Методы изучения почвенных грибов
advertisement
Почвенные грибы умеренных и тропических лесов А.В. Александрова Кафедра микологии и альгологии биологического факультета МГУ Особенность почвы как среды обитания микроорганизмов – гетерогенность и микрозональность Особенности грибов, идеально подходящие для обитания в почве • • • • • • • Мицелиальная структура Высокая скорость роста и метаболических процессов Наличие гидролитических ферментов Высокая физиологическая и генетическая изменчивость Способность быстро переходить к образованию покоящихся структур Наличие биологически активных веществ Способность вступать в консортивные и симбиотические связи Функции грибов в почвах I Участвуют в процессах разложения органического вещества II Играют важнейшую роль в процессах почвообразования III Регулируют видовой состав, и функциональную активность других организмов Методические проблемы, связанные с изучением почвенных грибов • Невозможно напрямую наблюдать в природных местообитаниях • Несопоставимость данных, полученных разными методами • Трудоемкие или сложные методы выделения микромицетов • Сложность идентификации видов и нестабильность системы и номенклатуры Методы изучения грибов прямые и косвенные • Попытки прямого • Выделение грибов из наблюдения грибов в почвы на питательные среды почве + позволяет определять биомассу мицелия + показывает долю разных типов мицелия и спор в почве - не дает представления о видовом составе + позволяет определять видовой состав грибов, растущих на используемых средах + дает количество их жизнеспособных пропагул (КОЕ) - не позволяет судить о реально развивающихся в почве видах прямые методы изучения грибов в почве Световая микроскопия Сканирующая электронная микроскопия Люминесцентная микроскопия Косвенные методы изучения грибов в почве • Выделение на «универсальные» среды • Селективные среды • Приманки Биохимические и молекулярногенетические методы • Методы анализа ДНК в почве • Определение общего хитина в почве • Определение общего эргостерина в почве • Определение состава жирных кислот • Определение ферментов Какие грибы считать почвенными? «Почвенные грибы – это виды, вегетативное тело которых бóльшую часть жизненного цикла находится в почве или на связанных с ней субстратах» (Л.Л. Великанов) Макромицеты Микромицеты «Почвенные грибы – это виды, которые постоянно и закономерно выделяются как из почвы, так и из различных субстратов, находящихся в ней» Burges, Raw (1967) Культивируемые грибы Т.Г. Мирчинк (1988) Оценки количества видов почвенных грибов Минимальное количество – 3 300 - виды хранящиеся в ведущих коллекциях (W. Gams «Biodiversity of soilinhabiting fungi» // Biodiversity and Conservation. 2007. V.16 P. 69-72) С учетом некультивируемых видов - 80 000 – (P. Bridge, B. Spooner «Soil fungi: diversity and detection» // Plant and Soil. 2001. V. 232 Р. 147-154) Начало почвенной микологии 1916 С.А. Ваксман 1917 Изучение почвенных грибов в России Татьяна Петровна Сизова Татьяна Георгиевна Мирчинк Автор учебника «Почвенная микология» (1976, 1988) Факторы, определяющие широкое распространение и формирование пула микроскопических грибов в почвах • Малые размеры структур, предназначенных для размножения • Легкость переноса разными способами на большие расстояния • Способность долго сохраняться в покоящемся состоянии и развиваться в любых подходящих микрозонах обитания Подходы к изучению географии почвенных грибов В отечественной микологический школе преобладал подход, где определяющим фактором формирования комплексов почвенных микромицетов считалось географическое положение и изучалось их зональное распределение (Сизова, 1953; Мишустин, Пушкинская, 1960; Сизова, 1977; Мирчинк и др., 1981) В зарубежной микологической литературе вопрос географии микромицетов рассматривался с учетом постулата экологии микроорганизмов Бейеринка «все есть всюду, среда отбирает», и как определяющий фактор рассматривали условия местообитания (Christensen, 1981; Wicklow, 1981; Gams, 2006) Основные районы работы Московская область Звенигородская биостанция 55˚41’ с.ш., 36˚43’ в.д. Хвойношироколиственные леса Тверская область стационар Крутицы 56˚18’ с.ш., 34˚52’ в.д. Южнотаежные леса Центральная Сибирь Енисей, Мирное 62˚20’ с.ш., 89˚00’ в.д. Темнохвойная тайга Северная Монголия Конин Нуга 49˚07’ с.ш., 107˚15’ в.д. Горно-таежные леса Камчатка, Кроноцкий заповедник 54˚29’ с.