VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование взаимоотношений диатомовых микроводорослей Fragilaria radians и бактерий из озера Байкал

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мархиева К.А. 1

---

1ЧОУ Лицей №36 ОАО "РЖД"

Захарова Ю.Р. 1Файзулаева Т.П. 2

---

1отдел ультраструктуры клетки Лимнологического института СО РАН

2ЧОУ Лицей №36 ОАО "РЖД"

Работа в формате PDF

3.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Байкал – как объект исследования уникальное озеро, возраст которого 20 – 30 млн. лет. Водная толща озера Байкал заселена большим количеством микроорганизмов, которые играют важную роль в процессах круговорота веществ и энергии. Микроорганизмы занимают ведущее место в процессах самоочищения озера, минерализуя органические вещества, участвуя в круговороте биогенных элементов.

Своеобразие температурного режима Байкала, необычайная глубина озера и резкое преобладание глубинной зоны над мелководьями, высокое содержание кислорода во всей толще воды – создают особенные экологические условия для жизнедеятельности микроорганизмов. Альго-бактериальные сообщества являются удобной моделью для исследования трофических взаимоотношений, межвидовой коммуникации, а также взаимного подавления или кооперации. Известно, что между эукариотическими организмами - хозяевами и прокариотами, существуют внутриклеточные и внеклеточные ассоциации. Водоросли в таком сообществе поставляют в систему питательные вещества, т.к. они являются автотрофами, а ассоциированные с ними микроорганизмы могут, как стимулировать их рост, снабжая витаминами и продуктами минерализации труднодоступных соединений, так и подавлять развитие микроводорослей, в итоге приводя к их гибели. Изучение свойств культивируемых бактерий, изолированных из природных альго-бактериальных ассоциаций позволяет получить новые данные об их свойствах. (1)

Цель работы: изучить виды взаимоотношений в природной альго-бактериальной ассоциации культуры диатомовой водоросли Fragilariaradians из озера Байкал и в безбактериальной культуре Fragilariaradians с изолированными из донных осадков бактериями Bacillius megaterium.

Задачи:

Определить морфологические свойства диатомовых водорослей Fragilaria radians и бактерий Bacillius megaterium BS 2-15.

Определить общую численность бактерий в двух экспериментальных культурах:

F. radians Ax BK 280 + Bacillius megaterium BS 2-15

F. radians BK 244.

Провести сравнительный анализ динамики роста в следующих экспериментальных культурах:

Безбактериальная F. radians Ax BK 280

Безбактериальная культура F. radians (Ax BK 280) с добавлением бактерий B. megaterium (BS 2-15)

с. Природная альго-бактериальная ассоциация Fragilariaradians BK 244.

4. Изучить сохранность кремнистых панцирей диатомей после проведения экспериментального культивирования при помощи сканирующей электронной микроскопии.

5. Определить типы взаимоотношений между диатомеями и бактериями в разных культурах.

Актуальность: диатомовые водоросли являются основным элементом пищевой цепи в водной экосистеме озера Байкал, а именно первичными продуцентами – поставщиками органического вещества. Изучение межвидовых взаимоотношений в настоящее время занимает одно из приоритетных мест в ряду актуальных проблем современной биологии. Известно, что бактерии в природных сообществах могут, как стимулировать рост диатомовых водорослей, снабжая витаминами и продуктами минерализации труднодоступных соединений, так и подавлять их развитие. Выяснение типов взаимоотношений между микроорганизмами и роли определенных видов бактерий в развитии диатомовых водорослей озера Байкал является актуальной задачей.

Гипотеза: бактерии Bacillius megaterium, изолированные из донных осадков озера Байкал, угнетают рост диатомовых водорослей и способствуют разрушению кремнистых панцирей.

