Видовое разнообразие и характеристика грибов рода chaetomium

имени М.В.ЛОМОНОСОВА

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

ЛИННИК

Мария Александровна

ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА

ГРИБОВ РОДА CHAETOMIUM

Специальность 03.02.12 – «Микология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва 2012

Работа выполнена на кафедре микологии и альгологии биологического факультета Московского государственного университета имени М.В.

Ломоносова.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Прохоров Владимир Петрович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Марфенина Ольга Евгеньевна доктор биологических наук, профессор Бибикова Маргарита Васильевна

Ведущая организация:

Всероссийский НИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства

Защита состоится 13 апреля 2011 года в 15 час. 30 мин. на заседании Диссертационного совета Д 501.001.46 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, МГУ имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, аудитория М-1, тел./факс (495)939-39-70.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Отзывы (в двух экземплярах) просим направлять по адресу: 119991 Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, МГУ, Биологический факультет, Кафедра физиологии растений, ученому секретарю Диссертационного совета Д501.001.46. Факс (495) 939-39-70.

Автореферат разослан 2012 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, М.А. Гусаковская Кандидат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Род Chaetomium является одним из наиболее крупных среди аскомицетов. Большинство представителей рода – сапротрофы, обитающие на разлагающихся остатках растительного происхождения, семенах, в ризосфере, на помете животных, в почве и в водоемах (Черепанова, 1089;

Bockhary, Parvez, 1995;

Lorenzo 1998;

Прохоров, Арменская, 2001;

Piontelli et al., 2006;

Линник, Прохоров, 2008).

В связи со способностью разрушать различные материалы и изделия, содержащие целлюлозу, виды р. Chaetomium представляют интерес как биодеструкторы, вызывающие порчу продуктов пищевой и текстильной промышленности, предметов изобразительного и прикладного искусства и книг в книгохранилищах (Ребрикова, Сизова, 1975;

Нюкша, 1994;

Fogle et al., 2007). Грибы р. Chaetomium представляют интерес в качестве потенциальных агентов биологического контроля, продуцентов перспективных целлюлозолитических ферментов, а также как источник новых метаболитов в фармакологической промышленности и сельском хозяйстве (Nielsen et al., 1999;

Wicklow, Gloer, 1999;

Burtseva et al., 2000;

Abbott, 2002;

Ohtsuki et al., 2003;

Saito et al., 2003;

Strobel et al., 2003;

Gao et al. 2005, Sun et al., 2006;

Fogle et al., 2007, 2008;

Kapoor et al., 2010;

Deshmukh et al., 2010).

Аскомицеты р. являются удобной моделью для Chaetomium исследования стадий и характера разрушения различных целлюлозосодержащих материалов, в том числе бумаги, тестирования биоцидных препаратов, изучения развития сообществ, образуемых микромицетами, бактериями и беспозвоночными животными.

Видовая идентификация грибов р. представляет Chaetomium значительные трудности, существует множество спорных и неоднозначных моментов в его систематике. Исследования видового разнообразия грибов р.

Chaetomium на территории России немногочисленны (Сергеева, 1956;

Черепанова, 1989).

Цель работы: изучение видового разнообразия, культурально морфологических и биодеструктивных характеристик грибов р. Chaetomium.

Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:

Исследование видового разнообразия р. Chaetomium в образцах 1.

помета и растительных остатков, собранных на территории России и сопредельных стран.

Анализ представленности видов р. Chaetomium в образцах.

2.

Создание коллекции изолятов р. Chaetomium.

3.

Изучение морфолого-культуральных характеристик изолятов на 4.

стандартных средах СА и КГА.

Оценка биодеструктивных свойств изолятов р. Chaetomium.

5.

Изучение и оценка развития грибов р. на 6. Chaetomium реставрационной бумаге.

Исследование влияния препаратов с наночастицами серебра 7.

марки AgБион на деструктивные свойства грибов р. Chaetomium и подбор наиболее эффективного из них для защиты реставрационной бумаги.

Научная новизна и практическая значимость. Впервые был проведен комплексный анализ морфолого-культуральных и биодеструктивных характеристик видов р. Chaetomium, обнаруженных на территории России, и изучено их распространение, в первую очередь в Московской области. Получены данные по качественному и количественному составу р. Chaetomium преимущественно на помете животных.

Впервые исследовано развитие видов р. Chaetomium на разных типах реставрационной бумаги, установлены критерии, по которым можно сравнивать интенсивность развития плодовых тел аскомицетов на этих материалах, что важно для адекватной оценки биостойкости бумаги и разработки методов ее защиты от сумчатых мицелиальных грибов.

Впервые изучено влияние новой группы перспективных биоцидов с наночастицами серебра AgБион на деструктивные свойства грибов р.

Chaetomium, что имеет важное практическое значение для защиты целлюлозосодержащих материалов, и открывает путь к дальнейшим исследованиям способов обработки, хранения, защиты с применением новых препаратов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на IV Международной конференции молодых ученых «Биоразнообразие. Экология.

