Отправить статью по E-mail 
Экологическое разнообразие некоторых ресурсных лекарственных грибов рода Pleurotus Новосибирской области
- Авторы: Власенко В.А.1, Асбаганов С.В.1, Власенко А.В.1
-
Учреждения:
- Центральный сибирский ботанический сад СО РАН
- Выпуск: Том 8, № 4 (2019)
- Страницы: 34-38
- Раздел: Общая биология
- URL: https://snv63.ru/2309-4370/article/view/34453
- DOI: https://doi.org/10.17816/snv201984106
- ID: 34453
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Выявлены особенности субстратной специализации и распределения по типам местообитаний биотехнологически ценного ресурсного лекарственного вида грибов Pleurotus pulmonarius в Новосибирской области. Показано распределение вида по лиственным и хвойным породам деревьев, в связи с субстратной приуроченностью, распределение по типам местообитаний, сезонные особенности формирования плодоношений. Изученный вид приурочен преимущественно к лиственным породам деревьев, на хвойных он отмечен единственный раз на Abies sibirica. В целом, P. pulmonarius отмечен на 5 породах лиственных деревьев, из которых большинство образцов собрано на Betula pendula и Populus tremula, реже гриб встречается на Sorbus sibirica, Populus sp., Acer negundo, Tilia cordata, Salix alba. Чаще всего P. pulmonarius развивается в зональных мелколиственных и смешанных лесах, реже отмечается в поймах рек и прирусловых сообществах. Довольно часто гриб обнаруживается в искусственных посадках, где он является одним из наиболее часто встречающихся дереворазрушающих грибов антропогенных местообитаний. Плодоношение P. pulmonarius в Новосибирской области происходит с мая по октябрь, с пиком активности в конце лета – начале осени (август – сентябрь).
Полный текст
Актуальность
Грибы имеют огромное значение в природе и жизни человека. Например, ксилотрофные грибы образуют экологические ниши для обитания множества других организмов – миксомицетов, насекомых, птиц, млекопитающих. Они определяют основные параметры биологического разложения древесины. Обладая комплексом специфических ферментативных систем, грибы играют одну из главных ролей по утилизации древесины – крупнейшего резервуара биологически связанного углерода, обеспечивая тем самым круговорот веществ и трансформацию энергии в лесных экосистемах. Сообщества дереворазрушающих грибов являются обязательным элементом сообществ древесных и кустарниковых растений, объективно отражают общие закономерности развития леса и его состояние. Некоторые виды являются возбудителями стволовых и корневых гнилей древесных растений, принося тем самым значительный вред лесному хозяйству. Домовые грибы способны за короткое время разрушать деревянные строения [1].
С точки зрения пользы для человека грибы становятся все более важным компонентом в диете из-за их питательных характеристик. Высокое содержание белка, необходимых питательных веществ и низкое содержание калорий делают их отличной пищей. Помимо использования в качестве источника пищи, грибы применяются как полезные для здоровья пищевые добавки [2; 3].
Базидиомицеты содержат широкий спектр различных лекарственных веществ, такие как полисахариды, органические кислоты, липиды, стероиды, тетрациклические тритерпены, которые представляют интерес для медицинского использования [4–6].
Экстракты из грибов показывают разную степень биологической активности. Это может быть связано как с биологическими особенностями конкретных штаммов грибов изученных видов, так и с их экологическими особенностями – известно, что при выращивании грибов на различных субстратах содержание биоактивных компонентов может отличаться.
В настоящем исследовании мы провели анализ экологического разнообразия ресурсного лекарственного вида грибов – P. pulmonarius Новосибирской области с целью выявления экологических закономерностей распределения данного вида по типам субстратов и местообитаний в Новосибирской области.
В настоящее время все еще остается малоизученной экология данного вида, особенно в лесах лесостепной зоны юга Западно-Сибирской равнины. В связи с этим изучение особенностей распределения данного вида по типам субстратов и местообитаний является актуальным, данная работа призвана частично восполнить имеющиеся пробелы. Полученные в процессе работы данные по экологии вида будут полезны специалистам в области микробиологии и биотехнологии для поиска высокопродуктивных штаммов P. pulmonarius.
Объект исследования
Род вешенка – Pleurotus включает некоторые наиболее популярные съедобные грибы благодаря их благоприятным органолептическим и лекарственным свойствам, быстрому росту при их культивировании и нетребовательным условиям выращивания [7]. Плевротоидные грибы можно культивировать на широком разнообразии продуктов агролесоводства, сорняках и отходах для производства продуктов питания, кормов, ферментов и лекарственных соединений [8–10].
