|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Пределы устойчивости почвенных микробных сообществ к воздействию гамма-излученияНИР
- Руководитель НИР: Чепцов В.С.
- Участники НИР: Белов А.А.
- Подразделение: Кафедра биологии почв
- Срок исполнения: 1 января 2016 г. - 31 декабря 2017 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 16-34-01275 мол_а
- Номер ЦИТИС: 116012650058
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Почва и почвенный покров России как основа её устойчивого развития.
- ПН России: Науки о жизни
-
Рубрики ГРНТИ:
- 34.27.01 Общие вопросы
- 34.27.19 Рост и культивирование микроорганизмов
- 34.27.23 Экология микроорганизмов
- 34.49.01 Общие вопросы
- 34.51.17 Космическая микробиология
- 34.51.21 Экзобиология
-
Ключевые слова:
радиорезистентность, микробные сообщества, почва, экстремотолерантность
radioresistance, microbial communities, extremotolerance, soil -
Описание:
На сегодняшний день пределы устойчивости микробных сообществ к воздействию ионизирующего излучения не определены. Гамма-излучение используется в ряде случаев для стерилизации почв, однако немногочисленные данные о стерилизующих дозах противоречивы, а условия, способствующие высокой устойчивости микроорганизмов, остаются невыясненными (McNamara et al., 2003). Следует отметить, что в подавляющем большинстве работ по изучению воздействия высоких доз радиации на микробные сообщества обнаружение жизнеспособных клеток проводилось только методом посева. Однако в условиях стресса микроорганизмы могут прекращать процессы, связанные с ростом и размножением и образовывать некультивируемые и покоящиеся формы (Mulyukin et al., 2001; Pitonzo et al., 1999). В таком случае они могут не выявляться методом посева, и переход сообщества в некультивируемое состояние может быть ошибочно воспринят как его гибель, а величина стерилизующей дозы радиации может быть занижена. Цель настоящего исследования - определение пределов устойчивости к воздействию гамма-излучения микробных комплексов серозема (пустыня Негев, Израиль) и дерново-подзолистой почвы (Московская область). Предполагается облучение образцов в градиенте доз от 150 кГр до 1 МГр и последующий анализ с применением широкого набора методов, позволяющих определить численность клеток, функциональное состояние, метаболическую активность, таксономическую структуру сообществ. Предполагается также выделение в чистые культуры и идентификация наиболее радиорезистентных штаммов бактерий. 1. McNamara N.P., Black H.I.J., Beresford N.A., Parekh N.R. Effects of acute gamma irradiation on chemical, physical and biological properties of soils // Applied Soil Ecology, 2003, Vol. 24, N 2, pp. 117-132. 2. Mulyukin AL, Demkina EV, Kozlova AN, Soina VS (2001) Synthesis of anabiosis autoinducers by non-spore-forming bacteria as a mechanism regulating their activity in soil and subsoil sedimentary rocks. Microbiology 70(5):535-541. 3. Pitonzo B.J., Amy P.S., Rudin M. Effect of Gamma Radiation on Native Endolithic Microorganisms from a Radioactive Waste Deposit Site // Research, 1999, Vol. 152, No. 1, pp. 64–70.