Адаптация. Эволюция» (Одесса, 16-19 сентября 2009 г.);

на IV Международной научно-практической конференции, 20-22 октября 2009 г.

«Сохранность и доступность культурных и исторических памятников.

Современные подходы» (Санкт-Петербург, 2010г.);

на заседании кафедры микологии и альгологии МГУ им. М.В. Ломоносова в 2011 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 4 статьи в издательствах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, включающей описание материалов, методов и результатов работы, выводов. Диссертация изложена на страницах, содержит иллюстраций (рисунки, таблицы). Список литературы включает 150 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Обзор литературы В обзоре литературы приведены сведения по распространению, систематике, эколого-физиологическим характеристикам грибов р.

Chaetomium, их значению в природе и жизни человека, а также описаны методы выделения и культивирования этих аскомицетов.

Глава II. Материалы и методы Изучение видового разнообразия грибов р. Chaetomium проводили при помощи стандартного метода влажных камер (Keyworth, 1951). Всего исследовано 630 образцов помета и растительных остатков из материалов, хранящихся на кафедре микологии и альгологии МГУ им. М.В. Ломоносова.

Бльшая часть исследованных образцов представлена пометом травоядных животных (535 образцов), в первую очередь копытных (364 образца). Кроме того, было исследовано 44 образца растительных остатков и 2 образца пораженных грибами архивных документов. Места сбора образцов отмечены на карте (рис. 1).

Анализ представленности видов р. в образцах Chaetomium проводили в три этапа: 1) оценка видового состава во всех исследованных образцах;

2) анализ по субстратам;

3) анализ по всем регионам, и отдельно по Московской области;

4) анализ совместно произрастающих во влажных камерах видов р. Chaetomium и оценка сопряженности видов. Общую встречаемость вида определяли по отношению числа образцов с данным видом к общему числу образцов с грибами р. Chaetomium. Встречаемость вида на данном субстрате оценивали по отношению числа образцов с этим видом к общему числу образцов субстрата. Коэффициент сопряженности вычисляли по формуле,, где К – коэффициент сопряженности видов;

2 – критерий сопряженности видов (критическое значение 2 = 3,84), а – число влажных камер, где обнаружен 1-ый вид;

b – число влажных камер, где обнаружен 2-ой вид;

с – число влажных камер, где не обнаружен 1-ый вид;

d – число влажных камер, где не обнаружен 2-ой вид;

N – общее число исследованных влажных камер (Миркин и др., 1989). Сопряженность рассчитывали для тех видов, которые наиболее часто развивались во влажных камерах совместно. Обсчет данных производили в программе Microsoft Office Excel 2007.

Получение и условия хранения изолятов р. Chaetomium. Для получения чистых культур проводили отсев массы аскоспор, вышедших из устья зрелого перитеция, на питательную среду (СА, среда Чапека с бумагой, КГА) с антибиотиком (2 мл 4% гентамицина сульфата на 500 мл среды).

Культуры хранили на косяках при комнатной температуре.

Исследование морфолого-культуральных характеристик изолятов р. Chaetomium включало сравнительный анализ морфологии плодовых тел, динамики скорости роста и макроморфологии колоний 31 изолята 19 видов р.

Chaetomium на питательных средах сусло-агар (СА) и картофельно глюкозный агар (КГА), с добавлением бумаги в качестве источника целлюлозы и без нее. Инокулюм грибов вносили одним уколом в центр чашки Петри, грибы инкубировали при оптимальной температуре 25°С в течение 24 суток. Число повторностей составляло 3-5 чашек.

Деструктивные способности изолятов. Определение степени разрушения бумаги изолятами р. было проведено с Chaetomium использованием модифицированного метода, описанного у В.И. Билай (Билай, 1972). Исследовано 45 изолятов 19 видов р. Chaetomium. Образцы бумаги размером 50 15 мм помещали в чашки Петри со средой Чапека без сахарозы, по два образца на чашку, инокулюм вносили в центр чашки и инкубировали их при температуре 25°С в течение 3 недель. Степень деструкции бумаги грибами оценивали по потере массы образцов после инкубирования. Число повторностей составляло 10-16 образцов. В качестве целлюлозосодержащего материала использовали акварельную бумагу, т.к.

она достаточно плотная, гигроскопичная и удобная для очистки от плодовых тел грибов.

Для оценки развития грибов на реставрационной бумаге использовали 5 типов бумаги, часто применяемой при реставрационных г/м2 (далее работах – японская массой 9 как японская);

KOZU, реставрационная ЦНИИБ, беленая, массой 70 г/м2, и тонированная, массой г/м2 (далее как правдинская 1 и правдинская 2, соответственно);

форзацная, массой 120 г/м2;

микалентная, массой 20 г/м2.

В качестве тест-культур использовали активно образующие плодовые тела изоляты видов C. cochlioides С1, С2 и C. globosum С11, выделенные из растительных остатков и пораженных архивных документов. Грибы инокулировали методом прямого посева в центр чашки Петри с минеральной средой Чапека и двумя стерильными образцами бумаги размером 50 20 мм.