Виды рода Pleurotus использовались людьми во всем мире из-за их питательной ценности, лечебных свойств и других полезных эффектов. Вешенки являются хорошим источником пищевых волокон и других ценных питательных веществ. Они также содержат ряд биологически активных соединений с терапевтической активностью [11].
Вешенки обладают лечебными свойствами, содержащиеся в них полисахариды проявляют высокий противоопухолевый, антиоксидантный, иммуномодулирующий, противовирусный и другие эффекты [12].
В природе вешенки широко распространены и развиваются в качестве сапротрофов или факультативных ксилосапротрофов многих пород древесных растений, чаще всего лиственных, но могут расти и на хвойных. В городских посадках P. pulmonarius является одним из самых часто встречающихся видов грибов, развивается на пнях, сухостое или на старых ослабленных деревьях.
Материалы и методика исследований
Цель работы – изучить экологическое разнообразие ресурсного лекарственного вида P. pulmonarius Новосибирской области, провести анализ субстратной приуроченности и распределения по типам местообитаний.
Район исследования расположен в Азиатской части России и находится в пределах трех природных зон – таежной, лесостепной и степной.
Плодовые тела грибов собирали в процессе экспедиционных исследований в Новосибирской области. Кроме естественных лесных сообществ были также обследованы антропогенные местообитания, с представленными в них искусственными насаждениями и остатками естественных растительных сообществ в пределах г. Новосибирска.
Высушенные образцы были сохранены в гербарии. Информация по субстратной приуроченности и местообитаниям грибов была занесена в базу данных Excel и использована в настоящем исследовании.
Для корректного проведении анализа экологического разнообразия было необходимо провести точную идентификации видовой принадлежности образцов грибов. В связи с тем, что виды рода Pleurotus отличаются широким диапазоном морфологической изменчивости, для идентификации были применены методы молекулярно-генетических исследований.
Фрагмент грибковых плодовых тел (50 мкг) гомогенизировали в 300 мкл лизирующего буфера и использовали экстракт ДНК с помощью набора NucleoSpin Plant II. Область рДНК ITS1–5.8S-ITS2 была амплифицирована с помощью ПЦР с праймерами ITS1F и ITS4B. Для ПЦР использовали ДНК-полимеразу HS Taq («Евроген», Москва). ПЦР проводили в термоциклере C1000 (Bio-Rad, США). Результаты ПЦР проверяли в Gel Doc XR + Imager (Bio-Rad, США). Секвенирование ампликонов ДНК проведено в ЦКП Геномика СО РАН (Новосибирск, Россия).
Для молекулярно-генетических исследований были отобраны 7 образцов, включая 2 образца, с нетипичными для P. pulmonarius морфотипами (NSK 1014216, NSK 1014217).
В результате мы получили 7 новых последовательностей для региона ITS1–5.8S-ITS2 для изученных нами образцов плодовых тел грибов рода Pleurotus. Дополнительные 8 ITS последовательностей видов рода Pleurotus были отобраны нами на основе результатов BLAST анализа и получены из GenBank (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank).
Итоговый набор данных состоял из 15 последовательностей ITS. Обзор всех таксонов и последовательностей, используемых для реконструкции дерева, включая названия видов, гербарные образцы / штаммы и номера доступа Genbank, приведенные в табл. 1.
Таблица 1 – Последовательности, использованные при выравнивании
Виды | Гербарный образец / Культура | Номер Genbank |
Pleurotus cf. pulmonarius | NSK 1014216 | MN179415 |
Pleurotus cf. pulmonarius | NSK 1014217 | MN179416 |
Pleurotus pulmonarius | NSK 1014218 | MN179417 |
Pleurotus pulmonarius | NSK 1014214 | MN179418 |
Pleurotus pulmonarius | NSK 1014279 | MN179419 |
Pleurotus pulmonarius | NSK 1014280 | MN179420 |
Pleurotus pulmonarius | NSK 1014215 | MN179421 |
Pleurotus pulmonarius | FPPMK-L | JX429930 |
Pleurotus pulmonarius | ATCC 62887 | JX535494 |
Pleurotus pulmonarius | UNIP30 | KT273376 |
Pleurotus pulmonarius | DMRP-10 | MG819729 |
Pleurotus ‘sajor-caju’ | H-1 | JQ837470 |
Pleurotus cf. eryngii | C1 | FJ514549 |
Pleurotus ostreatus | 6689 | AY450345 |
Pleurotus populinus | 9936 | AY450346 |
Нуклеотидные последовательности ITS выравнивали с использованием метода ClustalW [13]. в MEGA 7 [14]. Реконструкция филогении была сделана с использованием метода UPGMA [15]. Процент дублирующих деревьев, в которых связанные таксоны, сгруппированные вместе в тесте начальной загрузки (100 повторов), показаны рядом с ветвями. Эволюционные расстояния были рассчитаны с использованием метода максимального составного правдоподобия [16] и выражены в единицах количества базовых замен на сайте. Различия в смещении состава между последовательностями были рассмотрены в эволюционных сравнениях [17]. Все неоднозначные позиции были удалены для каждой пары последовательностей (опция парного удаления). Всего в итоговом наборе данных было 609 позиций. Эволюционный анализ был проведен в MEGA 7.