Литературный обзор

1. Общая характеристика диатомовых водорослей

Диатомовые водоросли — микроскопические (0,75—1500 мкм), одноклеточные, одиночные или колониальные организмы. Клетки диатомовых водорослей имеют твёрдый кремнистый панцирь, состоящий из двух половинок, так называемых створок, находящих одна на другую. Верхнюю створку называют эпитекой, нижнюю — гипотекой. Стенки панциря имеют поры, через которые осуществляется обмен веществ с внешней средой. Многие диатомовые водоросли, у которых вдоль каждой половины панциря идёт щелевидное отверстие, способны передвигаться по субстрату за счёт выделения слизи.

Диатомовые водоросли — наиболее распространённая в природе группа водорослей, они обитают в пресных и морских водах, особенно в планктоне морей (служат пищей животных), а также в иле на дне водоёмов, на водных растениях и подводных предметах, на сырой земле, камнях, во мху. Начиная с юрского периода известны многочисленные ископаемые диатомовые водоросли, иногда образующие мощные отложения, так называемые диатомиты, имеющие промышленное значение.

В озере Байкал диатомовые водоросли доминируют в весенний, наиболее продуктивный период и составляют основу современного осадконакопления. В современных донных отложениях, отобранных в разных котловинах Байкала, установлена различная сохранность диатомовых водорослей. Показано, что некоторые виды диатомовых водорослей, доминирующих в планктоне озера, в верхнем слое осадков вообще отсутствуют. Возможными причинами этого явления могут быть различные физико-химические условия и продолжительность захоронения, а также зависимость от степени устойчивости диатомей к воздействию микроорганизмов. В данном эксперименте мы рассмотрели взаимоотношения между аксеничной (т.е. безбактериальной) культурой диатомей и бактерий, изолированных из донных осадков озера. Это и позволило нам узнать способствует ли активность бактерий разрушению кремнистых панцирей водорослей после их оседания на дно.

Диатомовым водорослям принадлежит доминирующая роль в глобальном круговороте кремния. Изучение процесса сохранности створок диатомовых водорослей вовремя их осаждения и разрушения представляет большой научный интерес. Динамику и угнетение роста мы изучили при помощи методов световой микроскопии, а сохранность створок при помощи методов сканирующей электронной микроскопии после проведения экспериментального культивирования. (2,3,5)

2. Симбиозы микроорганизмов в природных гидробиоценозах

Многочисленные экспериментальные данные указывают на то, что симбиотические ассоциации представляют собой одну из основных форм существования организмов в биосфере. Взаимодействие организмов началось с момента появления жизни на Земле, и в ходе эволюции существующий мир возникал не как сумма индивидуальных организмов, а как симбиозы с окружающим миром. «Природа испытывает отвращение к чистой культуре, симбиозы скорее правило, чем исключение».

Симбиоз – форма сосуществования неродственных организмов. Это фундаментальное явление, определяющее состояние живой природы.

Формирование более или менее устойчивых альго-бактериальных ассоциаций происходит за счет того, что водоросли как естественные продуценты органического вещества служат центрами интенсивного развития микроорганизмов. Что дают друг другу партнеры в альго-бактериальных ассоциациях? Водорослям отводят центральное место в формировании бактериальных сообществ. Значение водорослей в организации альго-бактериальных ассоциаций действительно велико, их основная метаболическая функция – это продукция основного органического вещества, регуляция клеточного цикла бактерий, поддержание продолжительности жизни популяции бактерий-спутников за счет продукции биогенных элементов. В свою очередь бактериями продуцируются биологически активные вещества, витамины группы B, микроэлементы. (4,6,7)

Материалы и методы

Материалы

Используемые культуры для проведения экспериментов, взяты из коллекции диатомовых водорослей и коллекции штаммов бактерий из отдела ультраструктуры клетки Лимнологического института СО РАН.

