Солеустойчивость грибов и перспективы микодиагностики загрязнения засоленных почв (обзор)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведен анализ особенностей солеустойчивых грибов с целью выявления возможности их применения для индикации химического загрязнения засоленных почв и поиска потенциальных тест-видов для лабораторного микотестирования. Приводится перечень представителей галофильных и галотолерантных родов микромицетов, которые могут служить индикаторами загрязнения тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими токсикантами на фоне повышенного засоления почвенных субстратов. Для биотестирования почв со средним уровнем засоления в качестве перспективных предложены микромицеты, относящиеся к умеренным галотолерантным видам. Проанализированы морфологические, физиологические и молекулярные механизмы адаптации галофильных и галотолерантных грибов к условиям повышенного засоления сред обитания. Обсуждаются реакции грибных сообществ на комбинированное воздействие засоления и токсических веществ разной природы. Рассмотрены методические аспекты практического использования солеустойчивых грибов для биодиагностики степени неблагополучия засоленных почв: состав сред, условия культивирования, а также тест-реакции грибных культур, оптимальные для адекватной оценки степени галотолерантности грибов и экотоксичности образцов почв.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. В. Федосеева

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: elenfedoseeva@gmail.com
Россия, Москва

В. А. Терехова

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: elenfedoseeva@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Артамонова В.С., Дитц Л.Ю., Елизарова Т.Н., Лютых И.В. Техногенное засоление почв и их микробиологическая характеристика // Сибирский экологический журнал. 2010. Т. 17. № 3. С. 461–470.
  2. Базилевич Н.И., Панкова Е.И. Опыт классификации почв по содержанию токсичных солей и ионов // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 1972. Вып. 5. С. 36–40.
  3. Бегматов Ш.А., Селицкая О.В., Васильева Л.В., Берестовская Ю.Ю., Манучарова Н.А., Дренова Н.В. Морфофизиологические особенности некоторых культивируемых бактерий засоленных почв Приаралья // Почвоведение. 2020. № 1. С. 81–88. https://doi.org/10.31857/S0032180X20010049
  4. Вернигорова Н.А., Колесников С.И., Казеев К.Ш. Изменение биологической активности солончаков соровых Тамани в условиях загрязнения нефтью и тяжелыми металлами // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18(2). С. 591–593.
  5. Герасимов А.О., Поляк Ю.М. Оценка влияния засоления на аллелопатическую активность микромицетов в дерново-подзолистой почве // Агрохимия. 2021. № 3. С. 51–59. https://doi.org/10.31857/S0002188121030078
  6. Горлачёва Г.Ю. Ремигрантные и иммигрантные микромицеты водной системы Кумо-Манычской впадины и Каспийского моря // Вестник Южного научного центра РАН. 2008. Т. 4 (4). С. 52–56.
  7. Домрачева Л.И., Скугорева С.Г., Ковина А.Л., Коротких А.И., Стариков П.А. Ашихмина Т.Я. Специфика растительно-микробных комплексов при антропогенном загрязнении почвы (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 3. С. 14–25. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-3-014-025
  8. Дорохова М.Ф., Кошелева Н.Е., Терская Е.В. Экологическое состояние городских почв в условиях антропогенного засоления и загрязнения (на примере Северо-Западного округа Москвы) // Теоретическая и прикладная экология. 2015. № 4. C. 16–24.
  9. Засоленные почвы России / Отв. ред. Шишов Л.Л., Панкова Е.И. М.: ИКЦ “Академкнига”, 2006. 854 с.
  10. Звягинцев Д.Г., Зенова Г.М., Оборотов Г.В. Мицелиальные бактерии засоленных почв // Почвоведение. 2008. № 10. С. 1250–1257.
  11. Моделирование процессов засоления и осолонцевания почв / Отв. ред. Ковда В.А., Сабольч И. М.: Наука, 1980. 262 с.