Результаты исследования и их обсуждения
В результате исследований, проведенных в течение 2018–2019 гг. было собрано 39 образцов грибов P. pulmonarius. На основе проведенного экологического анализа выявлены особенности распределения видов по типам субстратов и местообитаниям.
Плодовые тела вида P. pulmonarius отличаются широким диапазоном морфологической изменчивости. Нами были выделены 3 основных морфотипа (рис. 1). Определенные морфологические типы плодовых тел оказались характерны для определенных пород деревьев и топических групп грибов, выделяемых на основе способа расположения плодовых тел на субстрате [18].
Морфотип 1 характеризуется практически агарикоидной жизненной формой, с отрицательно-гравитропическими плодовыми телами с длинными ножками.
Морфотип 2 характеризуется типичной плевротоидной жизненной формой с латерально-прикрепленными плодовыми телами с короткой боковой, иногда практически редуцированной ножкой.
Морфотип 3 характеризуется плевротоидной жизненной формой с латерально-прикрепленными сидячими плодовыми телами с полностью редуцированной ножкой.
На основе сравнительно-морфологического анализа плодовых тел и микроструктур некоторые из изученных образцов были отнесены нами к Pleurotus ostreatus. Но проведенный молекулярно-филогенетический анализ показал, что все изученные образцы рода Pleurotus Новосибирской области относятся к P. pulmonarius (рис. 2).
Рисунок 1 – Морфотипы Pleurotus pulmonarius Новосибирской области, характерные для конкретных субстратов – пород древесных растений. 1, 2 – отмечен на Betula pendula, Populus tremula. 3, 4 – отмечен на Sorbus sibirica, Betula pendula, Populus tremula, Tilia cordata, Acer negundo, Abies sibirica. 5, 6 – отмечен на Populus sp., Salix alba
Рисунок 2 – Дерево UPGMA на основе ITS-последовательностей, показывающее филогенетические связи P. pulmonarius из Новосибирской области с другими родственными видами рода Pleurotus
Выводы
P.pulmonariusразвивается на древесине, поэтому главным фактором, лимитирующим распространение вида, является субстрат. Субстратная приуроченность данного вида связана с широким спектром пород деревьев, что характеризует его как трофически-пластичного.
Анализ распределения вида P. pulmonarius по типам субстрата показал, что данный гриб приурочен преимущественно к лиственным породам деревьев, единственный раз на хвойных в изученном регионе вид отмечен на Abies sibirica. Наиболее часто вид встречается на лиственных деревьях.
В целом, P. pulmonarius отмечен на 5 породах лиственных деревьев, из которых большинство образцов собрано на Betula pendula (отмечен 16 раз), Populus tremula (отмечен 8 раз), Sorbus sibirica (отмечен 6 раз), Populus sp (отмечен 3 раза), Acer negundo (отмечен 2 раза), Tilia cordata (отмечен 2 раза), Salix alba (отмечен 1 раз).
Анализ распределения вида P. pulmonarius по типам местообитаний показал, что наиболее частая встречаемость P. pulmonarius характерна для смешанных березово-сосновых (отмечен 8 раз), березовых (отмечен 8 раз), осиновых (отмечен 8 раз) лесов. Изредка гриб отмечается в поймах рек и прирусловых сообществах (отмечен 2 раза). Довольно часто гриб обнаруживается в искусственных посадках – ботанические сады и в городские насаждения, где он характеризуется частой встречаемостью (отмечен 13 раз). При анализе была учтена встречаемость вида за 2-летний период исследований во всех естественных местообитаниях гриба на территории Новосибирской области, а также во всех антропогенных местообитаниях на территории г. Новосибирска, за весь период плодоношения вида.
Фенологический анализ показал, что плодоношение P. pulmonarius в Новосибирской области происходит с мая по октябрь. При этом наиболее активно P. pulmonarius плодоносит в конце лета – начале осени. Наиболее часто данный вид отмечается в сентябре (отмечен 14 раз) и августе (отмечен 12 раз). Реже гриб отмечается в июле (отмечен 4 раза), в октябре (отмечен 3 раза), июне (отмечен 2 раза) и в мае (отмечен 1 раз).
