сфагновых болот (Deadysh etal., 2006) в качестве субдоминантного компонента, однако в наших совместных савстрийскими коллегами исследованиях было показана их способность колонизироватьвнутренние части растений сфагнума (Рис.
3.3).Акцент исследований в данной диссертационной работе был сделан на бактериях,представителяхродов,микробиологии.Сэтойхорошоцельюзарекомендовавшихдляфлуоресцентнойсебявсельскохозяйственнойгибридизацииinsituнамииспользовались олигонуклеотидные пробы, специфичные для представителей Gamma- иBeta- протеобактерий. В эти бактериальные классы отнесены представители многих родов, втом числе и тех, что могут быть перспективны с точки зрения полезных растительномикробных взаимодействий.
Так, к примеру, класс Betaproteobacteria включает в себяпредставителей порядка Burkholderiales, семейства Burkholderiaceae, микроорганизмов,ранее обнаруженных в ассоциациях со сфагновыми мхами (Vandaame et al., 2007). Еще одинперспективный род бактерий – Collimonas, отнесенный к семейству Oxalobacteraceae, такжевыявлен в наших исследованиях, его упоминание будет представлено ниже. Представителитаких родов, как Pandoraea, Delftia, Acidovorax, Janthinobacterium, которые относятся кпорядку Burkholderiales, были выделены нами из бактериальных ассоциаций сфагновыхмхов.
Класс Gammaproteobacteria несет в себе представителей бактериального царства,способных эффективно взаимодействовать с растениями и оказывать положительноевлияние на их рост и развитие. К примеру, сюда отнесен крупнейший род бактерий,относящихся к группе PGPR – Pseudomonas, включающий виды, наиболее эффективноколонизирующие высшие растения и используемые в качестве продуцентов биопрепаратов.Порядок Enterobacteriales включает в большинстве своем патогенные и условно-патогенныевиды, однако некоторые его представители могут выступать в качестве ростстимулирующихи биоконтрольнх агентов (к примеру рода Serratia, Klebsiella, Rahnella).100Рис.
3.3. Локализация Alphaproteobacteria и Planctomycetes в гиалоцитах сфагнума. Показановнутреннее пространство гиалоцитов S. fallax (a, b) и S. magellanicum (c, d). Гибридизацияпроводилась с использованием Alphaproteobacteria- и Planctomycetes- специфичных проб.Желтый: Alphaproteobacteria (a, c) или Planctomycetes (b, d); красный: другие эубактерии.Масштабная линейка: 10 (a, b) и 5 (c, d) мкм. (Bragina A., Berg C., Cardinale M., ShcherbakovA. et al., 2012)101Такимобразом,внашихисследованияхиспользованиегрупп-специфичныхолигонуклеотидных проб Bet42a и Gam42a позволило локализовать представителей и этихдвух классов протеобактерий внутри тканей сфагновых мхов среди прочих представителейэубактериального царства (рис.
3.4). Согласно ранее полученным данным, β- и γпротеобактериипредставляютсуб-доминантныйкомпонентмикробныхсообществ,ассоциированных со сфагновыми мхами (Bragina et al., 2012). Путем анализа библиотекклонов гена 16S рРНК было установлено, что данные таксономические группы составляютдо 7% и 12% общего числа выявленных бактерий соответственно. Важным моментом,выявленным в ходе исследований, является формирование бактериальными эндофитамимикроколоний внутри гиалоцитов сфагнума (Рис 3.4.).
Данный факт свидетельствует о том,что бактериальные эндофиты не просто находятся внутри гиалоцитов, либо «заплывают» вних с током воды, а именно существуют в тесной взаимосвязи с растением-хозяином,формируя микроколонии активно делящихся клеток. Доминирующими морфологическимиформами среди представителей указанных классов были мелкие прямые или слегкаизогнутые палочки, короткие палочки, а также овальные или кокковидные бактериальныеклетки.Рис 3.4. Локализация микроколоний бактерий в гаметофитах сфагнов. Флуоресцентная in situгибридизация веточных листьев c групп-специфичными (белые стрелки) бактериальнымипробами выявила колонизацию внутреннего пространства гиалиновых клеток сфагновбактериями классов Betaproteobacteria (A) и Gammaproteobacteria (B). Изображения,полученныеприпомощиконфокальноголазерногосканирующегомикроскопа,представлены в 3 проекциях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