Штамм аксеничной (без бактерий) диатомеи Fragilariaradians Ax BK 280

Штамм неаксеничной (с бактериями) Fragilariaradians BK 244

ШтаммбактерииBacillius megaterium BS 2-15

Методы

Световая микроскопия

Приготовление препаратов живых клеток микроорганизмов (Семёнов А.М., Цавкелова Е.А, Юдина Т.Г., Богданов А.Г. Изучение морфологии и цитологии микроорганизмов // Практикум по микробиологии / А.И. Нетрусов – Москва: Академия, 2005. – с. 70-71)

Приготовление препаратов фиксированных окрашенных клеток микроорганизмов (Семёнов А.М., Цавкелова Е.А, Юдина Т.Г., Богданов А.Г. Изучение морфологии и цитологии микроорганизмов // Практикум по микробиологии / А.И. Нетрусов – Москва: Академия, 2005. – с. 71-73)

Определение размеров клеток микроорганизмов (Семёнов А.М., Цавкелова Е.А, Юдина Т.Г., Богданов А.Г. Изучение морфологии и цитологии микроорганизмов // Практикум по микробиологии / А.И. Нетрусов – Москва: Академия, 2005. – с. 73-74)

Определение количества клеток микроорганизмов под микроскопом (Колотилова Н.Н., Семенов А.М. Методы количественного учёта микроорганизмов // Практикум по микробиологии / А.И. Нетрусов – Москва: Академия, 2005. – с. 101-102)

Эпифлуоресцентная микроскопия (Семёнов А.М., Цавкелова Е.А, Юдина Т.Г., Богданов А.Г. Изучение морфологии и цитологии микроорганизмов // Практикум по микробиологии / А.И. Нетрусов – Москва: Академия, 2005. – с. 81-83)

Электронная микроскопия (Семёнов А.М., Цавкелова Е.А, Юдина Т.Г., Богданов А.Г. Изучение морфологии и цитологии микроорганизмов // Практикум по микробиологии / А.И. Нетрусов – Москва: Академия, 2005. – с. 88-92)

Культивирования микроорганизмов (Семенова Е.В. Составление сред и культивирование микроорганизмов // Практикум по микробиологии / А.И. Нетрусов – Москва: Академия, 2005. – с. 31-44)

Культивирование диатомовых водорослей (ThomsonA.S., RhodesJ.C., PettmanI.. 1988. Culture collection of algae and protozoa, catalogue of strains. Freshwater Biological Association, Ambleside, Cumbria).

Оборудование

Оптический световой микроскоп Axiovert 200 (Zeiss, Германия)

Оптический световой микроскоп Axiostar plus (Zeiss, Германия)

Сканирующий электронный микроскоп FEI Company Quanta 200 (FEI Company, США).

Фильтровальная установка(Sartorius, Germany)

Электрический вакуумный насос

Шейкер S-4

Красители: генциан фиолетовый, фуксин, DAPI.

Спиртовка

Дозатор

Пробирки эппендорф

Ламинарный бокс

Иммерсионное масло

Предметные и покровные стёкла

Колбы

Среда DM для культивирования диатомовых водорослей

Среда для получения суточной культуры бактерий (1-% пептонная вода)

Инкубатор для культивирования диатомовых водорослей

Программы для анализа видеоизображений

Видео Тест 5.0

Axio Vision

xT microscope Control

Результаты и обсуждения

1. Изучение морфологических особенностей диатомовых водорослей

Для работы были использованы диатомовые водоросли из коллекции отдела ультраструктуры клетки Лимнологического института СО РАН. Две культуры Fragilaria radians (аксеничная и неаксеничая) были изолированы из природной популяции оз. Байкал в сезон ее доминирования в фитопланктоне в 2013 г. Протокол получения аксеничной (безбактериальной) культуры опубликован ранее (Shishlyannikov et al.). Для получения аксеничной культуры водоросли использовали сочетание методов многократного фильтрования через 5 мкм поликарбонатные фильтры, обработки детергентом Triton X-100 и антибиотиком, а также моноклонального рассева клеток. Для хранения культур поддерживали постоянную температуру в течение суток (12 °С); освещенность в течение дня (14 часов) при помощи искусственного света и создавали ночной режим на 10 часов. Диатомовые водоросли культивировали в колбах Эрленмейера на среде DM при рН 6.8, содержащую (мг/л): Ca(NO₃)₂ 4H₂O – 20; KH₂PO₄ – 12,4; MgSO₄^.7H₂O – 25; NaHCO₃ – 16; Na₂ЭДТА – 2.25; H₃BO₃ – 2.48; MnCl₂^.4H₂O – 1.39; (NH₄)₆Mo₇O₂₄^.4H₂O – 1; цианкобаламин (витамин В₁₂) – 0.04; тиамин гидрохлорид (витамин В₁) – 0.04; биотин – 0.04; Na₂SiO^.5H₂O – 57 (Thompson et al., 1988).