Визуальную оценку развития колоний и сравнительный анализ интенсивности обрастания бумаги плодовыми телами проводили через недели. Интенсивность обрастания определяли экспериментально путем подсчета среднего количества плодовых тел на 1 см2 каждого образца бумаги.

Активность развития плодовых тел грибов на образцах оценивали по отношению интенсивности обрастания к удельной массе бумаги. Т.е. чем выше это отношение, тем ниже устойчивость бумаги к грибам и выше активность развития их плодовых тел на ее поверхности.

Оценка влияния препаратов AgБион на деструктивные свойства грибов р. Chaetomium. Было изучено влияние 3 препаратов марки AgБион представляющих собой 0,045% растворы наночастиц серебра в разных растворителях: AgБион-1 – в изооктане;

AgБион-2 – в воде;

AgБион-3 – в смеси воды и этилового спирта (1 : 1). Наночастицы имеют сферическую форму и размер 9-15 нм. Образцы бумаги предварительно выдерживали в 5% растворах препаратов и, для контроля, в соответствующих растворителях.

Действие препаратов оценивали по потере массы бумаги способом, примененным для изучения биодеструктивных способностей изолятов.

Повторность для каждого раствора составляла 10 чашек. В качестве тест культуры использовали изолят C. cochlioides С1.

С целью исследования влияния препарата AgБион-2 на деструктивные свойства грибов р. Chaetomium в отношении реставрационной бумаги использовали препараты с концентрацией действующего вещества 10-4% (5% раствор исходного препарата) и 210-5% (1% раствор). Эффективность препарата оценивали по 5 балльной шкале: 0 – отсутствие заметного ингибирующего действия, плодовые тела плотно обрастают поверхность образца;

1 – слабо выраженное влияние, плодовые тела формируются неравномерно;

2 – влияние слабое, плодовые тела развиваются локально;

3 – сильное действие, образуются единичные плодовые тела;

4 – максимальный ингибирующий эффект, плодовые тела отсутствуют.

Глава III. Результаты и обсуждение 3.1. Аннотированный список видов р. Chaetomium. Представлен аннотированный список 24 видов р. Chaetomium с описаниями, сведениями о распространении в мире и сравнительными таблицами морфолого культуральных характеристик для отдельных видов с неясным систематическим положением. Кроме выявленных в результате проведенного исследования 19 видов, в список включено еще 5 видов, отмеченных в более ранних работах (Линник, Прохоров, 2008, 2009).

3.2. Анализ встречаемости видов р. Chaetomium 3.2.1. Анализ видового состава во всех образцах. Плодовые тела грибов р. Chaetomium были обнаружены в 52,5% исследованных образцов (331 из 630). Всего изолировано и идентифицировано 19 видов: C.

anahelicinum, C. atrobrunneum, C. bostrychodes, C. cochlioides, C. cuniculorum, C. dolichotrichum, C. elatum, C. fibripilium, C. funicola, C. gangligerum, C.

globosum, C. murorum, C. olivaceum, C. perlucidum, C. rectum, C. senegalense, C. subspirale, C. tenuissimum, C. trilaterale. Преобладали виды C. globosum (30,5%), C. murorum (28,4%) и C. cochlioides (26,3%), часто встречались – C.

bostrychodes (20,5%), C. funicola (12,4%) и C. dolichotrichum (12,7%), остальные выявленные виды были обнаружены менее чем в 4% исследованных образцов и отмечены как редкие (рис. 2).

Обильное развитие перитециев во влажных камерах было характерно для видов C. fibripilium, C. gangligerum, C. trilaterale, C. bostrychodes, C.

rectum, C. globosum, C. cochlioides, C. funicola, C. dolichotrichum. Последние видов не только активно формировали плодовые тела на поверхности копром, но колонизировали фильтровальную бумагу, часто занимая почти все пространство внутри чашки. Благодаря способности к быстрому и активному развитию перитециев эти виды, очевидно, быстро распространяются, осваивая новые субстраты, что объясняет высокую встречаемость большинства из них в природе.

Рис. 2. Общая встречаемость видов р. Chaetomium и в образцах из Московской области (МО) 3.2.2. Анализ видового состава р. Chaetomium по субстратам. Грибы р. Chaetomium, наряду с некоторыми другими аскомицетами, такими как Podospora, Sporormia и Sporormiella (Прохоров, Арменская, 2001), являются важными компонентами копротрофных сообществ, и, по предварительным данным, частота их обнаружения на помете на порядок выше, чем на опаде (Прохоров, Линник, 2008). Поэтому большинство исследованных образцов было представлено пометом животных из различных систематических групп (табл. 1). Встречамость грибов р. Chaetomium варьировала незначительно и была максимальной на помете зайцеобразных (58,5%), что согласуется с данными К. Ларсен (Larsen, 1971).

В целом, по результатам исследования можно отметить, что часто встречаемыми на помете животных всех изученных групп были C.

bostrychodes, C. cochlioides, C. globosum, C. murorum. Таким образом, эти виды характеризовались распространением на широком спектре субстратов, включавшим помет разных видов зайцеобразных, грызунов, копытных, хищных и птиц. Среди перечисленных видов доминировали C. murorum – на помете зайцеобразных и копытных, C. bostrychodes – на помете грызунов и птиц, и C. globosum – на помете хищных (табл. 1).