  12. Носова М.В., Середина В.П. Техногенный галогенез нефтезагрязнённых почв пойменных экосистем в условиях гумидного почвообразования и его экологические последствия // Теоретическая и прикладная экология. 2021. № 3. С. 74–79. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-3-074-079
  13. Панкова Е.И., Герасимова М.И., Королюк Т.В. Засоленные почвы в отечественных, американской и международной почвенных классификациях // Почвоведение. 2018. № 11. С. 1309–1321. https://doi.org/10.1134/S0032180X18110072
  14. Писаренко Е.Н. Использование подсолнечника в качестве ремедианта загрязнённых почв // Теоретическая и прикладная экология. 2009. № 2. С. 47–49.
  15. Рафикова Г.Ф., Кузина Е.В., Столярова Е.А., Мухаматдьярова С.Р., Логинов О.Н. Комплексы микромицетов выщелоченного чернозема при загрязнении нефтью и внесении микроорганизмов-нефтедеструкторов // Микология и фитопатология. 2020. Т. 54(2). С. 107–115.
  16. Санин С.С., Неклесова Н.П., Санина А.А., Пачолкова Е.В. Методические рекомендации по созданию инфекционных фонов для иммуногенетических исследований пшеницы. М.: Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, 2008. 50 с.
  17. Смолянюк Е.В., Биланенко Е.Н., Терешина В.М., Качалкин А.В., Камзолкина О.В. Влияние концентрации хлорида натрия в среде на состав мембранных липидов и углеводов в цитозоле гриба Fusarium sp. // Микробиология. 2013. Т. 82 (5). Р. 595–604. https://doi.org/10.7868/S0026365613050121
  18. Терехова В.А. Микромицеты в экологической оценке водных и наземных экосистем. М.: Наука, 2007. 215 с.
  19. Терехова В.А., Рахлеева А.А., Федосеева Е.В., Кирюшина А.П. Практикум по биотестированию экотоксичности почв. М., 2022. 102 c.
  20. Фокина А.И., Домрачева Л.И., Олькова А.С., Скугорева С.Г., Лялина Е.И., Березин Г.И., Даровских Л.В. Исследование токсичности проб урбаноземов, загрязненных тяжелыми металлами // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18(2). С. 544–550.
  21. Хасан Д., Ковтун И.С., Ефимова М.В. Влияние хлоридного засоления на прорастание семян и рост проростков Brassica napus L. // Вестник Томск. гос. ун-та. Сер. Биология. 2011. № 4(16). С. 108–112.
  22. Эназаров Р.Х., Васильева А.А., Петренко С.М., Маколова П.В., Литовка Ю.А. Скрининг солеустойчивых микромицетов, перспективных для биоремедиации засоленных почв // Лесной и химический комплексы – Проблемы и решения: Сб. матер. по итогам всерос. науч.-пр конф. Красноярск, 2021. С. 306–310.
  23. Януцевич Е.А., Данилова О.А., Гроза Н.В., Терёшина В.М. Мембранные липиды и углеводы цитозоля у Aspergillus niger в условиях осмотического, окислительного и холодового воздействий // Микробиология. 2016. Т. 85. № 3. С. 283–292. https://doi.org/10.7868/S0026365616030174
  24. Abadias M., Teixido N., Usall J., Vinas I., Magan N. Solute stresses affect growth patterns, endogenous water potentials and accumulation of sugars and sugar alcohols in cells of the biocontrol yeast Candida sake // J. Appl. Microbiol. 2000. V. 89. Р. 1009–1017. https://doi.org/10.1046/j.1365-2672.2000.01207.x
  25. Adler L., Pedersen A., Tunblad-Johansson I. Polyol accumulation by two filamentous fungi grown at different concentrations of NaCl // Physiol. Plantarum. 1982. V. 56(2). P. 139–142. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1982.tb00315.x
  26. Bano A., Hussain J., Akbar A., Mehmood K., Anwar M., Sharif Hasni M., Ullah S., Sajid S., Ali I. Biosorption of heavy metals by obligate halophilic fungi // Chemosphere. 2018. V. 199. P. 218–222. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.02.043
  27. Batista-García R.A., Balcázar-López E., Miranda-Miranda E., Sánchez-Reyes A., Cuervo-Soto L., Aceves-Zamudio D., Atriztán-Hernández K., Morales-Herrera C., Rodríguez-Hernández R., Folch-Mallol J. Characterization of lignocellulolytic activities from a moderate halophile strain of Aspergillus caesiellus isolated from a sugarcane bagasse fermentation // PLoS One. 2014. V. 9. P. 105893. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0105893
  28. Bronicka M., Raman A., Hodgkins D., Nicol H. Abundance and diversity of fungi in a saline soil in central-west New South Wales, Australia // Sydowia. 2007. V. 59(1). P. 7–24.