Для выявления основных морфологических характеристик диатомовых водорослей был использован световой микроскоп Axiostar plus и программа Axio Vision. При работе использовали перчатки, предварительно обработанные 70-% спиртом, халат и сменную обувь. Процесс приготовления препаратов разных культур осуществляли в ламинарном боксе, который предварительно обрабатывали УФ-светом и дезинфицирующим раствором.

Препараты готовили следующим образом:

1. Зажгли спиртовку. Работали в радиусе 15 см от пламени.

2. При помощи дозатора взяли культуру объёмом 10 мкл и поместили на предметное стекло. Сверху каплю накрыли покровным стеклом.

3. Рассмотрели полученные препараты с помощью микроскопа Axio Star (увеличение в 400 раз).

В результате нами были изучены морфологии следующих клеток:

1) водорослей в аксеничной культуре штамм F. radians AxBK280, (приложение 1). Полученные данные показали, что средняя длина и ширина диатомеи в аксеничной культуре составляет 112,8 и 5,067 мкм, соответственно.

2) водорослей в природной ассоциации штамм F. radians BK 244 (приложение 2). По результатам измерений мы выяснили, что средняя длина и ширина диатомеи в природной ассоциации составляет 196,3 и 7,62 мкм, соответственно.

Результаты измерений показали, что длина F. radians в природной ассоциации больше в 1,7 раз, чем в аксеничной культуре. Это можно объяснить тем, что культура была изолирована в 2013 году (ее размер составлял 280 мкм), и за счет многократных делений, в течение 6 лет, ее длина сократилась.

2. Морфологические особенности бактерий Bacillius megaterium

Суточная культура готовилась на 1-% пептонной воде на шейкере S-4. Для выявления основных морфологических характеристик бактерий Bacillius megaterium также был использован микроскоп Axiostar plus и программа Axio Vision.

Фиксированный препарат с бактериями готовили следующим образом:

1. Обработали перчатки 70%-процентным спиртом.

2. Зажгли спиртовку и работали в радиусе 15 см от пламени.

3. Дозатором нанесли каплю культуры Bacillius megaterium объемом 30 мкл на предметное стекло.

4. Оставили мазок на воздухе для естественного высушивания на 15-20 минут.

5. Провели предметное стекло над пламенем спиртовки 3-4 раза, для фиксации препарата.

6. При помощи красителя генциана фиолетового окрасили бактерии в течение 2-3 минут.

7. Смыли краситель дистиллированной водой.

8. Высушили препарат естественным путём в течение 10 минут.

После приготовления фиксированного препарата поместили его на предметный столик микроскопа и рассмотрели водоросли при увеличении в 1000 раз, используя иммерсионное масло. Далее, при помощи программы Axio vision, сделали фотографии и определили размеры бактерий в двух состояниях:

1) в стадии вегетативного роста (приложение 3).

2) в стадии спорообразования (приложение 4).

Таким образом, мы увидели, что в мазке бактерии располагаются цепочками от 5 до 15 клеток.

Также, результаты измерений показали, что бактериальные клетки в стадии вегетативного роста имеют палочковидную форму, и средний размер которых составляет 5,47 мкм в длину и 0,77 мкм в ширину. В стадии спорообразования имеют овоидную форму, и средний размер составляет 2,9 мкм.