Таблица 1. Встречаемость видов р. Chaetomium в образцах с пометом Встречаемость видов р. Chaetomium на разных типах помета, Виды % Зайцеобразные Грызуны Копытные Хищные Птицы (65) (24) (364) (19) (63) 13,85 25,00 10,71 5,26 20, C. bostrychodes 10,77 20,83 13,74 12, C. cochlioides 3,08 1, C. cuniculorum 6,15 4,17 6,59 5,26 3, C. dolichotrichum 3,08 4,17 0,27 3, C. elatum 1, C. fibripilium 7,69 6,04 5,26 4, C. funicola 0, C. atrobrunneum 0, C. gangligerum 13,85 16,00 14,56 21,05 11, C. globosum 20,00 16,00 15,66 15,79 11, C. murorum 0, C. olivaceum 1, C. perlucidum 0, C. subspirale 1,54 4,00 1,37 4, C. rectum 0, C. senegalense 3,08 0, C. tenuissimum 4,62 0, C. trilaterale Всего 58,50 54,20 52,20 57,90 47, Chaetomium *В скобках указано общее число образцов с пометом животных из данной систематической группы.

С целью оценки субстратной приуроченности был проведен анализ встречаемости видов р. Chaetomium для помета животных, наиболее широко представленных, во-первых, во всех исследованных образцах с пометом ( образцов) и, во-вторых, в образцах из Москвы и Московской области ( образцов) (рис. 3).

Во всех исследованных образцах наиболее широко представлен был помет домашних животных козы, коровы, лошади и диких зайца и лося, а в образцах из Московской области – только козы и коровы. В результате проведенного анализа были установлены наиболее часто обнаруживаемые виды р. Chaetomium на экскрементах этих животных. На помете козы во всех образцах и в образцах из Московской области доминировали виды C.

murorum и C. bostrychodes;

на помете коровы – C. murorum. На помете зайца и лошади наиболее часто встречаемым был C. globosum, а лося – C. globosum и C. funicola (рис. 3).

Рис. 3. Встречаемость видов р. Chaetomium на помете отдельных животных во всех исследованных образцах Более богатым по числу выявленных видов р. Chaetomium оказался помет диких животных по сравнению с домашними, несмотря на то, что количество исследованных образцов с пометом последних было почти в раза выше (рис. 4). Очевидно, более низкое видовое разнообразие р.

в образцах помета домашних животных обусловлено Chaetomium сравнительно более бедной кормовой базой и ограниченностью территории выпаса.

C. atrobrunneum C. bostrychodes C. cochlioides C. cuniculorum C. dolichotrichum C. elatum C. funicola C. globosum C. murorum C. olivaceum C. perlucidum C. rectum C. senegalense C. subspirale C. tenuissimum C. trilaterale Рис. 4. Состав видов р. Chaetomium в образцах помета диких и домашних животных (в скобках указано число образцов/число выявленных видов) 3.2.3. Анализ видового состава р. Chaetomium по регионам.

Доминирующими и повсеместно распространенными на территории России и сопредельных стран (Украина, Белоруссия, Литва, Эстония, Латвия и др.) были виды C. globosum, C. cochlioides, C. murorum, C. dolichotrichum и C.

funicola. Вероятно, это обусловлено высокой конкурентной способностью этих грибов, связанной с активным образованием плодовых тел, высокой динамикой скорости роста, целлюлазной активностью, а также выделением токсичных метаболитов, на что указывают литературные данные и результаты исследований их морфолого-культуральных и биодеструктивных свойств (Brewer, Taylor, 1978;

Di Pietro et al., 1992;

Fogle et al., 2007).

Наибольшее число образцов в количестве 289 было собрано на территории Москвы и Московской области. В 57,09% из них обнаружены грибы р. Chaetomium, всего выявлено 16 видов (рис. 2). C. fibripilium, C.

subspirale, C. senegalense впервые отмечены на этой территории (Кириленко, 1978;

Черепанова, 1989;

Прохоров, Арменская, 2001;

Линник, Прохоров, 2008, 2009). Доминирующими видами в образцах из этого региона были C.

globosum и C. murorum, часто встречаемыми – C. bostrychodes и C.

cochlioides, C. dolichotrichum и С. funicola, что согласовалось с результатами по общему числу исследованных образцов (рис. 2).

3.2.4. Совместное развитие видов р. Chaetomium. В результате исследования видового разнообразия грибов р. Chaetomium во влажных камерах (ВК), было отмечено частое совместное развитие видов. В 35,3% исследованных ВК с плодовыми телами р. Chaetomium выявлено 2 и более видов этого рода. Данные по видам, совместно развивающимся в ВК, приведены в табл. 2.

Таблица 2. Виды р. Chaetomium, развивающиеся совместно + C. coch.

+ + + + + + + C. glob.

+ + + + + + C. mur.

+ + C. rect.

+ + C. elat.

+ + C. oliv.

