Preview

Юг России: экология, развитие

Расширенный поиск

Влияние антибиотиков на целлюлозолитическую и нитрифицирующую активности серой лесной почвы

https://doi.org/10.18470/1992-1098-2020-4-52-62

Полный текст:

Аннотация

Цель. Исследование влияния антибиотиков разных групп: тилозина, окситетрациклина и бензилпенициллина на потенциальную нитрифицирующую и целлюлозолитическую активности серой лесной почвы методами модельных лабораторных исследований.
Материал и методы. Объект исследования - окультуренная серая лесная среднесуглинистая почва. Исследование осуществлялось путем проведения модельных лабораторных экспериментов. Анализируемые образцы инкубировались при 27°C в отсутствие освещения в течение 30 суток, затем определялась целлюлозолитическая активность (аппликационным методом) и нитрифицирующая активность (потенциометрическим методом). Был установлен таксономический состав бактериального сообщества исследуемой почвы на основании анализа ампликонных библиотек фрагментов рибосомальных оперонов методом высокопроизводительного секвенирования генов 16S рРНК.
Результаты. Наибольшее число нитрифицирующих организмов исследуемой почвы - археи семейства Nitrososphaeraceae, являющиеся автотрофными окислителями аммония. Наиболее устойчивой к воздействию использованных антибиотиков являлась целлюлозолитическая активность, которая подавлялась только при добавлении тилозина и его смеси с окситетрациклином. Нитрифицирующая активность почвы изменялась в зависимости от состава и концентрации вносимых препаратов, наибольшее ингибирующее воздействие оказал тилозин. Смеси антибиотиков незначительно усиливали процесс нитрификации при 50-100 мг/кг, и подавляли в диапазоне 150-700 мг/кг.
Выводы. Попадая в почву, исследуемые антибиотики способны как стимулировать, так и ингибировать ферментативные процессы. Наибольшее воздействие оказывают смеси антибиотиков в сравнении с их индивидуальным внесением. В среднесуглинистой серой лесной почве присутствие антибиотиков более опасно для нитрифицирующей активности.

Об авторах

Т. А. Трифонова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых
Россия

Татьяна А. Трифонова - доктор биологических наук, профессор факультета Почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова; заведующий кафедрой биологии и экологии, Заслуженный деятель науки РФ, ВлГУ им. А.Г. и Н.Г. Столетовых.
119991 Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12.
Тел. +79107712442



А. Г. Космачева
Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых
Россия

Анастасия Г. Космачева.

Владимир.



С. М. Чеснокова
Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых
Россия

Светлана М. Чеснокова.

Владимир.



Список литературы

1. Grenni P., Ancona V., Caracciolo A.B. Ecological effects of antibiotics on natural ecosystems: A review // Microchemical Journal. 2018. V. 136. P. 25-39. DOI: 10.1016/j.microc.2017.02.006

2. Cycon M., Mrozik A., Piotrowska-Seget Z. Antibiotics in the Soil Environment—Degradation and Their Impact on Microbial Activity and Diversity // Front Microbiol. 2019. V. 10. 338 p. DOI: 10.3389/fmicb.2019.00338

3. van de Vijver L., Verwer C., Smolders G., Hospers-Brands M., van Eekeren N. The cycle of veterinary antibiotics in the ecosystem. Louis Bolk Institute. 2016. 31 P.

4. Акименко Ю. В., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Влияние загрязнения антибиотиками на биологические свойства чернозема обыкновенного: монография. Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2015. 154 c.

5. Акименко Ю.В., Чувараева О.В., Колесников С.И., Казеев К.Ш, Минникова Т.В. Оценка экологического состояния основных почв юга России в условиях загрязнения антибиотиками: монография. Ростов-на-Дону, Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2019. 114 c.

6. Зинченко М.К. Ферментативные процессы в серых лесных почвах Верхневолжья. Суздаль. И.: ПреСсто. 2019. 140 с.

7. Наплекова Н.Н. Метаболиты аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов и их роль в почвах / Под ред. Р. А. Цильке. Новосибирск: Новосибирский государственный аграрный университет, 2010. 228 c.

