In vitro assessment of ligninolytic and cellulolytic activities for 14 Agaricomycetes species, new to Bryansk Oblast (European Russia)

Ксилотрофные базидиальные грибы занимают уникальное место в функциональной структуре лесных экосистем, поскольку, с одной стороны, обладают обширным комплексом ферментов, участвующих в модификации и деградации лигнина, а с другой стороны, синтезируют ферменты, способные разлагать целлюлозу. В этом отношении широко известны две группы дереворазрушающих грибов - грибы бурой гнили, продуцирующие целлюлолитические ферменты, и грибы белой гнили, обладающие не только целлюлазами, но и лигнинолитическими окислительными ферментами. В настоящее время активно изучаются физиология, биохимия и генетика базидиальных грибов. Благодаря интенсивному развитию биоинформационных ресурсов анализируются транскриптомы, протеомы и секретомы высших грибов. На всех трех уровнях изучаются как биохимические механизмы деградации базидиомицетами различных древесных пород, так и выявляется спектр ферментов лигноцеллюлолитического комплекса, участвующих в этих процессах. Однако, несмотря на выявленные общие закономерности, конкретный механизм разрушения древесины определяется индивидуальными особенностями ферментных систем грибов, участвующих в этом процессе. Спрос на ферменты лигноцеллюлозного комплекса для целей биотехнологии продолжает неуклонно расти, поскольку помимо способности модифицировать сложные органические полимеры эти ферменты разлагают широкий спектр субстратов как природного, так и антропогенного происхождения. В настоящее время продолжается поиск новых биотехнологически перспективных продуцентов лигниназ и целлюлаз, обладающих высоким биодеградационным потенциалом. В данной работе представлены сведения о 14 новых для Брянской области видах ксилотрофных базидиомицетов, в том числе малоизвестных видах Conferticium ravum, Phlebia tremelloidea, Physisporinus crocatus и информация о занимаемых древесных субстратах и местообитаниях на территории государственного природного заповедника «Брянский лес», а также данные об общем распространении и находках этих видов в соседних регионах. Среди древесных субстратов для выявленных видов деревообитающих грибов отмечены основные лесообразующие породы - Betula pendula, Picea abies, Pinus sylvestris, Populus tremula, Quercus robur. Большинство культур грибов получено из базидиоспор и базидиом, собранных на древесине хвойных пород. Гербарные образцы идентифицированных видов каталогизированы и хранятся в Микологическом гербарии Ботанического института им. В. Л. Комарова РАН (LE), а штаммы грибов депонированы в Коллекции культур базидиомицетов Ботанического института им. В.Л. Комарова (LE-BIN, Санкт-Петербург, Россия). Все собранные образцы и чистые культуры изученных афиллофороидных грибов определены и верифицированы на основе как микроскопических признаков, так и молекулярно-генетических данных. Для 16 штаммов дереворазрушающих грибов дана физиолого-биохимическая характеристика, включающая оценку скорости их роста и выявление ферментативной активности методом экспресс-скрининга. Линейную скорость роста определяли путем культивирования чистых культур на стандартной среде MEA. Активность лигнинолитических и целлюлолитических ферментных комплексов регистрировали с помощью метода, широко применяемого для первичного биохимического скрининга штаммов во многих мировых коллекциях культур. Для выявления окислительной активности ферментов использовали агаризованную среду, содержащую ABTS (2,2'-азинобис 3-этилбензотиазолин-6-сульфокислота), а целлюлазную активность изучали на ага-ризованной среде с добавлением карбоксиметилцеллюлозы. Штамм LE-BIN 4006 Phlebia tremelloidea показал высокий лигнинолитический и целлюлолитический потенциал и быструю скорость роста колоний. Этот штамм может быть рекомендован для дальнейшего биотехнологического использования. Штаммы LE-BIN 4422 Emmia latemarginata и LE-BIN 3999 Phanerochaete livescens продемонстрировали высокую активность ферментов целлюлолитического комплекса, несмотря на среднюю скорость роста колоний и среднюю активность окислительных ферментов. Таким образом, на основе результатов скрининга выявлены три штамма грибов из порядка Polyporales, представляющие практический интерес для использования в биотехнологических процессах делигнификации и ремедиации. Показана значимость скрининговых исследований активных продуцентов ферментов не только среди широко распространенных таксонов, но и за счет включения редких и малоизученных видов грибов. Авторы выражают признательность заместителю директора государственного природного заповедника «Брянский лес» Елене Федоровне Ситниковой за помощь в организации полевых исследований. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ключевые слова

Авторы

Ссылки