+ + C. cun.

C. fibr.

+ + C. per.

C. sen.

+ + C. dol.

+ + + + + C. fun.

C. pul.

+ C. ten.

+ C. tril.

Виды C. bos.

C. coch.

+ + C. cun.

++ C. dol.

+ +++ C. elat.

C. fun.

+ C. atr.

C. glob.

+ ++ ++ + ++ C. mur.

+ + *C. bos. – C. bostrychodes, C. coch. – C. cochlioides, C. cun. – C. cuniculorum, C. dol. – C. dolichotrichum, C. elat. – C. elatum, C. fibr. – C. fibripilium, C. fun. – C. funicola, C.

atr. – C. atrobrunneum, C. glob. – C. globosum, C. mur. – C. murorum, C. oliv. – C.

olivaceum, C. per. – C. perlucidum, C. pul. – C. pulchellum, C. rect. – C. rectum, C. sen.

– C. senegalense, C. ten. – C. tenuissimum, C. tril. – C. trilaterale Наиболее часто относительно других видов совместно развивались пары видов – C. globosum и C. cochlioides, C. funicola и C. dolichotrichum, C.

murorum и C. bostrychodes. Оценка их сопряженности была проведена при помощи критерия 2. При 23,84 виды не сопряжены, при 2 3,84 виды сопряжены, и в этом случае был рассчитан коэффициент сопряженности K.

Для пары C. cochlioides и C. globosum 2=1,1273,84, следовательно, эти виды не сопряжены. Для пары видов C. funicola и C. dolichotrichum 2=64,23 3,84, К = 27,0%;

для видов C. murorum и C. bostrychodes 2=25,64 3,84, К=17,1%.

Таким образом, две последние пары видов были сопряжены, однако их совместная встречаемость была невысокой и составляла менее 30%.

3.3. Коллекция изолятов р. Chaetomium. Из влажных камер с поверхности растительных остатков и помета было выделено и включено в коллекцию культур аскомицетов кафедры микологии и альгологии биологического факультета Московского государственного университета им.

М.В. Ломоносова (МГУ) 73 изолята 19 видов р. Chaetomium.

Морфолого-культуральная характеристика изолятов р.

3.4.

Chaetomium. Макроморфология и динамика скорости роста колоний, и строение плодовых тел 31 изолята 19 видов р. Chaetomium были исследованы на стандартных средах СА и КГА с бумагой и без нее. В результате отмечено, что добавление бумаги, как дополнительного источника углеродного питания, в питательную среду не оказывало заметного влияния на развитие колоний грибов. Для изучения морфологии плодовых тел видов р. Chaetomium среда КГА оказалась более удобной по сравнению с СА.

Однако СА, в отличие от КГА, можно использовать для выявления пигментации, являющейся хорошим дополнительным идентификационным признаком вида C. trilaterale.

По скорости роста были выделены 2 группы грибов р. Chaetomium. В первую группу вошли изоляты видов с быстрорастущими колониями, достигающие 45 мм в диаметре в течение 10 дней, – C. cochlioides, C.

globosum, C. rectum, C. olivaceum, C. tenuissimum, C. elatum, C. dolichotrichum, C. funicola, C. fibripilium, Chaetomium sp. (Csp1-11). Во вторую группу, представленную умеренно растущими видами, достигающими 45 мм в течение 16-20 дней, вошли C. anahelicinum, C. bostrychodes, C. cuniculorum, C. atrobrunneum, C. gangligerum, C. murorum, C. perlucidum, C. subspirale, C.

senegalense, C. trilaterale.

Макроморфология колоний была сходна у изолятов одного вида.

Однако выявлена внутривидовая и индивидуальная (внутри одного изолята) вариабельность в строении плодовых тел. Внутривидовая вариабельность отмечена у вида C. bostrychodes, в частности изолят Cbos2-11 не формировал характерных спирально-закрученных волосков и отличался более вытянутыми плодовыми телами. Индивидуальная вариабельность терминальных придатков была ярко выражена у изолятов C. funicola, которые формировали зрелые перитеции как с характерной развитой сетью вторичных дихотомически разветвленных придатков, так и преимущественно с первичными прямыми игловидными волосками, без сети.

Среди исследованных видов р. Chaetomium было выделено 2 группы, разграничение внутри которых на основании только морфологических и культуральных признаков достаточно затруднительно. Внутри каждой группы виды различались между собой по строению терминальных придатков, форме и размерам аскоспор, средним размерам плодовых тел.

Первая группа была представлена 2 близкими видами C. funicola и C.

dolichotrichum, а вторая, более крупная, объединяла C. globosum, C.

cochlioides, C. olivaceum, C. rectum и C. tenuissimum. Возможно, виды с морфологическими признаками соответствующими C. dolichotrichum следует рассматривать как одну из морфологических форм широко вариабельного вида C. funicola, тогда как C. cochlioides, C. olivaceum, C. rectum, C.

tenuissimum, вероятно, следует рассматривать, как разные морфологические формы широко вариабельного вида C. globosum. Для уточнения их систематического положения, установления филогенетических связей внутри каждой из этих групп необходимо комплексное исследование с применением методов сравнительной морфологии и молекулярной генетики.