  29. Danilova O.A., Ianutsevich E.A., Bondarenko S.A., Georgieva M.L., Vikchizhanina D.A., Groza N.V., Bilanenko E.N., Tereshina V.M. Osmolytes and membrane lipids in the adaptation of micromycete Emericellopsis alkalina to ambient pH and sodium chloride // Fungal Biology. 2020. V. 124. P. 884–891. https://doi.org/10.1016/j.funbio.2020.07.004
  30. de Lima Alves F., Stevenson A., Baxter E., Gillion J.L.M., Hejazi F., Hayes S., Morrison I.E.G., et al. Concomitant osmotic and chaotropicity induced stresses in Aspergillus wentii: compatible solutes determine the biotic window // Curr. Genet. 2015. V. 61. P. 457–477. https://doi.org/10.1007/s00294-015-0496-8
  31. Gao S.-S., Li X.-M., Du F.-Y., Li C.-S., Proksch P., Wang B.-G. Secondary metabolites from a marine-derived endophytic fungus Penicillium chrysogenum QEN-24S // Mar. Drugs. 2010. V. 9. P. 5970.
  32. González-Abradelo D., Pérez-Llano Y., Peidro-Guzmána H., Sánchez-Carbente M. del R., Folch-Mallol J.L., Aranda E., Vaidyanathan V.K., Cabana H., Gunde-Cimerman N., Batista-García R.A. First demonstration that ascomycetous halophilic fungi (Aspergillus sydowii and Aspergillus destruens) are useful in xenobiotic mycoremediation under high salinity conditions // Bioresource Technology. 2019. V. 279. P. 287–296. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.02.002
  33. Grum-Grzhimaylo A.A., Georgieva M.L., Bondarenko S.A., Debets A.J.M., Bilanenko E.N. On the diversity of fungi from soda soils // Fungal Divers. 2016. V. 76. P. 27–74. https://doi.org/10.1007/s13225-015-0320-2
  34. Gunde-Cimerman N., Frisvad J.C., Zalar P., Plemenitaš A. Halotolerant and halophilic fung // Biodiversity of Fungi – Their Role in Human Life. New Delhi: Oxford & IBH Publishing Co. Pvt. Ltd., 2005. P. 69–128.
  35. Gunde-Cimerman N., Ramos J., Plemenitaš A. Halotolerant and halophilic fungi // Mycological Res. 2009. V. 113. Р. 1231–1241. https://doi.org/10.1016/j.mycres.2009.09.002
  36. Gunde-Cimerman N., Zalar P., de Hoog S., Plemenitaš A. Hypersaline waters in salterns – natural eco-logical niches for halophilic black yeasts // FEMS Microbiology Ecology. 2000. V. 32. P. 235–240. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2000.tb00716.x
  37. Gunde-Cimerman N., Zalar P., Petrovič U., Turk M., Kogej T., de Hoog G.S., Plemenitaš A. Fungi in salterns // Halophilic Microorganisms. Berlin: Springer, 2004. P. 103–113. https://doi.org/10.1007/978-3-662-07656-9_7
  38. Hyde K.D., Sarma V.V., Jones E.B.G. Morphology and taxonomy of higher marine fungi // Marine Mycology. A Practical Approach. Fungal Diversity Research Series 1. Hong Kong: Fungal Diversity Press, 2000. Р. 172–204.