8. Трифонова Т.А., Чеснокова С.М., Космачева А.Г. Оценка влияния антибиотиков ампициллина и тилозина на ферментативную активность дерновоподзолистой почвы и их токсичности для культурных растений // Теоретическая и прикладная экология. 2020. N 2. С. 150-156. DOI: 10.25750/19954301-2020-2-150-156

9. Космачева А.Г. Оценка влияния антибиотиков бензилпенициллина, окситетрациклина и тилозина на каталазную активность дерново-подзолистой и серой лесной почв // Грани познания. 2019. N 6 (65). С. 79-83. URL: http://grani.vspu.ru/jurnal/70 (дата обращения: 15.05.2020)

10. Cui H., Wang S-P., Fu J., Zhou Z-Q., Zhang N., Guo L. Influence of ciprofloxacin on microbial community structure and function in soils // Biology and Fertility of Soils. 2014. V. 50. P. 939-947. DOI: 10.1007/s00374-014-0914-y

11. Hammesfahr U., Kotzerke A., Lamshoft M., Wilke B-M., Kandeler E., Thiele-Bruhn S. Effects of sulfadiazinecontaminated fresh and stored manure on a soil microbial community // European Journal of Soil Biology. 2011. V. 47. Iss. 1. P. 61-68. DOI: 10.1016/j.ejsobi.2010.10.004

12. Kotzerke A., Sharma S., Schauss K., Heuer H., Thiele-Bruhn S., Smalla K., Wilke B-M., Schloter M. Alterations in soil microbial activity and N-transformation processes due to sulfadiazine loads in pig-manure // Environmental Pollution. 2008. V. 153. Iss. 2. P. 315322. DOI: 10.1016/j.envpol.2007.08.020

13. Toth J. D., Feng Y., Dou Z. Veterinary antibiotics at environmentally relevant concentrations inhibit soil iron reduction and nitrification // Soil Biology & Biochemistry. 2011. V. 43. Iss. 12. P. 2470-2472. DOI: 10.1016/j.soilbio.2011.09.004

14. Kotzerke A., Fulle M., Sharma S., Kleineidam K., Welzl G., Lamshoft M., Schloter M., Wilke B-M. Alterations in total microbial activity and nitrification rates in soil due to amoxicillin-spiked pig manure // J. Plant Nutr. Soil Sci. 2011. V. 174. Iss. 1. P. 56-64. DOI: 10.1002/jpln.200900210

15. Katipoglu-Yazan T., Pala-Ozkok I., Ubay-Cokgor E., Orhon D. Acute impact of erythromycin and tetracycline on the kinetics of nitrification and organic carbon removal in mixed microbial culture // Bioresource Technology. 2013. V. 144. P. 410-419. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.06.121

16. Halling-S0rensen B. Inhibition of Aerobic Growth and Nitrification of Bacteria in Sewage Sludge byAntibacterial Agents // Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2001. V. 40. P. 451-460. DOI: 10.1007/s002440010197

17. Campos J.L., Garrido J.M., Mendez R., Lema J.M. Effect of Two Broad-Spectrum Antibiotics on Activity and Stability of Continuous Nitrifying System // Applied Biochemistry and Biotechnology. 2001. V. 95. P. 1-10. DOI: 10.1385/ABAB:95:1:01

18. Mehta A., Chopra S., Mehta P. Antibiotic inhibition of pectolytic and cellulolytic enzyme activity in two Fusarium species // Mycopathologia. 1994. V. 124 (3). P. 185-188. DOI: 10.1007/BF01103736

19. Герасимова М.И., Красильников П.В. Мировая реферативная база почвенных ресурсов 2014. Международная система почвенной классификации для диагностики почв и создания легенд почвенных карт. Исправленная и дополненная версия 2015. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. Рим, 2018. 216 с.

20. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. Ростов н/Д.: Изд-во РГУ, 2003. 216 с.

21. Основные микробиологические и биохимические методы исследования почвы: методические рекомендации. Под ред. Возняковской Ю.М. Л.: ВНИИСХМ, 1987. 47 с.

22. Anderson B., de Peyster A., Gad S.C., Hakkinen P.J.B., Kamrin M., Locey B., Mehendale H.M., Pope C., Shugart L., Wexler P. Encyclopedia of Toxicology, Four-Volume Set: Encyclopedia of toxicology, Second Edition.. Academic Press, 2005. 2000 p.

23. Химическая энциклопедия: в 5 т. гл. ред. Н.С. Зефиров. М.: Большая Российская энциклопедия, Т. 4: Пол-Три. 1995. С. 103-104.

24. Умаров М.М., Кураков А.В., Степанов А.Л. Микробиологическая трансформация азота в почве. М.: ГЕОС, 2007. 138 с.


Для цитирования:


Трифонова Т.А., Космачева А.Г., Чеснокова С.М. Влияние антибиотиков на целлюлозолитическую и нитрифицирующую активности серой лесной почвы. Юг России: экология, развитие. 2020;15(4):52-62. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2020-4-52-62

For citation:


Trifonova T.A., Kosmacheva A.G., Chesnokova S.M. Effect of antibiotics on the cellulolytic and nitrification activity of gray forest soil. South of Russia: ecology, development. 2020;15(4):52-62. (In Russ.) https://doi.org/10.18470/1992-1098-2020-4-52-62

Просмотров: 90


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1992-1098 (Print)
ISSN 2413-0958 (Online)