3.5. Деструкция бумаги изолятами р. Chaetomium. По активности разрушения образцов бумаги изоляты р. Chaetomium были разделены на группы – слабые, средние и сильные биодеструкторы, разрушавшие бумагу менее чем на 35%, на 35-60% и более чем на 60%, соответственно (рис. 5).

Степень разрушения бумаги грибами значительно варьировала в зависимости от индивидуальных характеристик изолятов, и была максимальной у изолятов C. dolichotrichum Cdol1-10 и C. rectum С6, разрушавших образцы бумаги в среднем на 78,7% и 78,6%, соответственно.

По характеру колонизации образцов виды были разделены на 4 группы.

К первой отнесены виды C. rectum, C. globosum и C. cochlioides, C. fibripilium, C. gangligerum и изолят Cdol1 C. dolichotrichum, плодовые тела которых обильно обрастали поверхность бумаги. Ко второй группе принадлежало большинство изолятов C. funicola и C. dolichotrichum, C. trilaterale, C.

pulchellum (Cpul1-11), C. fusisporale (Cfus1-10) и Chaetomium sp. (Csp1-10), которые образовывали многочисленные плодовые тела и одновременно активно развивали поверхностный мицелий. В третью группу вошел изолят Celat2-10 C. elatum, образующий преимущественно поверхностный мицелий.

И, наконец, к четвертой группе были отнесены виды C. cuniculorum, C.

bostrychodes, C. senegalense, C. anahelicinum, С. tenuissimum, C. olivaceum и C.

murorum, слабо развивающие мицелий и плодовые тела непосредственно на образцах бумаги. Изоляты, первых двух групп отличались высокой активностью деструкции бумаги и разрушали образцы более чем на 50% 5). Изоляты четвертой группы, напротив, обладали слабыми (рис.

биодеструктивными способностями.

Таким образом, характер колонизации образцов бумаги и степень ее разрушения грибами р. Chaetomium оказались взаимосвязаны. Виды, активно образующие многочисленные плодовые тела на поверхности бумаги, представляют серьезную опасность, поскольку их аскоспоры долгое время могут сохранять жизнеспособность и прорастать при благоприятных условиях, распространяясь на новые, не зараженные объекты. Как показали результаты наших исследований, колонии р. Chaetomium развивались при инкубировании образцов помета, хранившихся в коллекции, начиная с 1980г., т.е. они сохраняли жизнеспособность не менее 30 лет. К активно образующим плодовые тела видам относились C. cochlioides, C. globosum, C.

fibripilium, C. rectum, C. dolichotrichum.

3.6. Развитие на реставрационной бумаге грибов р. Chaetomium. Как показано выше, активно образующие плодовые тела непосредственно на поверхности бумаги виды сумчатых грибов, представляют бльшую опасность для реставрационных объектов, музейных экспонатов и архивных документов. Образуя видимые поверхностные налеты, они разрушают субстрат и вызывают изменение его внешнего вида. Поэтому было изучено развитие на реставрационной бумаге активно образующих перитеции изолятов C. globosum С11, C. cochlioides С1 и С2, выделенных из образцов растительных остатков и зараженных архивных документов.

В результате проведенного исследования было показано, что отношение интенсивности обрастания плодовыми телами бумаги к ее удельной массе выше у тонкой и легкой бумаги (японской и микалентной) по сравнению с плотной и тяжелой бумагой (правдинской и форзацной) (табл.

3). При этом количество плодовых тел было выше на образцах плотной и тяжелой бумаги. Таким образом, более сильное обрастание плодовыми телами поверхности материала не всегда связано с более высокой устойчивостью этого материала к грибам. Тонкая бумага, с небольшой удельной массой до 20 г/м2, оказалась менее устойчивой к грибам р.

Chaetomium, чем плотная бумага, с удельной массой более 70 г/м2, несмотря на более сильное обрастание плодовыми телами поверхности последней (табл. 3).

Таблица 3. Показатели по обрастанию изолятами С1, С2 и С11 бумаги Наименование Удельная Интенсивность Отношение интенсивности бумаги масса, обрастания (число обрастания к массе бумаги плодовых тел на 1 см2) г/м (число плодовых тел на 1 г) С1 С2 С11 С1 С2 С японская 9 58.7 50.0 74.0 65.6 55.6 82. правдинская 1 70 144.3 108.5 200.8 20.6 15.5 28. правдинская 2 77 149.6 77.8 181.1 19.4 10.1 23. форзацная 120 224.6 215.8 200.0 18.7 18.0 16. микалентная 20 69.1 87.6 125.0 34.6 43.8 62. 3.7. Подбор препарата марки AgБион для защиты бумаги от грибов р. Chaetomium. По сведениям Ю.П. Нюкши, виды р. Chaetomium являются обычным компонентом микробиоты книгохранилищ и относятся к наиболее распространенным и часто встречаемым на бумаге книг грибам, наряду с видами родов и Penicillium, Aspergillus, Stachybotrys, Cladosporium некоторыми другими (Нюкша 1974;

Ребрикова, Сизова, 1975), и, следовательно, представляют интерес при тестировании новых препаратов.

