К физиологии грибов рода Chaetomium (Наплекова Я.Я.)

Для выяснения роли исследуемых грибов в почвах необходимо знание их физиологических особенностей.

Способность грибов рода Chaetomium к разложению клетчатки известна давно. Но только ли гидролиз целлюлозы присущ этой группе организмов?

Для выяснения этого вопроса нами была изучена способность различных видов Chaetomium, выделенных из почв Западной Сибири, использовать разные источники углеродного питания, а также их способность развиваться на безазотистых средах и растворять труднодоступные минеральные фосфаты и минерализовать органофосфаты.

Восемь видов Chaetomium высевались на агаризованную среду Гетчинсона, в которую вместо клетчатки вносились различные источники углеродного питания в 0,5% концентрации.

Большинство исследуемых видов Chaetomium хорошо растут на средах с глюкозой, сахарозой, мальтозой, лактозой, рамнозой, арабинозой, декстрином, крахмалом, маннитом, дульцитом, инозитом, сорбитом (табл. 1) и вызывают при этом сильное подкисление среды. Подкисление среды наблюдается и при росте их на средах с клетчаткой, за счет образования ими органических кислот.

Полученные данные показывают, что грибы рода Chaetomium не являются узкоспециализированными формами, использующими только целлюлозу.

Отношение Chaetomium к источникам азотного питания изучалось на безазотистой агаризованной среде Гетчинсона с полосками фильтровальной бумаги, пропитанной различными источниками азота в 0,25% концентрации. На поверхности полосок бумаги посеяны культуры грибов рода Chaetomium.

Рассматривая данные табл. 2, можно отметить избирательное отношение различных видов Chaetomium к источникам азотного питания.

Хороший рост большинства видов Chaetomium наблюдается на средах с нитратным и аммиачным азотом. Органический азот в форме пептона используется менее активно (см. табл. 2).

Азот аминокислот виды Chaetomium используют по-разному. Большинство видов не растут на средах с лейцином и аланином и дают хороший рост на средах с аспарагином, глутаминовой кислотой и триптофаном, взятыми в 0,25% концентрации.

Следует отметить, что в большинстве случаев культуры грибов вырастали на некотором расстоянии от полосок, пропитанных аминокислотами. Это говорит о необходимости подбора правильной концентрации источника азотного питания в среде. В наших опытах 0,25%-ная концентрация аминокислот, по-видимому, оказалась высокой.

Таблица 1. Углеродное питание грибов рода Chaetomium

(Примечание. +++ хороший рост, ++ средний, + слабый, - нет роста.)

Виды Chaetomium при посеве штрихом на агаризованную безазотистую среду Мишустиной давали заметный рост особенно Chaetomium perlucidum Serg., что свидетельствует об их олигонитрофильно-сти и способности развиваться в почвах при наличии в них крайне малых доз азота.

Таблица 2. Азотное питание грибов рода Chaetomium

(Примечание. +++ хороший рост, ++ средний, + слабый, - нет роста.)

Для выяснения способности растворения труднодоступных минеральных фосфатов виды Chaetomium высевались редким штрихом наагаризованную среду Муромцева с аспарагином.

По данным Р. И. Пиковской [1], Г. С. Муромцева [2] и других, мобилизация фосфорной кислоты из трехкальциевого фосфата микроорганизмами осуществляется не специфическими ферментами, а происходит в результате действия образуемых ими органических или минеральных кислот, аминокислот и др.

Грибы рода Chaetomium являются очень сильными кислотообразователями, что будет описано отдельно. На агаризованной питательной среде Муромцева они растворяли трехкальЦиевый фосфат с большой скоростью. Через 15 ч они дают большие зоны растворения фосфата, диаметр которых в ряде случаев равен 4-6 см и даже 8 см, т. е. растворяли весь фосфор, имеющийся в среде (табл. 3). Особенно активно растворяли трехкальциевый фосфат Chaetomium perlucidum Serg., Ch. subspirilliferum Serg., выделенные из каштановых почв Кулунды. По данным В. Б. Ильина [3], в этих почвах фосфаты в основном связаны с кальцием. Очевидно, способность указанных видов активно растворять трехкальциевый фосфат связана с экологическим приспособлением их к условиям окружающей среды.

