Анализ микробных фосфолипидов в процессах биомониторинга состояния почв

Целью данной работы являлась оценка возможности применения метода анализа фосфо-липидных жирных кислот в составе липидов клеточных мембран почвенных микроорганизмов для мо- ниторинга состояния почв в процессе восстановления. Экспериментальная часть заключалась в определении фосфолипидных жирных кислот (ФЛЖК), включающая экстракцию фосфолипидов органическими растворителями, выделение липидной фракции с помощью полярных силикатных колонок, получение метиловых эфиров жирных кислот путем щелочного метанолиза и анализа содержания ФЛЖК методом газовой хроматографии. Идентификация микроорганизмов осуществлялась на основании оценки полученных экспериментальных результатов, представляющих собой совокупность пиков хроматограммы. Воздействие стрессовых факторов на микроорганизмы определяют по наличию цис-транс-изомерии или циклов из трех атомов углерода на концах радикалов фосфолипидных жирных кислот. С целью проверки объективности результатов, полученных с помощью предлагаемого метода анализа микроорганизмов, в данной работе использовался также традиционный метод контроля почвенных микроорганизмов на основании активности их ферментов - глюкозидаз, протеаз, арилсульфатаз, фосфатаз. Полученные данные свидетельствуют о наличии жизнеспособных почвенных микроорганизмов. Однако их количество не соответствует контрольным пробам, что говорит о незавершении процессов восстановления. Результаты идентификации демонстрируют доминирование грамотрицательных (Гр^-) бактерий в контрольных пробах в сравнении с пробами в условиях естественного восстановления. При этом в процессе естественного восстановления в почве обнаружено большее количество грибов. Согласно полученным данным, наибольшее количество цис-изомеров и значение циклизации фосфолипидных жирных кислот характерны для микроорганизмов в контрольных пробах, что может быть обусловлено истощением субстрата при использовании почвы в сельскохозяйственных целях. Экспериментальные данные, полученные в ходе данной работы, позволяют предложить использование процедуры анализа фосфолипидных жирных кислот в составе липидов клеточных мембран как самостоятельный метод для проведения биологического мониторинга экосистем.

почва, почвенные микроорганизмы, ферментативная активность, фосфолипиды

1. Шлегель Г. Общая микробиология / пер. с нем.; 6-е изд., перераб. и доп. М.: Мир, 1987. 567 с.

2. Ахметшина Э.А., Сироткин А.С. Анализ фосфолипидных жирных кислот микроорганизмов как биомаркеров окружающей среды // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. N19. С. 233-236.

3. Kuráň P., Trӧgl J., Nováková J., Pilařová V., Dá-ňová P., Pavlorková J., Kozler J., Novák F., Popelka J. Biodegradation of spilled diesel fuel in agricultural soil: Effect of humates, zeolite and bioaugmentation // The Scientific World Journal. 2014. Vol. 2014. 8 p. http://dx.doi.org/10.1155/2014/642427

4. Trögl J., Jirková I., Zemánková P. et al. Estimation of the quantity of bacteria encapsulated in Lentikats Biocatalyst via phospholipid fatty acids content: a preliminary study // Folia Microbiol. 2013. Vol. 58. P. 135-140.

5. Trögl J., Jirkova,I., Kuran P., Achmetshina E., Brovdyova T., Sirotkin A., Kirilina T. Phospholipid Fatty Acids as Physiological Indicators of Paracoccus Denitrificans Encapsulated in Silica Sol-Gel Hydrogels // Sensors. 2015. No. 15. P. 3426-3434.

6. Federici E., Giubilei M.A., Cajthaml T., Petruccioli M., D’Annibale A. Lentinus (Panus) Tigrinus augmentation of a historically contaminated soil: Matrix Decontamination and Structure and Function of the Resident Bacterial Community // Journal Hazard. Mater. 2011. No 186. P. 1263-1270.

7. Trögl J., Pavlorková J., Packová P., Seják J., Kuráň P., Popelka J., Pacina J. Indication of Importance of Including Soil Microbial Characteristics into Biotope Valuation Method // Sustainability. 2016. No. 8. P. 253-263.

8. Mjøs S.A. Identification of Fatty Acids in Gas Chromatography by Application of Different Temperature and Pressure Programs on a Single Capillary Column // Journal Chromatogr. A 2003. Vol. 1015. P. 151-161.

9. Miwa T.K., Mikolajczak K.L., Earle F.R., Wolff I.A. Identification of peaks in gas-liquid chromatography // Anal. Chem. 1960. No. 32. P. 1739-1742.

10. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252 с.

11. Baldrian P., Trögl J., Frouz J., Šnajdr J.,Valaskova V., Merhautova V., Cajthaml T., Herinkova J. Enzyme activities and microbial biomass in top soil layer during spontaneous succession in spoil heaps afterbrown coal mining // Soil. Biol. Biochem. 2008. No. 40. P. 2107-2115.

12. Иванова Т.И., Кузьмина Н.П., Саввинов Д.Д. Численность микроорганизмов в мерзлотных почвах аласа Мюрю // Наука и образование. 2007. N 2. С. 76-82.

13. Голованов А.И., Зимин Ф.М., Сметанин В.И. Рекультивация нарушенных земель: учебник для вузов; 2-е изд., испр. и доп. СПб.: Лань, 2015. 336 с

14. Жукова Н.В. Жирные кислоты морских организмов: таксономические и трофические маркеры: Автореферат дис. … д-ра биолог. наук: 03.00.04. Владивосток, 2009. 267 с