ш., 160˚00’ в.д. Горные и термальные местообитания Южный Вьетнам нац. парк Кат Тьен 11°25' с.ш., Тропические 107°26' в.д. муссонные леса Виды почвенных микроскопических грибов можно разделить на три условные группы: • Виды – эврибионты, одинаково часто встречающиеся в почвах всех изученных регионов • Виды – более обильные в лесных почвах умеренной зоны • Виды – характерные для тропических лесов Виды космополиты, отмеченные во всех исследованных регионах Aspergillus niger A. ochraceus Cladosporium cladosporioides Paecilomyces variotii Phoma herbarum Trichoderma hamatum T. harzianum Наиболее типичные виды для лесов умеренной зоны Penicillium albidum P. brevicompactum Thysanophora penicillioides P. janczewskii Paecilomyces carneus P. raistrickii Tolypocladium inflatum Mucor hiemalis P. simplicissimum Absidia cylindrospora P. spinulosum Umbelopsis isabellina Geomyces pannorum Trichoderma polysporum U. ramanniana U. vinacea Виды характерные для почв тропического леса Purpureocillium lilacinum Penicillium ochrochloron P. citrinum P. sclerotiorum P. verruculosum P. erythromellis Eupenicillium terrenum Talaromyces flavus Aspergillus flavipes A. japonicus A. melleus A. raperi Gongronella butleri Наиболее типичные виды Кроноцкого заповедника (Камчатка) На термальных площадках Aspergillus fumigatus A. flavus A. ustus A. neoniveus Purpureocillium lilacinum Penicillium ochrochloron P. funiculosum P. aculeatum P. miczynskii P. decumbens Fusarium solani Gongronella butleri В неподверженных геотермальной деятельности местах Penicillium chrysogenum P. thomii P. chermesinum P. purpurogenum Trichoderma harzianum Trichoderma hamatum Umbelopsis vinacea Распространение почвенных микроскопических грибов в целом подчиняются законам зональности В каждом микроместообитании определяющими являются конкретные условия Представленность отделов микроскопических грибов в видовом богатстве изученных регионов 100% 80% Basidiomycota 60% Zygomycota Ascomycota 40% стерильные формы 20% 0% Енисей Монголия ЗБС Тверская Камчатка Н Неизмененные местообитания Центральная Московская область Камчатка Сибирь Северная Тверская Монголия область ТП Вьетнам Термальные площадки Южный Вьетнам Представленность порядков микроскопических грибов в видовом богатстве изученных регионов 100% 90% 80% 70% другие порядки 60% Xylariales Dothideales 50% Capnodiales 40% Pleosporales Sordariales 30% Hypocreales Eurotiales 20% 10% 0% Енисей Монголия ЗБС Тверская Камчатка Неизмененные местообитания Н Центральная Московская область Камчатка Сибирь Северная Тверская Монголия область ТП Вьетнам Термальные площадки Южный Вьетнам Соотношение представителей родов Aspergillus и Penicillium в видовом богатстве изученных регионов 100% 80% Penicillium 60% Aspergillus 40% 20% 0% Енисей Монголия ЗБС Тверская Камчатка Н Неизмененные местообитания Центральная Московская область Камчатка Сибирь Северная Тверская Монголия область ТП Вьетнам Термальные площадки Южный Вьетнам Функциональная активность образование пигментов Леса умеренной зоны Тропический лес Биологическая активность почвообитающих грибов из разных природных зон Совместно с Центром Прикладной Микробиологии и Биотехнологии идут работы по поиску грибов, образующих вещества активные против патогенных организмов (грибов, бактерий, насекомых) Всего проверено – 165 из них активны 84 ( 51%) Из лесов умеренной зоны – 112, активны 46 (41%) Из Южного Вьетнама – 53, активны 38 ( 72%) Особенности комплекса видов микромицетов тропического леса • Высокое видовое разнообразие • Низкое видовое богатство и обилие отдела Zygomycota – 3% (10-15 % в средней полосе) • Значительная доля микромицетов из порядка Hypocreales – 33% (19-26 % в средней полосе) • Заметный вклад в видовое богатство видов порядка Xylariales – 5,6% (0,6-0,9 % в средней полосе) • Относительно высокое разнообразие видов рода Aspergillus и связанных с ним телеоморф • Сравнительно большое количество потенциально фитопатогенных видов • Высокое разнообразие и обилие грибов, не дающих спороношения на стандартных питательных средах – 19% (1-6 % в средней полосе) • Половина выявленных видов (48%) имеет преимущественно тропическое распространение Микромицеты почв тропических областей представляют большой потенциал для поиска новых видов и поиска продуцентов новых биологически активных веществ Благодарю за внимание
