Санданова И.Б., Буянтуева Л.Б.

Агинский филиал БГСХА, Могойтуй, Россия

Бурятский государственный университет, Улан-Удэ, Россия

Целлюлазная активность микроорганизмов-деструкторов растительного опада степных фитоценозов Юго-Восточного Забайкалья

В последнее время ведется интенсивное изучение микробных целлюлолитических ферментов. Успехи в исследовании данных ферментов открывают широкие возможности их практического применения в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, медицины и в биотехнологии. В литературных источниках имеется сравнительно большой материал о количественных показателях ферментативной активности грибов (Анисимов и др., 1988, Родионова и др., 1989, Васильева и др., 1989). Целлюлазная активность грибов высокая и составляет от 7,40 до 29,10 е.а. Активность бактерий значительно ниже (0,01-0,2 е.а.) и работ по этой теме относительно немного (Болобова, Клесов, 1990).

Основной целью нашей работы явилось исследование целлюлазной ферментативной активности микроорганизмов деструкторов органического вещества растительного опада степных биогеоценозов Юго-Восточного Забайкалья.

Объектом исследования послужили живые и мертвые образцы растительных остатков, корни и почвы степных фитоценозов Юго-Восточного Забайкалья: ковыльно-типчаково-пятилистниковое, нителистниково-разнотравное, сведорожконосное. Растительные материалы собраны в июле 2004 года. Для определения целлюлазной активности использовали фильтрат накопительных культур: живой и мертвой фитомассы, корней и почв. Накопительные культуры выращивали в пробирках с селективной средой Гетчинсона (Романенко, Кузнецов, 1974). О целлюлазной активности судили по степени гидролиза фильтровальной бумаги. Для количественной оценки целлюлазной активности: эндо-, экзо-1,4 β-глюканазы и β-глюкозидазы использовали метод, основанный на определении восстанавливающих сахаров, образующихся при действии целлюлазного комплекса на различные субстраты: фильтровальная бумага, КМЦ и целлобиозы. Редуцирующие сахара определяли по модифицированному методу Шомодьи-Нельсона (Ташпулатов, Теслинова, 1974а, б; Ташпулатов, 1975). За единицу активности протеазной и целлюлазной активности принимали количество ферментов, образовавших 1 мкмоль глюкозы соответственно в 1 мин. в условиях опыта.

Установлено, что ферментативный гидролиз целлюлозы осуществляется комплексом ферментов: эндо-, экзо-1,4 β-глюканазы и β-глюкозидаза. Активность С₁ (экзо-1,4 β-глюканазной активности) ферментов инициирующих гидролиз нативной целлюлозы в фильтрате накопительных культур растительного опада исследованных фитоценозов, колеблется в широких пределах от 0,0027 до 0,057 е.а. Максимальная активность С₁ ферментов обнаружена в накопительных культурах сведорожконосного сообщества и соответствует 0,0057 е.а. Значительно уступает по величине экзо-1,4 β-глюканазная активность накопительных культур нителистниково-разнотравного, ковыльно-типчаково-пятилистникового сообществ и составляет 0,0027, 0,0028 е.а., соответственно.

Эндо-1,4 β-глюканазная активность в накопительных культурах растительного опада составила от 0,182-0,209 е.а. Максимальное значение активности данного фермента наблюдается в накопительной культуре сведорожконосного сообщества, а минимальное – в накопительной культуре нителистниково-разнотравного сообщества.

Целлобиазная активность накопительных культур исследуемых растительных образцов составила 0,107-0,146 е.а. Наибольшая активность ферментов, равная 0,146 е.а. наблюдается в накопительных культурах нителистниково-разнотравного сообщества, а наименьшая – в сведорожконосном сообществе.

Несколько уступают по величине целлюлолитической активности накопительные культуры живой фитомассы. По-видимому, это обусловлено ингибирующим действием токсичных веществ, синтезируемых растениями.

Отмечена низкая целлюлазная активность накопительных культур почв. Видимо, это обусловлено высоким содержанием гумусированного опада и низким содержанием доступных питательных веществ.

Самая низкая целлюлазная активность микроорганизмов отмечена в накопительных культурах корней. Величины эндо-, экзо-1,4β-глюканазной и β-глюкозидазной активности различаются. Наибольшая целлюлазная активность обнаружена у эндо-1,4 β-глюканаз, а наименьшая – у экзо-1,4β-глюканаз (0,182-0,209, 0,0027-0,057 е.а., соответственно).

Таким образом, целлюлолитическая активность микроорганизмов зависит, прежде всего, от качества самого субстрата. Наибольшая целлюлазная активность отмечена в растительном опаде исследуемых фитоценозов. По убыли ферментативной активности субстраты можно расположить в следующей последовательности: мертвые растительные остатки, живая фитомасса, корни и почвы.

Рис. 1. Диаграмма целлюлозоразрушающих ферментов микроорганизмов эндо-1,4- β-глюконаз

Рис. 2. Диаграмма целлюлозоразрушающих ферментов микроорганизмов экзо-1,4-β-глюконаз

Рис. 3. Диаграмма целлюлозоразрушающих ферментов микроорганизмов целлобиаз.

Рис. 4. Диаграмма целлюлозоразрушающих ферментов микроорганизмов нативных образцов.