УДК 577.1:573.4:591.145

Калимуллина А.Р., Григориади А.С.

Башкирский государственный университет, г. Уфа

// Современные проблемы биохимии и биотехнологии: мат-лы конф. Уфа: БашГУ, 2013. С.115-117.

   Одна из наиболее древнейших защитных функций эктодермы амфибий – это выработка раздражающих и ядовитых веществ, которые обладают сильным токсическим действием и защищает влажную кожу амфибий от заселения микроорганизмами. Спектр активности ядовитых желез амфибий очень широк – от высокотоксичных соединений типа батрахотоксинов до обезболивающих пептидов – дерморфинов. Следует отметить, что у амфибий на первый план выходят токсические алкалоиды и стероиды, трудно разрушающиеся ферментами патогенного организма [1].

Антимикробная защита амфибий может стать эффективным средством борьбы с инфекциями, которые не поддаются лечению антибиотиками. К таким выводам пришли итальянские ученые, оценившие свойства четырех антимикробных пептидов, вырабатываемых распространенными видами жаб и лягушек [2]. Антимикробные вещества кожных секретов амфибий обладают быстрым мембранолитическим эффектом и характеризуются широким спектром антибиотического действия, что дает толчок к изучению их свойств для анализа возможностей их использования как в медицине. Однако данные вещества могут приобрести важное значение в области сельскохозяйственной биотехнологии, например в создании на основе кожных метаболитов эффективных препаратов, способных защитить сельскохозяйственные растений от патогенных почвенных микроорганизмов [3, 4].

Целью данной работы явилось определение возможного антимикробного влияния водного раствора, содержащего кожные выделения лягушкой озерной Rana ridibunda, на разные группы почвенных микроорганизмов. Для проведения исследования использовалась серая лесная почва, обработанная водным раствором, содержащим секреты кожных желез амфибий. Почва предварительно подвергалась обработке данным раствором в различных концентрациях. 1% (1мл раствора в 100мл воды), 10% (10мл раствора в 100мл воды), 25% (25мл раствора в 100 мл воды), 50% (50мл раствора в 100 мл воды), 100% (матричный раствор, предоставленный заведующим зоологическим музеем БашГУ, к.б.н. Валуевым В.А.). В качестве матричного раствора использовалась вода из аквариума, где содержалось 7 особей в 7 литрах воды. Перед отбором был искусственно удлинен световой день и повышена температура внешней среды для выведения животных из пассивного состояния. Контролем служила необработанная почва. Изменения  микробиологической активности обработанных и контрольных образцов почвы оценивали по показателям численности некоторых физиологических групп микроорганизмов и ферментативной активности почвы. Учет численности микроорганизмов проводили общепринятым методам посева на агаризированные среды [5]. Каталазная активность определялась газометрическим, а дегидрогеназная активность – спекрофотометрическим методом [6].

Наиболее общей группой организмов, характеризующей микробиологическую активность почвы, являются гетеротрофы. Под воздействием водного раствора кожных выделений Rana ridibunda снижение численности гетеротрофных микроорганизмов отмечалось только при его высоком содержании в среде (50% и матричный раствор) (рис.1). В остальных вариантах опыта достоверных различий между показателями не отмечалось.

Рис.1. Изменение численности гетеротрофных микроорганизмов

при обработке почвы водным раствором кожных выделений Rana ridibunda

   Важной группой микроорганизмов, регулирующей содержание азота, доступного растениям, являются азотфиксаторы. При обработке почвы не отмечалось угнетение развития данной группы микроорганизмов, а, начиная с концентрации 25% происходило увеличение численности в 2,5 раза по сравнению с контролем. Наибольший стимулирующий эффект был выражен при концентрации экстракта 50%, что проявлялось в увеличении численности микроорганизмов в 3,5 раза. Полученные данные свидетельствуют о том, что антимикробное действие кожных выделений не затрагивает микроорганизмы, участвующие в поддержании плодородия почвы. Численность микроскопических грибов также является информативным показателем состояния почвы. Важная экологическая роль микромицетов – минерализации органических веществ, однако в их сообществе определенную долю занимают фитопатогенные виды, вызывающие заболевания у высших растений. В почве могут обнаруживаться и оппортунистические микромицеты, вызывающие заболевания человека и животных. Водный раствор кожных выделений в малых концентрациях 1% и 10% от полученного матричного раствора стимулировал рост мицелиальных грибов. При дальнейшем увеличении содержания секретов в растворе (до 25%-50%), которым увлажнялась почва, достоверного ингибирующего влияния на данную группу микроорганизмов выявлено не было. Однако при обработке образцов почвы матричным раствором происходило снижение численности микромцетов на 43% по сравнению с таковым показателем в контрольном варианте (рис. 2). Биохимические исследования обработанной почвы показали, что водный раствор кожных выделений оказывает влияние на показатели активности каталазы и дегидрогеназы. Каталаза широко представлена в клетках живых организмов, в том числе микроорганизмов. Высокую каталазную активность проявляет и почва. Роль каталазы заключается в том, чтобы разрушать токсичную для организмов перекись водорода [6]. Незначительное ингибирующее влияние на активность каталазы оказали обработки почвы матричным и 50%-ным раствором, при которых наблюдалось уменьшение активности фермента в 1,8 и 1,6 раза соответственно. Полученные результаты свидетельствует о том, что наличие данных кожных выделений в среде не будет сильно препятствовать разложению перекиси водорода в почве.

Рис. 2. Изменение численности мицелиальных грибов

при обработке водным раствором кожных выделений Rana ridibunda.

    Однако на активность дегидрогеназы внесение в почву водного раствора кожных выделений оказывало значительный угнетающий эффект, который проявлялся уже при самом малом содержании секретов озерной лягушки в растворе, вызывая снижение ферментативной активности в 4 раза по сравнению с контролем. Максимальный ингибирующий эффект отмечался при обработке почвы 50% раствором матричной суспензии, активность снизилась в 12 раз. В остальных вариантах опыта достоверной разницы между активностью фермента и содержанием в среде секретов не отмечалось.

   Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о наличии антимикробных и антифунгицидных свойств водного раствора кожных выделений Rana ridibunda в отношении почвенных микроорганизмов, однако для более явного их проявления следует использовать насыщенные растворы. Также выделения амфибии оказали ингибирующее действие на окислительно-восстановительные почвенные ферменты, продуцентами которых являются в первую очередь бактерии и микромицеты. Однако требуются дальнейшие исследования по изучению влияния кожных выделений амфибий на конкретные виды фитопатогенов.

Литература

1. Орлов Б. Н., Гелашвили Д. Б., Ибрагимов А. К. Ядовитые животные и растения. – М.: Высшая школа, 1990. – 272с.

2. Mangoni M. L., Miele R. T., Renda G., Barra D., Simmaco M. The synthesis of antimicrobial peptides in the skin of Rana esculenta is stimulated by microorganisms // FASEB J.- 2001. – Vol.15.- P.1431–1432.

3. Yoshikawa T. T. Antimicrobial resistance and aging: beginning of theend of the antibiotic era? // J. Am. Geriatr. Soc. – 2002. – Vol. 50. – P.226 – 229.

4. Валуев В.А. Влияние экзометаболитов озёрной лягушки Rana ridibunda на обработанное 0,1% хлором зерно пшеницы // Сборник материалов международной научнопрактической конференции “Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития ‘2013”. – Вып. 1, Том 38. – Одесса, 2013. – С. 38-40.

5. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: Изд-во МГУ, 1991. – 304 с.

6. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. – М.: Наука – 2005. – 252с.