Вопросы интерпретации результатов биотеста с применением бактерий рода Аzotobacter

Альбина Афанасьевна Данилова; Алексей Анатольевич Петров

doi:10.31251/pos.v4i3.154

Авторы

Альбина Афанасьевна Данилова Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН, р.п. Краснообск, а/я 356, Новосибирский район, Новосибирская область, 630501, Россия https://orcid.org/0000-0002-2212-3074
Алексей Анатольевич Петров Научно-исследовательский институт прикладной экологии Севера им. профессора Д.Д. Саввинова СВФУ, пр. Ленина, д. 43, г. Якутск, 677000, Россия https://orcid.org/0000-0002-8536-4078

DOI:

https://doi.org/10.31251/pos.v4i3.154

Ключевые слова:

Azotobacter; индикация среды; экспериментальный стресс, чернозем выщелоченный, техногенные отвалы в криолитозоне, микробные пейзажи

Аннотация

Цель исследования: Бактерии рода Azotobacter являются известной тест-культурой для оценки состояния среды. При интерпретации результатов биотеста возникает противоречие между общепринятым положением, что обилие азотобактера свидетельствует о благополучии среды, и экспериментальными данными, обнаруживающими большое число КОЕ этих бактерий в объектах с явно неблагоприятными характеристиками. Цель работы – обсудить возможную причину возникновения данной проблемы и предложить один из путей к её решению.

Объекты исследования. Чернозём выщелоченный (лесостепь Приобья, 54°53'13,5"N и 82°59'36,7E") с различным содержанием органического вещества и минерального азота вследствие различного агроиспользования : 1) бессменный пар, 2) выращивание пшеницы, ежегодное удаление соломы с поля + чистый пар, 3) пшеница +оставленная солома + чистый пар, 4) пшеница + оставленная солома + сидеральный пар, 5) многолетняя залежь. Грунты многолетних (30 лет) отвалов после добычи угля на территории ГОК «Денисовский» в Южной Якутии (56°46'20,23"N и 124°51'06,95"E), остающиеся без растений и под растительностью с содержанием общего углерода 1,8 и 5,7%, общего азота – 0,3 и 0,4% соответственно.

Методология. В работе в качестве критерия нарушенности почвы применили отношение C:N, вычисленное на основе определения содержания углерода в мортмассе и нитратного азота. Азотобактер выделяли на среде Эшби методом почвенных комочков. Идентификацию видов проводили с помощью амплификации гена 16S рРНК с универсальными праймерами 27F (5′-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3′) и U1492R (5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′). В качестве экспериментального стресса в почву вносили глюкозу в дозе 10 мг/г. Для оценки выживаемости Azotobacter в почву вносили (примерно 1 млн клеток/10 г) суспензию семисуточной культуры бактерий, выделенных из исследуемой почвы. Плотность микробного населения почвы оценивали по микробным пейзажам на стеклах обрастания, инкубированных в почвенных монолитах в течение 60 дней при оптимальных гидротермических условиях.

Основные результаты. Активизация роста азотобактера при внесении глюкозы (отклик на стресс) была более выраженной в более нарушенных почвах в сравнении с менее нарушенными и была обратно пропорциональной отношению С:N, вычисленному как отношение содержания углерода в мортмассе и азота нитратного. Интенсивность роста внесённой живой культуры азотобактера была выше также в более нарушенных почвах, что коррелировало с плотностью микробного населения. То есть обилие азотобактера не может быть однозначным свидетельством благополучия почвы.

Заключение. Причина возникновения противоречия при интерпретации результатов биотеста на основе азотобактера связана с недооценкой того факта, что первоначально показатель был предложен для индикации плодородия пахотных (нарушенных) почв. Для универсализации биотеста предложено дополнить традиционное определение числа обрастаний почвенных комочков процедурой, оценивающей отклик показателей роста азотобактера на экспериментальный стресс.