3. Изучение динамики роста микроводорослей

3.1. Подсчет численности клеток в разных культурах диатомовых водорослей. Построение кривых роста водорослей

Для учета численности клеток диатомей в процессе экспериментального культивирования были использованы три культуры: безбактериальная F. radians AxBK280; безбактериальная культура F. radians AxBK280 с добавлением бактерий Bacillius megaterium BS 2-15; природная альго-бактериальная ассоциация Fragilaria radians BK244. Далее разбавляли культуры средой DM для выравнивания количества водорослей. Таким образом, мы получили по 2000 клеток в 1 мл.

Для оценки количества клеток Fragilaria radians, отбирали образцы (после тщательного перемешивания альгокультуры в среде DM через 5-6 часов после окончания темнового периода) при помощи дозатора из колбы (забор по 10 мкл). Взятая культура была помещена на предметное стекло в трех повторностях. Работу проводили исключительно в радиусе 15 см от работающей спиртовки.

После этого препарат помещали на предметный столик микроскопа и осуществляли подсчет количества водорослей в каждой капле при стократном увеличении. Далее вычислили среднее арифметическое значение.

На протяжении 39 дней фиксировали количество водорослей в природной, аксеничной и альго-бактериальной культурах. Результаты подсчета клеток в 1 мл представлены в таблице 1.

Таблица 1 Динамика роста диатомовых водорослей

Анализ таблицы показал, что в аксеничной культуре количество клеток на 39 день увеличилось на 91%; в аксеничной культуре с бактериями уменьшилось на 33%; в природной ассоциации увеличилось на 88%.

Построили кривые роста, которые показывают рост водорослей в культурах.

Рисунок 1. Рост клеток водорослей в аксеничной культуре F. radiansAxBK280:

Рисунок 2. Рост клеток водорослей в аксеничной культуре F. radians (Ax BK 280) с бактериями Bacillius megaterium BS 2-15:

Рисунок 3. Рост клеток водорослей в природной ассоциации F. radiansBK244:

Рисунок 4. Сравнительная динамика роста клеток водорослей в разных культурах диатомей:

Bacillius megaterium (культура с бактериями) были помещены в среду DM (среда, состоящая только из минеральных солей и витаминов). Но т.к. бактерии не являются фотосинтезирующими организмами, они усваивают органическое вещество, вырабатываемое диатомеями. Агрессивный штамм бактерий поглощает не только органическое вещество, растворенное в воде, но и полисахаридный матрикс, входящий в состав слизи, покрывающей непосредственно кремнистый панцирь диатомей. При разрушении защитной слизистой оболочки, видимо, разрушается кремнистая оболочка водорослей. Из полученных данных мы выяснили, что бактерии Bacillius megaterium угнетают рост диатомовых водорослей.

Как в природной, так и в аксеничной культуре водоросли растут в геометрической прогрессии.

3.2.Изучение взаимоотношений водорослей и бактерий методом эпифлуоресцентной микроскопии

Методом эпифлуоресцентной микроскопии мы можем изучить взаимоотношения между водорослями и бактериями в разных культурах.

Приготовили фиксированный препарат, используя краситель DAPI, фильтровальную установку, электрический насос и поликарбонатные фильтры. Далее используя УФ-свет получили изображения в инвертированном микроскопе Axio Vision, которые и позволяют нам определить состояние водорослей в различных культурах:

Рис 1. Аксеничная культура (краситель DAPI окрашивает структуры ДНК – голубым цветом).

Н а данной фотографии мы видим все структуры водоросли и собственную флуоресценцию хлоропластов красным цветом (приложение 5).

Рис 2. Аксеничная культура с бактериями (краситель DAPI окрашивает структуры ДНК – голубым цветом).

На данной фотографии мы видим, что бактерии колонизируют водоросль большими скоплениями. На рисунке видно, что бактерии B. megaterium тесно ассоциированы с водорослями, хлоропласты и ядро частично разрушены, свечение слабое (приложение 6).