Наиболее распространенным способом защиты и профилактики поражения бумажных документов и музейных объектов является обработка хранящихся материалов различными химическими веществами (Смолкина, 1974;

Нюкша,1994;

Дмитриева и др., 2009). Одной из серьезных проблем в области защиты от биоповреждений является способность микроорганизмов, в том числе грибов, вырабатывать устойчивость к большинству известных препаратов (Wright, Sutherlanda, 2007;

Крутяков и др., 2008). В настоящее время, благодаря активному развитию нанотехнологий, появилась возможность изготавливать препараты с наночастицами серебра, что открыло новые перспективы в области биологической защиты. Однако отсутствуют сведения о действии этих препаратов на сумчатые грибы, образующие плодовые тела на поверхности бумаги.

В результате исследования биоцидной активности 5% растворов трех препаратов AgБион (AgБион-1, AgБион-2, AgБион-3) в отношении изолята C1 C. cochlioides была отмечена зависимость их действия от использованного растворителя (рис. 6). Потеря массы бумаги, обработанной раствором препарата AgБион-2, составила в среднем 13,3%, в то время как разрушение бумаги, обработанной только растворителем (водой), составило 46,9%.

Действие растворов AgБион-1 и AgБион-3 практически было сопоставимым с влиянием растворителей – изооктана и спирта с водой (1:1) без наночастиц серебра. Потеря массы бумаги, обработанной этими растворителями, в результате повреждения грибами, достигала 26-29%. Очевидно, спирт и изооктан сами по себе ингибировали рост грибов р. Chaetomium на бумаге.

Рис. 6. Разрушение бумаги, обработанной препаратами AgБион (вертикальной линией обозначено стандартное отклонение, n=10) Таким образом, из трех исследованных препаратов наиболее сильным фунгицидным действием на грибы р. Chaetomium обладал 5%-ый водный раствор AgБион-2. Поэтому дальнейшая работа по защите реставрационной бумаги с разными характеристиками была проведена с использованием этого препарата.

Влияние препарата AgБион-2 на устойчивость реставрационной бумаги к грибам р. Chaetomium. При биоцидной обработке реставрируемых материалов, в частности бумаги, как правило, применяют препараты с минимальной концентрацией 1-5% (Нюкша, 1994). Поэтому при тестировании действия на грибы р. были AgБион-2 Chaetomium использованы 1 и 5% водные растворы исходного препарата. Концентрация действующего вещества в них составила 10-4% и 210-5%, соответственно, т.е. в 10000 раз меньше, чем у подавляющего большинства известных биоцидов (Дмитриева и др., 2009).

В результате исследования было показано, что 1% раствор AgБион- практически не оказывал влияния на устойчивость всех тестируемых образцов бумаги к грибам р. Chaetomium, и в течение 2 недель гриб формировал многочисленные плодовые тела на поверхности всех обработанных образцов реставрационной бумаги (табл. 4).

Таблица 4. Устойчивость бумаги, обработанной растворами AgБион- Наименование Устойчивость бумаги к C. cochlioides С1, баллы бумаги Вода 5% AgБион-2 1% AgБион- японская 1 0-1 правдинская 1 4 0-1 правдинская 2 4 0-1 форзацная 3-4 2 микалентная 2 0-1 акварельная 4 0 Наиболее эффективное биоцидное действие в отношении изолята C.

cochlioides С1 оказывал 5%-й раствор AgБион-2. Полное подавление роста и развития гриба было отмечено на образцах тяжелой и плотной правдинской и 2, и акварельной бумаги (табл. 5). На образцах форзацной бумаги отмечено образование лишь незначительного числа плодовых тел гриба. Однако 5%-й раствор этого препарата вызывал слабое подавление развития гриба на образцах тонкой японской и микалентной бумаги, характеризующихся небольшой удельной массой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Виды р. Chaetomium широко распространены в природе не только как сапротрофы на растительных остатках, но и как важный функциональный компонент копротрофных сообществ. Встречаемость грибов р. Chaetomium на помете животных в среднем составляет 50%. Таким образом, помет животных является удобным субстратом для обнаружения и исследования этих аскомицетов. Виды C. globosum, C. cochlioides, C. funicola, C.

dolichotrichum, C. murorum, C. bostrychodes являются обычными, часто встречаемыми и повсеместно распространенными на широком спектре субстратов, в частности помете животных из различных групп – зайцеобразных и грызунов, копытных, хищников и птиц.

Все исследованные виды р. Chaetomium колонизировали и вызывали деструкцию бумаги. По активности разрушения этого материала их можно дифференцировать на три группы – слабые, средние и сильные биодеструкторы. Значительные потери массы бумаги вызывали изоляты видов, формировавшие многочисленные плодовые тела непосредственно на поверхности образцов бумаги, в частности C. globosum, C. cochlioides, C.

rectum, C. dolichotrichum и C. fibripilium. Такие виды образуют трудно очищаемые поверхностные налеты, вызывают окрашивание и портят внешний вид материала и, следовательно, представляют наиболее серьезную опасность для сохранности архивных документов и музейных ценностей, и создают значительные трудности для их качественной реставрации.