Об авторах
Вячеслав Александрович Власенко
Центральный сибирский ботанический сад СО РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: vlasenkomyces@mail.ru
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории низших растений
Россия, НовосибирскСергей Валентинович Асбаганов
Центральный сибирский ботанический сад СО РАН
Email: cryonus@mail.ru
кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории интродукции пищевых растений
Россия, НовосибирскАнастасия Владимировна Власенко
Центральный сибирский ботанический сад СО РАН
Email: anastasiamix81@mail.ru
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории низших растений
Россия, НовосибирскСписок литературы
- Vlasenko V.A. Substrate specialization of Wood-decay Aphyllophoroid fungi in the pine forest of the Right Riverside of the Ob Headwaters // Contempor. Prob. Ecol. 2009. Vol. 2, № 6. P. 620–624.
- Barros L., Baptista P., Correia D.M., Morais J.S., Ferreira I.C.F.R. Effects of conservation treatment and cooking on the chemical composition and antioxidant activity of Portuguese wild edible mushrooms // J. Agric. Food Chem. 2007. Vol. 55. P. 4781–4788.
- Ogbe A.O., Mgbojikwe L.O., Owoade A.A., Atawodi S.E., Abdu P.A. The effect of a wild mushroom (Ganoderma lucidum) supplementation as feed on the immune response of pullet chickens to Infectious Bursal Disease Vaccine // EJEAFChe. 2008. Vol. 7. P. 2844–2855.
- Lindequist U., Niedermeyer T.H.J., Jülich W.D. The pharmacological potential of mushrooms // Evid. Based. Complement. Alternat. Med. 2005. Vol. 2, № 3. P. 285–299.
- Wasser S.P. Medicinal mushroom science: history, current status, future trends, and unsolved problems // Int. J. Med. Mushr. 2010. Vol. 12. P. 1–16.
- Teplyakova T.V., Psurtseva N.V., Kosogova T.A., Mazurkova N.A., Khanin V.A., Vlasenko V.A. Antiviral activity of polyporoid mushrooms (higher basidiomycetes) from Altai Mountains (Russia) // Int. J. Med. Mushr. 2012. Vol. 14, № 1. P. 37–45.
- Gregori A., Svagelj M., Pohleven J. Cultivation techniques and medicinal properties of Pleurotus spp. Food Technol. Biotechnol. 2007. Vol. 45, № 3. P. 238–249.
- Isikhuemhen O.S., Nerud F., Vilgalys R. Cultivation studies on wild and hybrid strains of Pleurotus tuber-regium (Fr.) Sing. on wheat straw substrate // World J. Microbiol. Biotechnol. 2000. Vol. 16. P. 431–435.
- Stamets P. Growing gourmet and medicinal mushrooms. Ten Speed Press Berkeley USA. 2000. 554 p.
- Das N., Mukherjee M. Cultivation of Pleurotus ostreatus on weed plants // Bioresour. Technol. 2007. Vol. 98. P. 2723–2726.
- Çaglarırmak N. The nutrients of exotic mushrooms (Lentinula edodes and Pleurotus species) and an estimated approach to the volatile compounds // Food Chem. 2007. Vol. 105. P. 1188–1194.
- Vlasenko V.A., Vlasenko A.V. Antiviral activity of fungi of the Novosibirsk Region: Pleurotus ostreatus and P. pulmonarius (Review) // BIO Web Conf. 2018. Vol. 11. All-Russia Scientific-Practical Conference «Prospects of Development and Challenges of Modern Botany». P. 1–4. doi: 10.1051/bioconf/20181100044.
- Higgins D., Thompson J., Gibson T., Thompson J.D., Higgins D.G., Gibson T.J. CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice // Nucleic Acids Res. 1994. Vol. 22. P. 4673–4680.
- Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across computing platforms // Molecular Biology and Evolution. 2018. Vol. 35. P. 1547–1549.
- Sneath P.H., Sokal R.R. Numerical Taxonomy. San Francisco: Freeman, 1973. 573 p.
- Tamura K., Nei M., Kumar S. Prospects for inferring very large phylogenies by using the neighbor-joining method // Proceedings of the National Academy of Sciences (USA). 2004. Vol. 101. P. 11030–11035.
- Tamura K., Kumar S. Evolutionary distance estimation under heterogeneous substitution pattern among lineages // Molecular Biol. Evolution. 2002. Vol. 19. P. 1727–1736.
- Vlasenko V.A. Ecological characteristics of Bracket Fungi in the forest steppe of Western Siberia // Contempor. Probl. Ecol. 2013. Vol. 6, № 4. P. 390–395.
Дополнительные файлы