Таблица 3. Минерализация трехкальциевого фосфата и расщепление органофосфатов видами Chaetomium

Таким образом, виды Chaetomium наряду с разложением растительных остатков могут принимать участие в мобилизации фосфорной кислоты. Размеры освобождаемой ими подвижной фосфорной кислоты, возможно, невелики, так как происходит значительное биологическое закрепление высвобождаемых фосфатов на построение мицелия грибов.

Труднодоступный фосфор в почве, как известно, находится не только в минеральной, но и в органической форме в виде нуклеинов, нуклеопротеидов, фитина и т. д. В связи с этим была выяснена способность грибов видов Chaetomium отщеплять фосфорную кислоту от органофосфатов. Для этого грибы высевались на агаризованную среду Менкиной с нуклеиновокислым натрием и учитывались зоны растворения мела.

Как видно из данных табл. 3, зоны растворения мела на среде Менкиной давали не все культуры и они были значительно меньше, чем при растворении трехкальциевого фосфата. Зоны появились довольно медленно, через 2-3 дня.

Отщепление фосфорной кислоты от органофосфатов осуществляется при участии специфических ферментов из группы фосфатаз. В связи с этим определялась фосфатазная активность изучаемых грибов рода Chaetomium. Качественное определение ее проводили, заливая буферной средой с фенолфталеинфосфатнатрием достаточно редкие штриховые посевы Chaetomium на различных средах. После 24-часового выдерживания чашек в холодильнике проявляли их аммиаком по методу, описанному В. В. Котелевым [4].

По интенсивности малиновой окраски судили об активности фосфатазы.

Результаты, приведенные в табл. 4, показывают, что фосфатазная активность обнаружена у всех видов Chaetomium вне зависимости от их способности давать зоны растворения мела на среде Менкиной. Следовательно, все виды обладают фосфатазной активностью и могут отщеплять фосфорную кислоту от органофосфатов.

Таблица 4. Фосфатазная активность грибов рода Chaetomium на разных средах

Следует отметить, что активность фосфатазы изменяется в зависимости от состава среды. Наиболее высокая фосфатазная активность обнаружена у исследуемых грибов на средах Менкиной, Муромцева, Кнопа, Гетчинсона. И низкая активность фермента отмечается у тех же культур на крахмалоаммиачном агаре (КАА), среде Чапека и среде Мишустиной. На последней среде это связано с крайне слабым ростом, что же касается первых двух сред, то объяснить низкую фосфатазную активность на них пока что не представляется возможным. Очевидно только одно, что в зависимости от условий окружающей среды исследованные виды Chaetomium могут мобилизовать органофосфаты в большей или меньшей степени.

Выводы

1. Восемь исследованных видов Chaetomium, выделенных из различных почв Сибири, не являются узкоспециализированными, использующими только целлюлозу. Наряду с ней они усваивают и другие источники углеродного питания.

2. Наиболее подходящим источником азота для видов Chaetomium является нитратный азот, но они могут развиваться и в безазотистых средах.

3. Виды Chaetomium обладают способностью растворять трехкальциевый фосфат и минерализовать органофосфаты.

Литература

1. Пиковская Р.И. Мобилизация фосфатов в почве в связи с жизнедеятельностью некоторых видов микробов.- "Микробиология", т. 17, вып. д, 1948.
2. Муромцев Г.С. Методы изучения растворения фосфатов кальция микроорганизмами.- "Микробиология", т. 27, 1957.
3. Ильин В.Б. Элементы плодородия каштановых почв Центральной Кулунды - Канд. диссертация. Новосибирск, 1959.
4. Котелев В.В. К методике выделения из почвы микроорганизмов, разлагающих органофосфаты.- Докл. ВАСХНИЛ, вып. 9, 1958.