- Добавил в систему: Чепцов Владимир Сергеевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Пределы устойчивости почвенных микробных сообществ к воздействию гамма-излучения |
| Результаты этапа: Проведено облучение дерново-подзолистой почвы (Московская область) и серозема (пустыня Негев, Израиль) гамма-излучением в градиенте доз от 159 кГр до 1.35 МГр в условиях, близких к нормальным (+16°С, 1 атм.) с целью определения предела устойчивости почвенных микробных сообществ к воздействию гамма-излучения. В образце дерново-подзолистой почвы численность культивируемых аэробных гетеротрофных бактерий после облучения дозой гамма-излучения 159 кГр снизилась с 4.7×107 до 60 кл/г, после облучения более высокими дозами радиации культивируемых бактерий не обнаружено. Общая численность прокариот, определенная методом ЭФМ снизилась почти на порядок – с 4×108 до 5.5×107 кл/г. Микробное сообщество контрольного образца обладало высокой метаболической активностью и было способно потреблять 28 субстратов (из 47 исследованных), относящихся к различным классам органических соединений. Облучение дозой 159 кГр резко снизило потенциальную метаболическую активность микробного сообщества – была отмечена утилизация только одного субстрата – пептона. При облучении более высокими дозами метаболическая активность методом МСТ обнаружена не была. В контрольном образце серозема и после облучения дозами 159 кГр, 343 кГр и 463 кГр численность культивируемых бактерий составляла 8×107, 2×105, 1.5×105 и 2.8×103 кл/г соответственно. В образцах, облученных дозами свыше 463 кГр, культивируемых бактерий не обнаружено. Общая численность клеток после облучения дозой 463 кГр снизилась более чем в 40 раз – с 1.3×109 до 3×107 кл/г. Разнообразие потребляемых микробным сообществом субстратов резко сократилось после облучения – с 27 субстратов в контроле до 3 (пептон, цистеин, глюкоза) после дозы 159 кГр и 2 (пептон, цистеин) после дозы 343 кГр. При облучении более высокими дозами метаболическая активность методом МСТ обнаружена не была. В целом исследованные микробные сообщества проявили высокую устойчивость к воздействию высоких доз гамма-излучения. Культивируемые бактерии в образцах дерново-подзолистой почвы и серозема были обнаружены даже после воздействия доз 159 кГр и 463 кГр соответственно, что существенно превосходит имеющиеся оценки радиорезистентности микроорганизмов. В то же время отсутствие культивируемых клеток при облучении более высокими дозами не может быть однозначно интерпретировано как стерилизация образца. Известно, что при воздействии стрессовых условий (в том числе гамма-излучения) бактерии способны образовывать некультивируемые формы. В связи с этим в продолжении работы предполагаются попытки проведения реактивации микробных сообществ. Воздействие гамма-излучения вызвало резкое снижение потенциальной метаболической активности и функционального разнообразия микробных сообществ, что также может косвенно свидетельствовать о сокращении видового разнообразия. При этом неясно, возможно ли полное или частичное восстановление микробного сообщества и его функционирование как целостной системы с осуществлением им его биосферных функций. Микробное сообщество серозема проявило значительно более высокую радиорезистентность. Вероятно, это связано с высокой устойчивостью к множественному стрессу микроорганизмов, адаптированных к экстремально ксерофитным местообитаниям. | ||
| 2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Пределы устойчивости почвенных микробных сообществ к воздействию гамма-излучения |
| Результаты этапа: Проведен повторный анализ облученных образцов (выборочно) с целью оценки сохранения жизнеспособности почвенными микробными сообществами во времени после воздействия сверхвысоких доз гамма-излучения. Показано, что в течение двух лет после облучения показатели микробиологической активности (число КОЕ бактерий, общая численность прокариот, потенциальная метаболическая активность) в образцах практически не изменились. Проведена реактивация (с использованием индолил-уксусной кислоты) микробных сообществ образцов дерново-подзолистой почвы и серозема, облученных гамма-излучением дозами 159-343 кГр и 463-1000 кГр соответственно. При реактивации культивируемые бактерии обнаруживались в образцах серозема, облученных дозами 463 кГр и 741 кГр, в то время как без проведения реактивации культивируемые клетки не наблюдались в образцах, облученных дозами свыше 463 кГр. В образце дерново-подзолистой почвы культивируемые бактерии обнаружены после облучения дозой 159 кГр. Таким образом, показано, что: 1) микробные сообщества сохраняют жизнеспособность в течение длительного времени после облучения сверхвысокими дозами гамма-излучения 2) облучение привело к переходу части бактериальных популяций в некультивируемое состояние 3) почвенные микробные сообщества способны выдерживать облучение гамма-излучением в нормальных условиях в дозах не менее 741 кГр. Среди бактерий, культивируемых из облученных образцов, обнаружены представители родов Staphylococcus, Ochrobactrum, Microbacterium, Hymenobacter, Acinetobacter, Brevundimonas, Janthinobacterium, Sphingomonas, Roseovarius, Kocuria и др. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".