Рис 3. Природная ассоциация (краситель DAPI окрашивает структуры ДНК – голубым цветом).

На фотографии мы видим водоросли и бактерии при наведении фокуса на определенный микроорганизм, следовательно, диатомеи и бактерии не контактируют напрямую. Также мы видим, что диатомовая водоросль полностью сохраняет свои структуры: имеет цельное ядро и ярко выраженные хлоропласты. Можно предположить, что бактерии не атакуют водоросль, а развиваются с ней в мутуалистических отношениях (приложение 7).

4. Подсчет общей численности бактерий в культурах диатомовых водорослей

Фиксированный препарат получали следующим образом: 1 мл пробы фиксировали 1-% глутаровым альдегидом для последующего окрашивания красителем DAPI. Рабочий раствор красителя добавляли в пробу, выдерживали в течение 2-3 минут, окрашенную пробу пропускали через поликарбонатный фильтр с диаметром пор 0,2 мкм при помощи фильтровальной установки и электрического насоса. Фильтры промывали водой, высушивали на воздухе, помещали на предметное стекло каплю иммерсионного масла, накрывали покровным стеклом, оставляли в темноте на 20 минут и исследовали с помощью микроскопа (методом эпифлуоресцентной микроскопии).

Далее высчитывали количество бактерий в пробе по формуле (Методы общей бактериологии, 1983):

Х =

где:

Х – количество бактерий в 1 мл пробы;

E – площадь фильтра мм²;

10⁶ – переводной коэффициент (мм² в мкм²);

Д – сумма просчитанных бактерий в полях зрения;

А – площадь в мкм² окулярного сетчатого микрометра в том же увеличении;

Ж – объём профильтрованной пробы в мл;

Г – число полей зрения.

Проведя подсчет бактерий в 10 полях зрения, были получены результаты:

1) в контрольной культуре бактерий не обнаружено

2) в культуре F. radians AxBK280 + Bacilliusmegaterium BS2-15 количество бактерий составляет 1,1 × кл. на 1 мл

3) в культуре F. radians BK 244 - 2,5 × кл. на 1 мл.

Результаты подсчета численности показали, что количество бактерий в природной культуре в 4,4 раз меньше, чем в культуре с бактериями Bacillius megaterium.

5. Изучение сохранности или деструкции кремнистых панцирей диатомей после проведения экспериментального культивирования

Для изучения влияния бактерий на диатомовые водоросли в разных культурах были использованы методы сканирующей электронной микроскопии. Для этого приготовили препарат, предварительно зафиксировав его 1-% раствором глутарового альдегида. На поликарбонатный фильтр, с размером пор 0,2 мкм, нанесли каплю культуры, после чего высушили естественным путём. Далее при помощи двустороннего скотча фильтр приклеили к алюминиевому столику для сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и напылили золотом в вакуумной установке SDC 004 (Balzers, Лихтенштейн). Препараты проанализировали на сканирующем электронном микроскопе FEI Company Quanta 200 (FEI Company, США).

Далее мы рассмотрели строение кремнистых структур панцирей диатомей в разных культурах с помощью микроскопа при увеличении 10⁴. В аксеничной культуре все структуры кремнистого панциря были сохранены, что свидетельствует об отсутствии воздействий между водорослями и механического фактора (приложение 8).

В аксеничной культуре с бактериями было видно много разрушений кремнистых структур (была обнаружена сильная фрагментация кремнистых структур, разрушение средней части кремнистого панциря водоросли), что свидетельствует о том, что бактерии были тесно ассоциированы с водорослями, и это привело к их гибели (приложение 9).

Нами было обнаружено, что в природной ассоциации, живущие вместе с диатомеями, бактерии не оказывают угнетение роста и не разрушают структуры кремнистого панциря. Предположительно бактерии находятся в мутуалистических отношениях с водорослями, бактерии поставляют диатомовым водорослям сложно доступные соединения, а водоросли в свою очередь вырабатывают органический углерод, вырабатываемый ими в процессе фотосинтеза, который поглощают бактерии (приложение 10).

