Антибиотическое действие экстракта лишайника Hypogymnia physodes

Министерство  образования Республики Беларусь

 

Учреждение образования

«Гомельский государственный  университет 

имени Франциска Скорины»

 

Биологический факультет

Кафедра ботаники и физиологии растений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Антибиотическое действие экстракта 
лишайника Hypogymnia physodes

 

 

Курсовая работа

 

 

 

 

 

 

Исполнитель

студентка группы Б-31  _____________________ Н.Г. Дейчик

 

Научный руководитель

к.б.н., доцент   _____________________ О.М. Храмченкова

 

 

 

 

 

 

 

Гомель 2013

 

Реферат

 

Курсовая работа 40 страниц, 26 рисунков, 3 таблиц, 52 источников

Ключевые слова: сосна, сосняки, лишайник, лишайниковые вещества, вторичные метаболиты, гипогимния, экстракты.

 

Объектом исследования являлись слоевища листоватого лишайника Hypogymnia physodes (L.) Nyl.

Целью исследований явилось изучение антибиотических свойств экстрактов слоевищ листоватого лишайника Hypogymnia physodes.

Методы  исследования: Слоевища лишайника измельчали с использованием шаровых мельниц. Размер частиц составил 5 – 20 мкм. Для испытания использовали свежее молоко и отвар сенной палочки.

Отвар готовили следующим  образом: конические колбы на 100 – 150 мл заранее проваривают, кипятя в  них воду 15 – 20 мин. Сено из разнотравья  мелко нарезают и помещают в колбу  объемом 500 мл, заполняя ее на 1/4 объема, добавляют щепотку мела и кипятят 15 – 20 мин, пока среда не приобретает цвет настоя крепкого чая.

Всего было заложено 9 вариантов  опыта с каждой из исследуемых  сред: ацетоновый экстракт, полученный в аппарате Сокслета; ацетоновый экстракт, полученный на аппарате для встряхивания; карбонатный экстракт, полученный на аппарате для встряхивания; водный экстракт, полученный при охлаждении раствора на аппарате для встряхивания; водный экстракт, полученный с использованием заморозки раствора на аппарате для встряхивания; толуоловый экстракт, полученный на аппарате для встряхивания; измельченные слоевища лишайника; измельченные слоевища лишайника после экстрагирования вторичных метаболитов в аппарате Сокслета; контрольный раствор без добавления экстракта.

Результаты  исследований: Развитие молочнокислых бактерий было отмечено во всех пробах на вторые сутки эксперимента. На четвертые сутки появились признаки роста грибов в пробах с измельченными слоевищами лишайника как до, так и после экстрагирования вторичных метаболитов в аппарате Сокслета. Развитие сенной палочки было отмечено на 6-е сутки во всех пробах. На четвертые сутки появились признаки роста грибов в пробах с измельченными слоевищами лишайника как до, так и после экстрагирования вторичных метаболитов в аппарате Сокслета, а также в пробах с карбонатным, толуоловым экстрактами и в контрольной пробе. На пятые сутки в сенном отваре наблюдались признаки роста грибов в пробах с ацетоновым экстрактом, полученным в аппарате Сокслета и в водном экстракте, полученном с использованием заморозки раствора на аппарате для встряхивания.

Таким образом, экстракты, полученные с помощью примененных нами методик, не оказали антибиотического воздействия  на молочнокислые бактерии и сенную палочку.

Содержание

 

 

 

 

 

Введение

 

Лес является одной  из основ хозяйственной деятельности человека, источником получения материальных ресурсов (древесины, пищевых, лекарственных и технических, продукции охотничьего промысла), базой для развития лесного хозяйства, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, отдыха и туризма, других отраслей экономики.

По данным Министерства лесного хозяйства, на долю сосновых, березовых и еловых лесов приходится более 80 % лесного фонда Беларуси.

Известно, что на стволах и ветвях сосен, берез и елей доминирует макролишайник Hypogymnia physodes.

Известно, что в талломах Hypogymnia physodes содержатся лишайниковые вещества, которые проявляют антибиотическую, противовирусную, фунгицидную, инсектицидную, противоопухолевую, антимутагенную и цитотоксическую активность.

В связи с  вышесказанным представляется актуальным изучение антибиотических свойств экстрактов лишайника Hypogymnia physodes.

Целью исследований явилось изучение антибиотических свойств экстрактов слоевищ листоватого лишайника Hypogymnia physodes.

Практическое  значение работы заключается в том, что полученные данные были использованы при выполнении ГБЦМ 11-26 «Ресурсный и экологический потенциал сосновых лесов восточной части Белорусского Полесья в условиях глобальных изменений климата». Результаты исследований могут быть применены при преподавании биологических дисциплин, организации работы ботанического кружка.