  39. Kashyap P.L., Rai A., Singh R., Chakdar H., Kumar S., Srivastava A.K. Deciphering the salinity adaptation mechanism in Penicilliopsis clavariiformis AP, a rare salt tolerant fungus from mangrove // J. Basic Microbiol. 2016. V. 56. Р. 779–791. https://doi.org/10.1002/jobm.201500552
  40. Mandeel Q.A. Biodiversity of the genus Fusarium in saline soil habitats // J. Basic Microbiol. 2006. V. 46(6). P. 480–494. https://doi.org/10.1002/jobm.200510128
  41. Marghoob M.U., Rodriguez-Sanchez A., Imran A., Mubeen F., Hoagland L. Diversity and functional traits of indigenous soil microbial flora associated with salinity and heavy metal concentrations in agricultural fields within the Indus Basin region, Pakistan // Front. Microbiol. 2022. V. 13. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1020175
  42. Musa H., Kasim F.H., Nagoor Gunny A.A., Gopinath S.C.B. Salt-adapted moulds and yeasts: Potentials in industrial and environmental biotechnology // Process Biochemistry. 2018. V. 69. P. 33–44. 10.1016/j.procbio.2018.03.026' target='_blank'>https://doi.org/doi: 10.1016/j.procbio.2018.03.026
  43. Plemenitaš A., Gunde-Cimerman N. Cellular responses in the halophilic black yeast Hortaea werneckii to high environmental salinity // Adaptation to life at high salt concentrations in Archaea, Bacteria, and Eukarya. Cellular Origin, Life in extreme Habitats and Astrobiology. Dordrecht: Springer, 2005. V. 9. P. 453–470. https://doi.org/10.1007/1-4020-3633-7_29
  44. Ramesh T., Yamunadevi R., Sundaramanickam A., Thangaraj M., Kumaran R., Annadurai D. Biodiversity of the fungi in extreme marine environments // Fungi bio-prospects in sustainable agriculture, environment and nano-technology. 2021. P. 75-100. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-821925-6.00005-8
  45. Rangel D.E.N., Braga G.U.L., Fernandes E.K.K., Keyser C.A., Hallsworth J.E., Roberts D.W. Stress tolerance and virulence of insect-pathogenic fungi are determined by environmental conditions during conidial formation // Curr. Genet. 2015. V. P. 383–404. https://doi.org/10.1007/s00294-015-0477-y
  46. Sambuu G., Garetova L.A., Imranova E.L., Kirienko O.A., Fischer N.K., Gantumur Kh., Kharitonova G.V. Biogeochemical characteristics of soils in the Dzunbayan oil-producing area (Eastern Mongolia) // Biogeosystem Technique. 2019. V. 6(1). P. 46–58. https://doi.org/10.13187/bgt.2019.1.46
  47. Smolyanuk E.V., Bilanenko E.N. Communities of halotolerant micromycetes from the areas of natural salinity // Microbiology. 2011. V. 80(6). P. 877–883. https://doi.org/10.1134/S002626171106021X
  48. Tibell S., Tibell L., Pang K-L., Calabon M., Gareth Jones E.B. Marine fungi of the Baltic Sea // Mycology. 2020. V. 11. P. 195–213. https://doi.org/10.1080/21501203.2020.1729886
  49. Yadav A.N., Verma P., Kumar V., Sangwan P., Mishra S., Panjiar N., Gupta V.K., Saxena A.K. Biodiversity of the genus Penicillium in different habitats // New and Future Developments in Microbial Biotechnology and Bioengineering. 2018. http://doi.org/10.1016/B978-0-444-63501-3.00001-6
  50. Yancey P.H. Organic osmolytes as compatible, metabolic and counteracting cytoprotectants in high osmolarity and other stresses // J. Exp. Biol. 2005. V. 208. P. 2819–2830. http://doi.org/10.1242/jeb.01730
  51. Zajc J., Zalar P., Plemenitaš A., Gunde-Cimerman N. The mycobiota of the salterns // Biology of Marine Fungi. Berlin: Springer, 2012. V. 53. P. 133–158. http://doi.org/10.1007/978-3-642-23342-5_7
  52. Zalarc P., de Hoog G.S., Schroers H.J., Crous J., Groenewald J.Z. Phylogeny and ecology of the ubiquitous saprobe Cladosporium shpaerospermum, with descriptions of seven new species from hypersaline environments // Studies in Mycology. 2007. V. 58. P. 157–183. https://doi.org/10.3114/sim.2007.58.06
  53. Zhang W-W., Wang C., Xue R., Wang L-J. Effects of salinity on the soil microbial community and soil fertility // J. Integrative Agriculture. 2019. V. 18(6). P. 1360–1368. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(18)62077-5
  54. https://fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/16

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».