Руководитель работы: Костина Наталья Викторовна, к.б.н., ст. преп. каф. биологии почв ф-та Почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова
Координатор от СУНЦ МГУ: О.В.Колясников
В работе проводится исследование симбионтов пищеварительного тракта личинок комаров-долгоножек Tipula (Acutipula) maxima.
Актуальность данной работы можно подтвердить тем, что в настоящее время микробные симбионты изучены менее чем для 1% личинок насекомых. Микробные сообщества личинок комаров-долгоножек – одни из наименее изученных. Имеется лишь несколько работ по исследованию микробного сообщества водных личинок комаров-долгоножек Tipulaabdominalis (Кlug, Kotarski, 1980; Cooketal., 2007).
В связи с этим целью нашей работы было изучение микробных сообществ пищеварительного тракта личинок типулид на примере личинок вида Tipulamaxima.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1) Определить активность азотфиксации в пищеварительном тракте личинок Tipula (Acutipula) maxima
2) Изучить состав микробного сообщества личинок Tipula (Acutipula) maxima, их азотфиксацию, потребление ими различных субстратов.
3) Оценить роль азотфиксации в обеспечении личинки азотом.
Выводы
- Личинки Tipula (Acutipula) maxima имеют прокариотических симбионтов с ферментом нитрогеназой, способной, помимо азотфиксации, восстанавливать ацетилен до этилена. Субстратная неспецифичность одного из видов этого фермента дает возможность определять его наличие благодаря ацетиленовому методу.
- Вычисленная по формуле азотфиксация у семи личинок имеет диапазон 14,9 — 196,5 нг С2Н4/г час (график 1)
Различие результатов может быть следствием зависимости активности азотфиксации от степени развития микробного сообщества, наличия благоприятных для азотфиксаторов условий, стадии пищеварения личинки.
- Все микроорганизмы, обитающие в кишечнике Tipula (Acutipula) maxima, чьи колонии выросли на среде Эшби в ходе второго эксперимента, могут осуществлять азотфиксацию.
- Тест на KOH (3% раствор) показал, что все колонии, выросшие на среде Эшби, кроме колонии №2 (табл. 2), являются грамположительными.
- Мультисубстратное тестирование показало, что выделенные из кишечника личинки Tipula (Acutipula) maxima способны потреблять 90,6% субстратов, используемых на тест-планшете.
Для сравнения: образец с навеской дерново-подзолистой почвы – 62,5%, а с урбо-дерново-глеевой – 73 %.
То есть сообщество микроорганизмов кишечника личинки разнообразно по трофическим особенностям.
В ячейках №24, 28,38,48(контроль), 76, 86, 87, 91, 98(контроль) не выявлено изменение цвета – то есть субстрат не потребляется бактериями кишечника личинки. Этими веществами оказались норвалин, L-лизин, манноза, тимидин и крахмал (окраска индикатора в ячейке очень слабая).
- Личинке Tipula (Acutipula) maxima потребуется 79 лет для образования с помощью азотфиксации (учитывая работу только молибден-зависимой нитрогеназы) того количества азота, которое содержит ее организм. Тем не менее, требуются более точные методы исследования, учитывающие работу других типов нитрогеназы для оценивания роли азотфиксации в жизни личинки.
По материалам работы подготовлены выступления на конференциях:
XXXI ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ УЧАЩИХСЯ «ЮНОСТЬ. НАУКА. КУЛЬТУРА» (март 2016, Обнинск) — диплом I степени, рекомендация к публикации
XVI Колмогоровские чтения (май 2016, Москва)
«Интеллектуальное возрождение» (22-25 апреля, Санкт-Петербург) — I место
MILSET Expo-Science Europe 2016 (9-15 июля, Тулуза, Франция): «Research on bacterial simbionts in digestive tract of larvae Tipula maxima (Crane fly or Daddy longlegs)»