кандидат химических наук, доцент, кафедра "Природная и техносферная безопасность", Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Цивилева Ольга Михайловна
доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской академии наук, г. Саратов
Спицына Марина Александровна
студентка, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
В качестве тест-объектов для оценки состояния окружающей среды могут использоваться различные биологические тест-системы: бактерии, лишайники, водоросли, растения, грибы и другие, которые позволяют проводить экологические исследования по биоиндикации и биотестированию.
Биотестирование чаще всего проводится при использовании микроскопических грибов, в том числе почвенных. Подобные исследования, проводимые на базидиомицетах, немногочисленны. Акридон, его производные и феноксазин имеют применение в качестве лекарственных веществ, перспективных пестицидов [1–3]. Цель настоящей работы состояла в выявлении возможности использования культур базидиомицетов Lentinula edodes, Ganoderma lucidum и Ganoderma applanatum на агазированной среде в качестве тест-систем для оценки экологической безопасности гетероциклических халькогенсодержащих аминосоединений на примере акридона, его производных и феноксазина.
В качестве инокулята (посевного материала) использовали 14-суточные культуры Lentinula edodes F-249, Ganoderma lucidum 1315, Ganoderma applanatum SIE1304, выращенные на чашках Петри с агаризованным пивным суслом (4o по Баллингу) при 26o C в термостате. При культивировании мицелия L. edodes, G. lucidum и G. applanatum также использовали сусло-агаровую среду. Концентрация аминосоединений в среде выращивания составляла 10-4 моль/л.
Были изучены некоторые характеристики роста культур на чашках Петри: зональность колоний гриба, структура, степень выраженности плотности и воздушности мицелия, окраска (пигментация) мицелия (рис. 1.)
Рис.1. Внешний вид мицелия на плотной питательной среде (21 сутки).
1- G. lucidum, 2- L. edodes, 3- G. applanatum
Изученным штаммам на первых этапах роста не свойственно проявление зональности. Позднее, к 7-м суткам, появляется выраженная зональность роста у G. applanatum. В процессе роста мицелий имеет равномерно-пушистую структуру. Редко, к 9-м суткам или позднее, формируются мицелиальные тяжи с узелками как показатель старения мицелия. Выраженная зональность роста наблюдается также у L. edodes на 12-е сутки и на 17-е сутки у G. lucidum. Окраска мицелия от белой у L. edodes до светло-желтой у G. lucidum и G. applanatum.
Контроль ростовых характеристик осуществлялся путем определения диаметров колоний (рис.2–4) и скорости их роста в течение 3–21 суток. По окончании выращивания (21 сутки) проведена оценка биомассы культур.
Колонии L. edodes являются самыми медленнорастущими. Скорость роста G. applanatum в ходе контроля является наибольшей. Особенно на начальном этапе (7 суток) она превышала скорость роста L. edodes в среднем в 5 раз. G. lucidum растет быстрее L. edodes в 2 раза.
Рис.2. Динамика роста колоний L. edodes в течение 21 суток: 1 – акридон, 2 — 1-карбоксиакридон, 3 — АУК, 4-феноксазин, 5 – контроль
Рис.3. Динамика роста колоний G. lucidum в течение 21 суток: 1 – акридон, 2 — 1-карбоксиакридон, 3 — АУК, 4-феноксазин, 5 – контроль
Рис.4. Динамика роста колоний G. applanatum в течение 21 суток: 1 – акридон, 2 — 1-карбоксиакридон, 3 — АУК, 4-феноксазин, 5 – контроль
В присутствии аминосоединений культуры растут со скоростью, величина которой несколько ниже или близка к скорости роста колоний в контроле. Наибольшее ингибирующее воздействие оказывает феноксазин. Наблюдается снижение скорости роста колоний от 4,4 до 3,6 мм/сут при полном прекращении видимого мицелиального роста на 21-е сутки.
Акридон-N-уксусная кислота оказывает наибольший стимулирующий эффект на скорость роста, который сравним с контрольными результатами.
Наибольшая биомасса накапливается в присутствии акридон-N-уксусной кислоты, наименьшие показатели наблюдаются в присутствии акридона и 1-карбоксиакридона. Наиболее чувствительна к присутствию добавок аминосоединений культура L. edodes.