Выводы

1. Полученные данные показали, что средняя длина и ширина диатомеи в аксеничной культуре и природной ассоциации составляет 112,8 и 5,067 мкм, и 196,3 и 7,62 мкм, соответственно. Бактериальные клетки Bacillius megaterium в стадии вегетативного роста имеют палочковидную форму и размер около 5,47 мкм в длину и 0,77 мкм в ширину. А споровые клетки имеют овоидную форму и их размер около 2,9 мкм.

2. При подсчете численности бактерий выявлено, что в культуре F. radians AxBK280 + Bacillius megaterium BS 2-15 количество бактерий составляет 1,1 × 10⁷ кл/мл, а в культуре F. radians BK 244 - 2,5 × 10⁶ кл/мл. Следовательно, количество бактерий в природной культуре в 4,4 раз меньше, чем в аксеничной культуре с бактериями Bacillius megaterium.

3. После проведения экспериментального культивирования (через 40 дней эксперимента) при помощи сканирующей электронной микроскопии было установлено, что в аксеничной и природной культурах кремнистые структуры сохранены полностью, а бактерии Bacillius megaterium способствуют деструкции кремнистых панцирей диатомей.

4. При сравнительном анализе динамики роста водорослей в различных культурах диатомей и структурном анализе при помощи эпифлуоресцентной микроскопии были изучены типы взаимоотношений между диатомеями Fragilaria radians и бактериями из озера Байкал.

В аксеничной культуреF. radians AхBK280, показана сохранность всех органелл, и увеличение количества клеток водорослей на 91%. Водоросли являются автотрофами, сосуществуют и не конкурируют друг с другом за ресурсы (нейтральные отношения).

В аксеничной культуре с бактериями количество водорослей уменьшилось на 33%, B. megaterium угнетает рост диатомей, что приводит к фрагментации ядра и деструкции хлоропластов. На основе полученных данных можно предположить, что между B. megaterium и F. radians AхBK280 паразитические отношения.

В природной ассоциации F. radians BK244 количество водорослей увеличилось на 88%; Структурные компоненты клеток сохранены, включая кремнистый панцирь. По литературным данным, водоросли поставляют в систему питательные вещества, а ассоциированные с ними микроорганизмы стимулируют их рост, снабжая витаминами и продуктами минерализации труднодоступных соединений. Можно предположить, что между видами данной культуры мутуалистические отношения.

Таким образом, нами было установлено, что между Fragilaria radians и Bacillius megaterium существуют паразитические отношения. Отношения между Fragilaria radians и природными бактериями предположительно являются мутуализмом. А отношения между водорослями в аксеничной культуре являются нейтральными.

Гипотеза: в ходе эксперимента наша гипотеза подтвердилась – штамм агрессивных бактерий Bacillius megaterium угнетает рост диатомовых водорослей, что приводит к их гибели и деструкции кремнистого панциря.

Список литературы

1. Атлас Байкала; под ред. Г. И. Галазия. – Омск: Роскартография, 1993. – 160 с.

2. Байкаловедение: в 2 кн. / Под ред. О. Т. Русинек. – Новосибирск: Наука, 2012. – Кн. 1. – 468 с.

3. Галазий Г. И. Байкал в вопросах и ответах. – 6-е изд., испр. и доп. – Москва, 2017. – 340 с.

4. Глаголева О.Б., Зенова Г.Ш., Добровольская Т.Г. Взаимодействие водорослей и бактерий спутников в ассоциативных культурах // Альгология, 1992. Т. 2, № 2. С. 57 – 63.

