doi: 10.15389/agrobiology.2015.3.384rus
УДК 631.461.74:579.23
НАНОФОРМЫ Al (Fe, Mn)-ОСАЖДАЮЩЕГО МИКРООРГАНИЗМА
С ШИРОКИМ АРЕАЛОМ
Р.С. КУТУЗОВА, Н.И. ВОРОБЬЕВ
Данные о функционировании микробного сообщества с участием малых форм расширяются, чему способствуют современные молекулярно-генетические технологии таксономического и количественного учета. Известно, что в железомарганцевых конкрециях почв значительная часть бактерий представлена наноформами с высокой долей жизнеспособных особей. Как среди наноформ, так и среди бактерий крупного размера обнаруживаются одни и те же филогенетические группы. Однако значительная часть наноформ не идентифицированы. Описанной нами причастностью Al (Fe, Mn)-осаждающего микроорганизма к образованию высокоглиноземистого вещества объясняется присутствие указанного вещества в минеральной фракции поверхностно-рыхлого слоя шлакового субстрата, охватывающего огромные площади и массово заселенного этим микроорганизмом. Возможная роль рассматриваемого микроорганизма в выведении ионов алюминия из раствора и детоксикации посредством осаждения на собственных структурах пока не оценена. Проведенные исследования свидетельствуют, что многие свойства, присущие Al (Fe, Mn)-осаждающему организму, могут быть рассмотрены с позиций микроорганизма сапрофитного, свободноживущего, микоплазмаподобного, связанного с первичным бокситообразованием, однако его значимость для почв с повышенной алюминиевой кислотностью и алюминиевой токсичностью еще предстоит оценить. В работе рассматривается Al (Fe, Mn)-осаждающий микроорганизм из дерново-подзолистых почв (алюминиевая кислотность и алюминиевая токсичность при подзолообразовательном процессе) и современного изверженного вулканического материала (образование высокоглиноземистого вещества — исходной стадии бокситообразования). Поскольку ранее выявленный Т.В. Аристовской Al-осаждающий микроорганизм был отмечен как родственный иловому Metallogenium и широко распространенный в почвах, для обсуждения результатов привлечены собственные исследования Metallogenium из озерного ила. В накопительных культурах Al (Fe, Mn)-осаждающего микроорганизма со временем объекты мельчали, а сканирующий электронный микроскоп подтвердил наличие ультрамелких форм (0,1-0,2 мкм). В мелкодисперсной фракции вулканического материала просвечивающий электронный микроскоп выявил нитеобразные структуры, представленные овальными телами с диаметром 0,1-0,3 мкм. Наноформы наблюдали и при электронно-микроскопическом рассмотрении угольных реплик микробоценоза иловых обрастаний Metallogenium, где тончайшие нити колоний и окружающие тела существенно меньше 0,2 мкм. Попытка определить таксономическое положение Al (Fe, Mn)-осаждающего микроорганизма в элективных накопительных культурах с использованием ПЦР-анализа не была удачной в связи с невозможностью очистки препарата ДНК от алюминия и железа, содержащихся как в среде, так и на клеточной поверхности. Однако в жестких условиях культур везде был выявлен Methylo-bacterium, широко распространенный в дерново-подзолистых почвах.
Ключевые слова: наноформы, микоплазмаподобный микроорганизм, микробное осаждение Al (Fe, Mn), дерново-подзолистая почва, вулканический материал, озерный ил, Metallogenim, Methylobacterium.
NANOFORMS OF Al (Fe, Mn)-DEPOSITING MICROORGANISM
FROM A WIDEVARIETY OF HABITATS
R.S. Kutuzova, N.I. Vorobyov
Due to advanced molecular methods of taxonomical attribution and quantification more data are recently accumulated about the activity of small forms in microbial communities. A substantial part of the bacteria from soil Fe-Mn concretions is known to exist as nanoforms which mostly are viable. Both among nanoforms and large bacteria there are the same phylogenetic groups. Nevertheless, most nanoforms still remain unidentified. Because of the role of Al (Fe, Mn)-depositing microorganism we earlier described in clay genesis it is widely spread in mineral fraction of the slag loose layer. The potential of this microorganism for Al detoxication by means of ion deposition on its surface is not estimated, and the meaning of Al (Fe, Mn)-depositing microorganism in soils with high Al acidity and toxicity is to be assessed. According to our data, many features of the Al (Fe, Mn)-depositing microorganism are the same as in saprophytic free-living mycoplasma-like microorganisms associated with primary bauxite formation. Herein we summarize our data on Al (Fe, Mn)-depositing microorganism from sod-podzolic soil and volcanic substrates of resent eruptions as initial stage of bauxite formation. So far as Al-depositing microorganism earlier found by T.B. Aristovskaya was described as related to Metallogenium from silt and widespread in soils, our investigations of Metallogenium bacteria also are under considerations. During cultivation of Al (Fe, Mn)-depositing microorganism the cells became smaller, so the scanning microscopy showed the ultra small forms sized 0.1-0.2 µm. In the fine fractions of volcanic substrate the thready structures were found consisting of the oval bodies of 0.1-0.3 µm diameter. The nanoforms were observed using electronic microscopy of silt Metallogenium preparation, in which the finest filaments of the colonies and surrounded bodies were much smaller than 0.2 µm. An attempt to assign the taxonomic status of the Al (Fe, Mn)-depositing microorganism using elective media and PCR-analysis failed because of inadequate DNA purification from Al and Fe contained in media and on the cell surface. Nevertheless, under strict conditions of cultivation the Methylobacterium widely spread in sod-poszolic soils was revealed in all cultures.
Keywords: nanoforms, mycoplasma-like microorganism, Al (Fe, Mn) microbial deposition, sod-podzolic soil, volcanic material, lake silt, Metallogenim, Methylobacterium.
ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
