АДАПТАЦИЯ ШТАММОВ ГРИБА ASPERGILLUS TERREUS THOM К СОЛЕВОМУ СТРЕССУ В ПРИСУТСТВИИ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В МОДЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ 

Ильина Галина Викторовна, доктор биологических наук, профессор, кафедра биологии, биологических технологий и ветеринарно-санитарной экспертизы, Пензенский государственный аграрный университет (Россия, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30), E-mail: ilyina.g.v@pgau.ru
Ильин Дмитрий Юрьевич, кандидат биологических наук, доцент, кафедра биологии, биологических технологий и ветеринарно-санитарной экспертизы, Пензенский государственный аграрный университет (Россия, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30), E-mail: ilyin.d.u@pgau.ru
Воробьева Анна Андреевна, аспирант, Пензенский государственный аграрный университет (Россия, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30), E-mail: vorobieva.a.a@pgau.ru 

582.84+577.1 

DOI

10.21685/2307-9150-2020-3-8 

Актуальность и цели. Грибы рода Aspergillus являются устойчивыми резидентами почвенных микробоценозов, входят в состав эндофитных комплексов корневых систем растений, играют важную роль в процессах разложения лигноцеллюлозных комплексов и гумификации. Динамическое равновесие и плодородие почв неразрывно связано с нормальным функционированием микробоценозов. По современным данным, нарушенные земли занимают в мире огромные площади, в частности, засоленные почвы – около 25 % всей поверхности суши. В этой связи интерес представляют аспекты адаптации представителей резидентной микрофлоры к действию химических стрессоров среды обитания. Цель работы – оценить роль фенольных соединений – компонентов молекул лигнина в формировании устойчивости культур рода Aspergillus в условиях солевого стресса в модельных условиях.
Материалы и методы. Объектами исследования послужили штаммы мицелиального гриба Aspergillus terreus Thom: At-09, Ater-12, Ater (Pnz)-12. Культивирование мицелия проводили по общепринятым методикам. Солевой стресс для культур создавали внесением в питательную среду хлорида натрия в количестве 0,5 М от массы среды. Определение уровня окислительного стресса культур проводили с помощью определения маркерного соединения – малонового диальдегида (МДА). Для определения концентрации малонового диальдегида (МДА) в мицелии использовали метод Michara M. et al. (1980), основанный на взаимодействии МДА и тиобарбитуровой кислоты (ТБК). Для оценки пероксидазной активности мицелия использовали гваякол (метоксифенол) CAS-No.90-05-1, который вносили в вытяжку из мицелия в концентрации 0,4 мМ. О пероксидазной активности мицелия судили по изменению окраски питательной среды, иллюстрирующей окисление гваякола до хинона. Определение содержания эргостерина в мицелии проводили газохроматографическим методом с дериватизацией неомыляемой фракции липидов, экстрагированных из мицелия по методу Фолча, в триметилсилильные производные. Статистическая обработка проводилась с помощью программы для обработки и анализа данных “Statistica 6.0”.
Результаты. Результаты исследований влияния солевого стресса на состояние мицелия A. terreus выявили проявление в разной степени выраженных признаков стресса у культур изученных штаммов. Полного угнетения развития культур штаммов изученного вида при содержании в среде 0,5 М хлорида натрия не отмечено, однако достоверно установлено торможение в развитии мицелия, а также накопление в мицелии малонового диальдегида, существенно (в 2,96; 2,77 и 3,51 раза у изученных штаммов) превышающее контрольные показатели. Изучена пероксидазная активность мицелия в условиях стресса и в присутствии модельных фенольных соединений – доноров водорода. Проведенные эксперименты позволили установить заметную стимуляцию пероксидазной активности мицелия, развивающегося в условиях солевого стресса в присутствии в питательной среде модельного фенольного соединения (сиреневого альдегида). Установлено, что в присутствии указанного соединения в опытных вариантах показатели пероксидазной активности мицелия изученных штаммов варьируют от 2,86 до 4,41ед.оп.пл. • 100/г • с и превышают в 1,3 и более раз таковые в контроле. Установлено также позитивное влияние присутствия в среде модельного фенольного соединения на процесс накопления биомассы мицелия (в 2,4–2,6 раза по сравнению с вариантом солевого стресса без модельного фенольного соединения в среде). В полученных навесках биомассы определяли содержание эргостерина. Содержание эргостерина напрямую не зависит от степени накопления биомассы, причем процентная доля эргостерина достоверно выше в мицелии, испытывающем стресс (от 1,9 до 2,3 раза). Установлено, что накопление эргостерина в мицелии культуры, испытывающей стресс, происходит на поздних стадиях развития, что свидетельствует о более раннем переходе культуры в стрессовых условиях к вторичному метаболизму.
Выводы. Отмечена роль модельного фенольного соединения (сиреневого альдегида), способного, с одной стороны, выступать донором водорода для процессов нейтрализации перекисей, обеспечивая рост активности пероксидаз, что косвенно свидетельствует о включении адаптационных механизмов в мицелии, а с другой стороны, способствовать активизации метаболических процессов у культур гриба. Учитывая, что сиреневый альдегид и сходные с ним фенольные соединения (парагидоксибензальдегид, ванилин) являются компонентами нерегулярной молекулы лигнина, высвобождаемыми в процессах гумификации, можно допустить существование аналогичных механизмов в естественных условиях.  