 

 

 

1 Обзор литературы

1.1 Общая характеристика лишайников

 

Лишайники представляют собой  ассоциацию между грибом, обычно аскомицетом, но в некоторых случаях базидиомицетом, и одним (или более) фотосинтезирующим партнером – зеленой водорослью, или цианобактерией. Общее число лишайников в мире оценивается от 13 500 до 26 000 видов. Они не образуют отдельной систематической группы и в эволюционном смысле полифилетичны. Наиболее полно отражает современное понимание лишайниковых организмов определение: «Лишайник – это стабильная ассоциация микобионта и фотобионта, способная к саморегуляции». Тело лишайника принято называть слоевищем или талломом. Лишайники можно видеть на почве, стволах и ветвях деревьев, на камнях; иногда они сплошь покрывают эти субстраты. Обычно слоевище развивается на поверхности субстрата; реже оно частично или полностью погружено в субстрат, на поверхности которого в таком случае заметны только плодовые тела. Каждый таллом лишайника предстает перед нами как отдельный организм, хотя фактически такой таллом представляет собой морфологическое выражение взаимодействия двух, а то и трех организмов из разных царств органического мира (грибов, зеленых водорослей, цианобактерий) [1].

Каждому виду лишайников, за редким исключением, соответствует определенный вид водоросли, что является одним из признаков при определении лишайников. С позиций генетики и эволюции лишайники, конечно, нельзя рассматривать как индивиды. Вероятно, следует согласиться с мнением, что фактически отдельное слоевище лишайника представляет собой миниатюрную экосистему. Водоросли и цианобактерии при высвобождении из слоевища лишайника могут далее развиваться как самостоятельные организмы, тогда как грибной компонент вне лишайниковой ассоциации живет очень непродолжительное время [2].

В составе лишайников встречаются грибы, относящиеся  к трем классам. Подавляющее большинство лишайников образованы сумчатыми грибами (Ascomycota), существенно меньше видов лишайников формируют базидиальные грибы (Basidiomycota) [3].

Как известно, вегетативное тело обычных грибов, состоящее из грибных гиф и называемое грибницей или мицелием, в большинстве случаев развивается целиком внутри субстрата, а на поверхности заметны лишь плодовые тела гриба. В отличие от этого вегетативное тело лишайников, также образованное грибными гифами, целиком живет в воздушной среде (исключение составляет небольшая группа лишайников, развивающих слоевище внутри субстрата). Поэтому лишайники часто называют «воздушными грибами». В связи с этим грибные гифы, формирующие лишайниковый таллом имеют некоторые особенности [4].

 Гифы гриба, формирующие лишайник представляют собой простые или разветвленные тонкие нити (3 – 10 мкм), нарастающие верхушкой. Гифа покрыта двуслойной оболочкой, под которой находится цитоплазма. Внутренняя оболочка гифы – плазмалемма (клеточная мембрана), имеет типичное строение и состоит из билипидного слоя и белков. Наружная оболочка гифы представляет собой клеточную стенку, в составе которой имеется хитин, реже целлюлоза и пектиновые вещества. Гифы лишайниковых грибов септированы, т. е. имеют поперечные перегородки – септы. Септы нельзя считать полноценными перегородками, так как в них имеется от 1 до 3 отверстий – перфораций, через которые протягивается тончайший цитоплазматический тяж, называемый плазмодесмой. Кроме того, перфорации могут формироваться не только на поперечных перегородках гиф, но и на их продольных стенках. В результате плазмодесмами соединяются протопласты двух параллельно расположенных соседних гиф. Такие соединения принято называть анастомозами. Цитоплазма лишайниковых грибов зерниста. В вегетативных клетках почти всегда имеется одно ядро, но у некоторых видов число ядер в одном фрагменте гифы, отделенном от других септами, может достигать нескольких десятков. Данные по кариологии грибов весьма скудны. Известно, что хромосомы очень мелкие и их число варьирует у разных видов от 2 до 8. Заметны в цитоплазме вакуоли, которые имеют шаровидную, или слегка вытянутую форму [5].

Микобионт в составе лишайника формирует особые видоизменения гиф, которые можно объяснить их функциональными особенностями. Среди таких метаморфозов можно выделить жировые клетки, двигающие гифы и плектенхимы [6].

Гаустории представляют собой боковые выросты клетки гифы, достигающие протопласта клетки хозяина или проникающие в него. Обычно в клетке водоросли развивается только один гаусторий, хотя в слоевище лишайника гаусториев множество и имеются они практически во всех водорослевых клетках. Различают интрацеллюлярные и интрамембранные гаустории. Интрацеллюлярные гаустории прорывают оболочку клеток водорослей и внедряются в протопласт. Такие гаустории встречаются у накипных гомеомерных лишайников. Интрамембранные гаустории прорывают клеточную стенку водоросли, но дальше не врастают, оставаясь в оболочке клетки водоросли. Подобный тип гаусториев наиболее характерен для гетеромерных слоевищ высокоорганизованных лишайников [3].

Импрессории – боковые выросты клетки гифы, вдавливающие участок оболочки клетки хозяина. Различают интрамембранные и эпимембранные импрессории. Интрамембранные импрессории вдавливают только верхний слой оболочки водорослевой клетки, в то время как эпимембранные вдавливают и вторичные слои клеточной стенки водоросли. Интрамембранные импрессории отмечены у многих лишайников таких родов как Ephebe, Lecidea, Peltigera и другие. Эпимембранные импрессории пока известны только у представителей рода Psora [7].