5. Захарова Ю. Р. Таксономическая характеристика микроорганизмов, ассоциированных с культивируемой диатомеей Synedra acus из озера Байкал / Ю. Р. Захарова, Р. В. Адельшин, В. В. Парфенова, Е. Д. Бедошвили, Е. В. Лихошвай // Микробиология. – 2010. – Т. 79, № 5. – С. 688–695.

6. Поповская Г. И. Диатомовые водоросли планктона озера Байкал: атлас-определитель / Г. И. Поповская, С. И. Генкал, Е. В. Лихошвай. – 2-е изд., перераб. и доп. – Новосибирск: Наука, 2011. – 192 с.

7. Терехова В.Е., Айздайчер Н.А., Карпенко А.А., Бузолева Л.С. Изучение характера взаимоотношений морских диатомовых водорослей с бактериями вида Listeria monocytogenes // Микробиология. 2006. Т. 75. С. 90–93

8. Shishlyannikov S.M, Zakharova Y. R., Volokitina N. A., Mikhailov I. S., Petrova D. P., Likhoshway Y.V. A Procedure for establishing an axenic culture of the diatom Synedra acussubsp. radians (Kütz.) Skabibitsch. from Lake Baikal // Limnol. Oceanogr. 2011. V. 9. P. 478–484.

9. THOMPSON A.S., RHODES J.C., PETTMAN I., 1988. Culture collection of algae and protozoa, catalogue of strains. Freshwater Biological Association, Ambleside, Cumbria.

Приложение 1 Определение размеров F. radians в аксеничной культуре

Рис. 1 Фотографии F. radians в аксеничной культуре

Таблица 1 Размеры F. radians в аксеничной культуре (1-20 – образцы водорослей)

П риложение 2 Определение размеров F. radians в природной ассоциации

Рис. 2 Фотографии F. radians в природной ассоциации (микроскоп AxioStar)

Таблица 2 (Вычисление средних размеров F. radians в природной ассоциации

(1-20 – образцы водорослей))

Приложение 3 Определение размеров B. megaterium в стадии вегетативного роста

Рис. 3 Фотографии B. megaterium в стадии вегетативного роста (микроскоп AxioStar)

Таблица 3 Вычисление средних размеров B. megaterium в стадии вегетативного роста (1-20 – образцы бактерий)

Приложение 4 Определение размеров B. megaterium в стадии спорообразования

Рис. 4 Фотографии B. megaterium в стадии спорообразования (микроскоп Axio Star)

Таблица 4 Вычисление средних размеров B. megaterium в стадии спорообразования (1-20 – образцы бактерий)

Приложение 5 Хлоропласты и ядро в клетках F. radians в аксеничной культуре (эпифлуоресцентная микроскопия)

Хлоропласты

Ядро

Ядро

Хлоропласты

Рис. 5 Фотографии F. radians в аксеничной культуре (микроскоп AxioVision)

Приложение 6 Разрушенные органеллы водоросли в бактериальной культуре (эпифлуоресцентная микроскопия)

Рис. 6 Фотографии F. radians с B. Megaterium (микроскоп Axio Vision)

Приложение 7 Хлоропласты и ядро в клетках F. radians в природной ассоциации (эпифлуоресцентная микроскопия)

Рис. 7 Фотографии F. radians в природной ассоциации (микроскоп Axio Vision)

Приложение 8 Кремнистый панцирь водоросли в аксеничной культуре (сканирующая электронная микроскопия)

Рис. 8 Фотографии кремнистого панциря F. radians в аксеничной культуре

(микроскоп Company Quanta 200)

Приложение 9 Кремнистый панцирь водоросли в аксеничной культуре с добавлением бактерий B. megaterium (сканирующая электронная микроскопия)

Рис. 9Фотографии кремнистого панциря F. radians в аксеничной культуре с добавлением бактерий B. Megaterium (микроскоп Company Quanta 200)

Приложение 10 Кремнистый панцирь водоросли в природной ассоциации (сканирующая электронная микроскопия)

Рис. 10Фотографии кремнистого панциря F. radians в природной ассоциации (микроскоп Company Quanta 200)