Ключевые слова

Aspergillus terreus, мицелиальные грибы, экология грибов, фенольные соединения, адаптационный потенциал, окислительный стресс, толерантность к соли 

 Скачать статью в формате PDF

1. Бисько, Н. А. Высшие съедобные базидиомицеты в поверхностной и глубинной культуре / Н. А. Бисько, А. С. Бухало, С. П. Вассер [и др.]. – Киев : Наукова думка, 1983. – 312 с.
2. Болдырев, А. А. Свободные радикалы в нормальном и ишемическом мозге / А. А. Болдырев, М. Л. Куклей // Нейрохимия. – 1996. – № 13. – С. 271–278.
3. Болдырев, А. А. Окислительный стресс и мозг / А. А. Болдырев // Соросовский образовательный журнал. – 2001. – Т. 7, № 4. – С. 21–28.
4. Бухало, А. С. Высшие съедобные базидиомицеты в чистой культуре / А. С. Бу-хало. – Киев : Наукова думка, 1988. – 144 с.
5. Владимиров, Ю. А. Свободные радикалы и антиоксиданты / Ю. А. Владимиров // Вестник Российской академии медицинских наук. – 1998. – № 7. – С. 43–51.
6. Гавриленко, В. Ф. Большой практикум по физиологии растений. Фотосинтез. Дыхание / В. Ф. Гавриленко, М. Е. Ладыгина, Л. М. Хандобина. – Москва : Высшая школа, 1975. – 392 с.
7. Ильина, Г. В. Эколого-физиологический потенциал природных изолятов ксилотрофных базидиомицетов : автореф. дис. ... д-ра биол. наук : 03.02.08 : 03.01.06 / Ильина Г. В. – Саратов, 2011. – 45 с.
8. Лыков, Ю. С. Возможности стимуляции синтеза эргостерина мицелием ксилотрофных базидиомицетов в условиях глубинной культуры / Ю. С. Лыков, Г. В. Ильина, Д. Ю. Ильин // Известия Пензенского государственного педагогического университета имени В. Г. Белинского. Естественные науки. – 2011. – № 25. – С. 290–294.
9. Мирчинк, Т. Г. Почвенная микология / Т. Г. Мирчинк. – Москва : Изд-во МГУ, 1988. – 220 с.
10. Стручкова, И. В. Амилазная и оксидоредуктазная активность микодеструктора Aspergillus terreus при его росте на новых полимерных материалах / И. В. Стручкова, Е. С. Лазарева, В. Ф. Смирнов // Вестник Нижегородского университета имени Н. И. Лобачевского. – 2010. – № 2 (2). – С. 591–595.
11. Халафян, А. А. Statistica 6. Статистический анализ данных / А. А. Халафян. – 3-е изд. – Москва : Бином-Пресс, 2007. – 512 с.
12. Chemical Composition, Antifungal and Insecticidal Activities of the Essential Oils from Tunisian Clinopodium Nepeta Subsp. nepeta and Clinopodium Nepeta Subsp. Glandulosum / H. Debbabi, R. E. Mokni, I. Chaieb, S. Nardoni, F. Maggi, G. Caprioli, S. Hammami // Molecules. – 2020. – № 25 (9). – P. 2137. – DOI 10.3390/molecules25092137.
13. Folch, J. A. Simple Method for the Isolation and Purification of Total Lipides from Animal Tissues / J. Folch, M. Lees, G. H. Sloane Stanley // The Journal of Biological Chemistry. – 1957. – Vol. 226. – Р. 497–509.
14. Asperterrestide A, a cytotoxic cyclic tetrapeptide from the marine-derived fungus Aspergillus terreus SCSGAF0162 / F. He, J. Bao, X. Y. Zhang, Z. C. Tu, Y. M. Shi, S. H. Qi // J. Nat Prod. – 2013. – № 76 (6). – Р. 1182–1186. – DOI 10.1021.
15. Lovastatin production by Aspergillus terreus using agro-biomass as substrate in solid state fermentation / M. F. Jahromi, J. B. Liang, Y. W. Ho, R. Mohamad, Y. M. Goh, P. Shokryazdan // J. Biomed Biotechnol. – 2012. – PMID: 23118499.
16. Salt stress alleviation in Pennisetumglaucum through secondary metabolites modulation by Aspergillus terreus / F. Khushdil, G. J. Farzana, J. Gul, H. Muhammad , I. Amjad, H. Anwar, B. Nusrat // Plant Physiol Biochem. – 2019. – Vol. 144. – P. 127–134. – DOI 10.1016/j.plaphy.2019.09.038.
17. Gentamicin degradation and changes in fungal diversity and physicochemical properties during composting of gentamicin production residue / Y. Liu, Y. Feng, D. Cheng, J. Xue, S. A. Wakelin, H. Hu, Z. Li // Bioresour Technol. – 2017. – Vol. 244 (Pt. 1). – P. 905–912. – DOI 10.1016/j.biortech. – PMID: 28847079.
18. Michara, M. Thiobarbituric and value on frech homohgenate of rat as a perameter of lipidperoxidation in aging, CCL4 intoxication and vitamin E deficiency / M. Michara, M. Uchiyama // Biolchem. Med. – 1980. – Vol. 23 (3). – P. 302–311.
19. Growth study under combined effects of temperature, pH and salinity and transcriptome analysis revealed adaptations of Aspergillus terreus NTOU4989 to the extreme conditions at Kueishan Island Hydrothermal Vent Field, Taiwan / Ka-Lai Pang, M. Wai-Lun Chiang, Sheng-Yu Guo, Chi-Yu Shih, H. U. Dahms, Jiang-Shiou Hwang, Hyo-Jung Cha // Journal pone. – 2020. – P. 0233621. – DOI 10.1371/.