Аппрессории формируются вершинами (кончиками) гиф микобионта. Они плотно прижимаются снаружи к клеточной оболочке водоросли, но никогда не проникают ни в клеточную стенку, ни в протопласт клетки-хозяина. Аппрессорий может и сам функционировать как абсорбционный орган, но чаще образует специализированные органы, такие как зенкеры, гаустории и импрессории [8].

Фотосинтезирующий автотрофный компонент лишайникового  организма называют фотобионтом. В  старой научной литературе водорослевый компонент часто называли фикобионтом. Внастоящее время известны представители 44 родов водорослей и цианобактерий, участвующих в формировании лишайников, причем некоторые существуют и в свободном состоянии, т. е. внелишайника. По своему систематическому положению лишайниковые водоросли относятся к различным отделам и даже царствам. Так, около 10 % лихенизированных аскомицетов образуют талломы совместно с цианобактериями (синезеленые водоросли) – Cyanophyta, около 80 % содержат в талломах зеленые (Chlorophyta), желтозеленые (Xanthophyta) и бурые (Phaeophyta) водоросли. Кроме того, около 3 – 4 % всех лихенизированных грибов могут образовывать ассоциации и с зелеными водорослями и с цианобактериями. Долгое время считали, что каждому виду лишайника соответствует определенный вид водоросли. Однако, как показали дальнейшие исследования, лишь очень небольшое количество водорослей способны существовать в сожительстве с грибом. Только самые неприхотливые водоросли, обладающие высокой устойчивостью к факторам внешней среды, приспособились к жизни в окружении грибных гиф. В то же время лишайниковый гриб при образовании слоевища, не проявляет избирательной способностипо отношению к водорослям [9].

 Наиболее  широко распространенным фотобионтом  лишайников является одноклеточная  зеленая хлорококковая водоросль требуксия (Trebouxia), встречающаяся у 7 – 10 тыс. видов лишайников. Требуксия очень неприхотливая водоросль и в условиях чистой культуры отличается медленным ростом и способностью развиваться при минимальном освещении. Клетки требуксии могли существовать и в полной темноте, но в таком случае они переходят к гетеротрофному питанию. Кроме требуксии из хлорококковых водорослей в талломах лишайников встречаются мирмеция (Myrmecia), псевдохлорелла (Pseudochlorella), хлорококкум (Chlorococcum), хлорелла (Chlorella), коккомикса (Coccomyxa) и др. Из улотриксовых зеленых водорослей в слоевищах лишайников были найдены представители 10 родов – цефалейрос (Cephaleuros), хлоросарцина (Chlorosarcina), коккоботрис (Coccobotrys), лептозира (Leptosira), фикопельтис (Phycopeltis), плеврококкус (Pleurococcus), стихококкус (Stichococcus), трентеполия (Trentepohlia) и др. [10].

Желтозеленые  водоросли очень редко встречаются  в лишайниковых слоевищах, лишь у  двух видов лишайников рода веррукария (Verrucaria) фотобионтом является желтозеленая водоросль гетерококкус (Heterococcus). Еще более редкими в качестве фотобионтов бывают бурые водоросли. В слоевище одного вида тогоже рода веррукария была найдена бурая водоросль петродерма (Petroderma). Среди цианобактерий наиболее обычным фотобионтом в слоевище лишайников являются представители рода носток (Nostoc) и глеокапса (Gloeocapsa). Кроме указанных родов встречаются и другие синезеленые – хлорококкус (Chlorococcus), гиелла (Hyella), калотрикс (Calothrix), дихотрикс (Dichothrix), ривулярия (Rivularia), стигонема (Stigonema) и сцитонема (Scytonema). Некоторые роды лишайников однозначны по отношению к водорослям. Так, например все виды родов пармелия (Parmelia) и кладония (Cladonia) имеют фотобионтом требуксию, а слизистые лишайники семейства коллемовых – носток. Иногда у одного и того же вида лишайников бывают обнаружены разные виды водорослей. Например, у лишайника артопирения (Artopyreniakelpii) фикобионтом могут быть водоросли гиелла, глеокапса и псевдоплеврококкус, а у листоватого лишайника солорина (Solorinasaccata) в слоевище были найдены три вида рода коккомикса [11].

Существует  взаимосвязь между географическим распространением лишайников и преобладанием  в их слоевищах определенных водорослей. В умеренных областях земного  шара около 8 % лишайников содержат цианобактерии, 9 % – нитчатые или пластинчатые зеленые водоросли и 83 % – одноклеточные зеленые водоросли [4].

 В тропиках  и субтропиках существенно возрастает количество видов, в которых в качестве фотобионта имеются нитчатые или пластинчатые водоросли типа трентеполии. Так, в тропиках около 10 % лишайников содержат в талломах синезеленые водоросли, около 45 % – нитчатые зеленые водоросли и примерно столько же – одноклеточные. Водоросли в талломе лишайника полностью или в значительной степени лишены запасов ассимиляционных продуктов – в цитоплазме их клеток отсутствуют крахмальные и цианофициновые зерна, липидные капли и гликоген [8].