Аскоспоры грибов р. Chaetomium сохраняют жизнеспособность не менее лет, и при благоприятных условиях могут прорастать, вызывая вторичное заражение материала и распространяясь на новые объекты.

Препарат с наночастицами серебра AgБион-2 является перспективным для защиты архивных документов и реставрационных объектов от грибов р.

Chaetomium и других микроорганизмов при концентрациях действующего вещества в 10000 раз более низкой по сравнению с традиционными биоцидами. Эти результаты соответствуют ранее полученным данным для анаморфных грибов (Дмитриева и др., 2009). Однако при обработке бумаги важно учитывать ее технические характеристики. По результатам исследования для защиты тонкой бумаги от поражения сумчатыми грибами р. необходимо использовать растворы с Chaetomium AgБион-2, концентрацией исходного препарата более 5%. Для включения AgБион-2 в практику профилактических и дезинфекционных мероприятий в архивах, музеях, библиотеках, и в практику реставрационных работ, необходимы дальнейшие более объемные лабораторные и натурные исследования по подбору способов и методик использования этого препарата, с учетом специфики и особенностей материалов, а также по определению сроков сохранения их биоцидных свойств.

ВЫВОДЫ В исследованных образцах на территории России и сопредельных 1.

стран обнаружено 19 видов р. Chaetomium и создана коллекция, включающая 73 изолята 19 видов р. Chaetomium. Доминирующими видами были C.

globosum, C. cochlioides и C. murorum.

Впервые для микобиоты России отмечены виды C. trilaterale 2.

(Ростовская область), C. fibripilium и C. subspirale (Московская область), C.

senegalense (Московская и Рязанская области).

Видовое разнообразие р. Chaetomium более высокое на помете 3.

диких животных (лося, зайца) по сравнению с пометом домашних (козы, коровы, лошади).

Для изучения морфологических особенностей плодовых тел 4.

видов р. Chaetomium КГА является более удобной средой, чем СА. Однако СА может быть использована для выявления пигментации у C. trilaterale.

Активность разрушения бумаги 45 изолятами 19 видов р.

5.

Chaetomium варьировала от 10 до 86%. Максимальные биодеструктивные способности были выявлены у изолятов Cdol1-10 C. dolichotrichum и С6 C.

rectum.

Характер развития видов р. Chaetomium на бумаге и степень ее 6.

разрушения взаимосвязаны – сильные биодеструкторы активно образуют плодовые тела и мицелий, тогда как слабые практически не формируют плодовых тел непосредственно на поверхности образцов.

Легкая и тонкая реставрационная бумага (до 20 г/м2) менее 7.

устойчива к грибам р. Chaetomium, чем тяжелая (более 70 г/м2), несмотря на более слабое обрастание плодовыми телами.

Водный раствор препарата AgБион-2 является эффективным для 8.

защиты плотной и тяжелой бумаги (более 70 г/м2) от обрастания грибами р.

Chaetomium при концентрации действующего вещества 10 -4%, а для тонкой и легкой бумаги необходима более высокая концентрация препарата.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК для публикации основных положений по теме диссертации.

Дмитриева М.Б., Чмутин И.А., Яровая М.С., Линник М.А. Определение 1.

фунгицидной активности препаратов на основе наночастиц серебра // М. 2009. Нанотехника. №4 (20). С. 45-51.

Прохоров В.П., Линник М.А. Морфолого-культуральные и 2.

биодеструктивные характеристики видов Chaetomium // Вестник МГУ.

Сер. 16. Биология. 2011. № 3. с. 17-24.

Прохоров В.П., Линник М.А. Морфолого-культуральные 3.

характеристики и биодеструктивные свойства изолятов разных видов рода Chaetomium // Бюл. МОИП. Отд. Биология. 2011. Вып. 6. С. 58-63.

Линник М.А., Прохоров В.П., Дмитриева М.Б. Биостойкость бумаги и 4.

подбор препарата с наночастицами серебра для ее защиты от плесневых поражений // М. 2011. Отечественные архивы. Т.4. С. 30-38.

Тезисы, материалы конференций:

Линник М.А., Прохоров В.П. Виды рода Chaetomium Подмосковья и их 5.

характеристика // М. 2008. Сов. Мик. в России. Т. 2. С. 76.

6. Linnik M.A., Prokhorov V.P. Chaetomium species of Moscow region // Materials of IV Intern. Young Scientists conference. «Biodiversity. Ecology.

Adaptation. Evolution». Odesa. 2009. P. 39-40.

Дмитриева М.Б., Линник М.А. Комплексная диагностика 7.

биоповреждений и нетрадиционные способы защиты целлюлозосодержащих материалов // С.-Петербург. 2010. Мат. IV Международной научно-практической конференции, 20-22 октября 2009 г. «Сохранность и доступность культурных и исторических памятников. Современные подходы». С. 273-283.