Представляло интерес изучить состав пула низкомолекулярных метаболитов грибов, формирующегося под действием экзогенных соединений (акридона, 1-карбоксиакридона, акридонуксусной кислоты и феноксазина). Выраженным биохимическим откликом на присутствие указанных соединений-добавок в агаризованной среде выращивания явились изменения внутриклеточного пула жирных кислот мицелия изученных базидиомицетов, о чем можно судить на основании данных, полученных с использованием метода газовой хроматографии с масс-селективным детектированием.
Хромато-масс-спектрометрическое исследование проводились на газовом хромато-масс-спектрометре Finnigan, модель Trace GC-DSQ.
В пересчете на одинаковую массу сухого мицелия гриба шиитаке, выращенного в присутствии акридона, состав мицелиальных экстрактов L. edodes F-249 характеризовался величинами площадей хроматографических пиков, превышавших соответствующие величины для опытов в отсутствие акридона, в десятки и сотни раз для разных жирных килот и их эфиров (преимущественно этиловых). Существует вероятность отнесения выявленнвх жирных кислот к числу компонентов фактора автолиза клеток при глубинном культивировании базидиомицета Как известно, аутостимуляторы автолиза (факторы d2) имеют жирнокислотную природу [4].
Список использованных источников
- Пат. 2135474 Российская Федерация. МПК C 07 D 219/06, C 07 H 5/06, A 61 K 31/435. Соли 1-дезокси-1-N-метиламиногексаспиртов с акридон-N-уксусной кислотой, обладающие иммуномодулирующей активностью, и лекарственное средство на их основе [Текст] / Травкин О. В. ; заявитель и патентообладатель Травкин О. В. – № 98115355/04 ; заявл. 19.08.1998 ; опубл. 27.08.1999. : ил.
- Пат. 2118532 Российская Федерация. МПК A 61 K 31/73, A 61 K 31/435. Противоинфекционное, противовоспалительное и противоопухолевое лекарственное средство [Текст] /; заявители и патентообладатели Травкин О. В., Яковлева Е. В. – № 96106515/14 ; заявл. 10.04.1996 ; опубл. 10.09.1998. : ил.
- Биологическая активность соединений ряда акридона: эксперимент и квантовохимическое рассмотрение / Н. С. Горшенина, И. М. Учаева, А. М. Панкратов, Ю. Д. Маркович, Т. И. Губина // Техногенная и природная безопасность – ТПБ-2011: Сб. науч. трудов Первой Всероссийской науч.-практ. конф., Саратов, 1–3 февраля, 2011. – Саратов : ИЦ “Наука”, 2011. – С. 38–41.
- Роль алкилоксибензолов в адаптации Micrococcus luteus к температурному шоку / И. Ю. Степаненко, А. Л. Мулюкин, А. Н. Козлова, Ю. А. Николаев, Г. Н. Эль-Регистан // Микробиология. – 2005. – Т. 74, № 1.– С. 26–33.
Uchaeva Inna
Doctor of Chemistry, associate Professor, Department Natural and Technosphere Safety», Y. A. Gagarin Saratov state technical University
Tsivileva Оlga
Doctor of Biology, leading researcher, Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms, Russian Academy of Sciences, Saratov
Spitsyna Мarina
student, Y. A. Gagarin Saratov state technical University
ECOLOGICAL SAFETY TESTING OF HETEROCYCLIC CHALCOGEN-CONTAINING AMINO COMPOUNDS WITH BASIDIOMYCETES LENTINULA EDODES, GANODERMA LUCIDUM AND GANODERMA APPLANATUM
The basidiomycetes Lentinula edodes, Ganoderma lucidum and Ganoderma applanatum were cultured in the presence of the additives of acridone, its derivatives and phenoxazine, on the agar solid medium. The basidiomycetes growth rate and dry biomass values in the presence of heterocyclic chalcogen-containing amino compounds and in blank experiments were determined. The metabolites produced by L. edodes, G. lucidum and G. applanatum in the presence of the above additives were revealed by means of gas-liquid chromatography with mass-selective detection method.
Key words: basidiomycetes, biotesting, Lentinula edodes, Ganoderma lucidum, Ganoderma applanatum, heterocyclic chalcogen-containing amino compounds.
© АНО СНОЛД «Партнёр», 2017
© Учаева И. М., 2017
© Цивилева О. М., 2017
© Спицына М. А., 2017