Спят ли ночью почвенные бактерии и микроорганизмы?
Бактерии не спят в привычном для человека понимании этого слова, так как у них отсутствует нервная система. Однако некоторые микроорганизмы демонстрируют циркадные ритмы — эндогенные «биологические часы», которые регулируют смену интенсивности биологических процессов в зависимости от чередования дня и ночи.
Европейские микробиологи обнаружили у почвенной бактерии Bacillus subtilis способность к хранению информации о смене дня и ночи. Если содержать бактерий в условиях 24-часовых суток, то у них устанавливался суточный цикл экспрессии ytvA — белка, чувствительного к синему свету. После смены режима освещения перестройка экспрессии ytvA происходила не мгновенно: признаки предыдущего цикла «день-ночь» сохранялись еще 4-6 дней. Чем ярче был свет днем, тем короче становился период колебаний экспрессии ytvA после перехода с режима «день-ночь» на полную темноту — так же ведут себя и некоторые циркадные ритмы человека. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Марта Мерров (Martha Merrow) с коллегами-микробиологами из университетов Дании, Нидерландов, Великобритании и Германии описали циркадный ритм, связанный с регуляцией ответа на стресс у сапрофитной почвенной бактерии Bacillus subtilis. У бактерии есть несколько разновидностей фоточувствительных пигментов, от которых сигнал через цепочку посредников сходится на белках семейства Rsb. Они влияют на экспрессию более 200 генов, опосредующих ответ на осмотический, температурный, окислительный стресс и на действие антибиотиков. Основной пигмент, отвечающий за детекцию синего света у B. subtilis — белок ytvA.
Ученые получили два штамма «дикого типа» B. subtilis и модифицировали их таким образом, чтобы бактерии синтезировали люциферазу вместе с белком ytvA (таким образом, клетки флуоресцируют прямо пропорционально уровню экспрессии ytvA). На первом этапе микробиологи в течение пяти суток растили культуры бактерий в условиях двенадцатичасового дня (монохроматический синий свет с длиной волны 450 нанометров) и двенадцатичасовой ночи (полная темнота). После того, как бактерии «привыкали» к такому режиму, их на неделю оставляли в темноте.
Как и ожидали ученые, в первой фазе эксперимента активность ytvA падала спустя полчаса после включения синего света и плавно нарастала в темное время суток. Но во второй фазе колебания не исчезли, а их период растянулся до 29,4-30,2 часов, в зависимости от штамма. У культур B. subtilis, выросших без света, тоже были обнаружены колебания экспрессии ytvA с периодом 26-31 дня.
Затем ученые решили посмотреть, как меняется активность ytvA при изменении продолжительности цикла «день-ночь». Как и в первой части экспериментов, сначала бактерии росли в условиях двенадцатичасовых периодов света и темноты. Но через пять дней ученые сокращали цикл в два или три раза. Поначалу после смены режима у бактерий сохранялся 24-часовой паттерн экспрессии ytvA, а рост активности гена в ответ на дополнительные периоды тьмы был менее выраженным. Но уже спустя пять дней бактерии «переучивались» на новый режим света и тьмы.
Во время эксперимента ученые обнаружили у бактерий эффект, описанный в хронобиологии как «правило Ашоффа»: чем больше интенсивность освещения днем, тем короче становятся циркадные циклы в темноте у дневных организмов. При росте освещенности с 0,1 до 60 микроэйнштейнов на квадратный метр в секунду период колебаний падал в среднем с 27,5 ± 1,9 до 24,1 ± 0,7 часа. Ранее правило Ашоффа было описано в экспериментах на птицах и арабидопсисе, но не у прокариот.
Открытие микробиологов показывает: сложно устроенные и зарегулированные циркадные ритмы распространены шире, чем считалось ранее. Впрочем, пока неизвестны белки, управляющие экспрессией фоточувствительного ytvA, и неясно, какие эволюционные преимущества дает бактериям такая регуляция. Авторы предполагают, что фоторецепторы, активирующие ответ на стресс, могут быть нужны почвенным организмам для регуляции снижения интенсивности метаболизма на большой глубине.
Источник: https://nplus1.ru/
В понедельник 27 апреля начинаем погружение в увлекательный мир почвенных микроорганизмов!
Приглашаем на вебинар BACILLUS SUBTILIS – природные действующие вещества
Дата: 27 апреля
Время проведения: 10-00 — 13-00 мск
Bacillus subtilis или сенная палочка — наиболее известная и изученная почвенная бактерия. Многие ее штаммы эффективны при колонизации корней растений и борьбе с патогенами растений. Они могут действовать непосредственно против других микробов, производя различные антибиотики, поражающие грибы или бактерии. Они также могут действовать косвенно, стимулируя растение активировать свои собственные защитные механизмы, чтобы оно могло отбиваться от атакующих микробов.
Bacillus subtilis выступает одним из основных действующих веществ биопрепаратов для защиты растений от болезней и вредителей, а также биокормовых добавок для поддержания процессов пищеварения у сельхозживотных.
Научные исследования доказали подавление бактерией фитопатогенных грибов родов Aspergillus, Botrytis, Monilia, Rhizopus, Penicillium, Fusaruim, Verticillium, Thelaviopsis, а также фитопатогенных бактерий родов Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas, Clavibacter. Наиболее выраженный эффект отмечен в отношении B. cinerea.
Болезни, с которыми борются с помощью биопрепаратов на основе BACILLUS SUBTILIS: корневая и прикорневая, стеблевая, бурая гниль, фитофтороз, парша, монилиоз, мучнистая роса, ложная мучнистая роса, черная ножка, бактериоз, альтернариоз, трахеомикоз, серая и белая гниль, церкоспороз, аскохитоз, бурая ржавчина.
Сельхозкультуры для которых подходит защита биопрепаратами на основе BACILLUS SUBTILIS: зерновые, зернобобовые, овощи открытого и закрытого грунта, фруктовые деревья, виноград, цветочные культуры открытого и закрытого грунта.
На вебинаре специалисты расскажут при каких условиях и как работает бактерия, на что нужно обращать внимание в работе с ней, чтобы биозащита была максимально эффективной.
Программа:
10-00 — 10-20 ООО ПО «Сибиофарм», Дудик Оксана, к.б.н., региональный представитель по ЮФО
10-20 — 10-50 ООО «АгроБиоТЕхнология», Рудаков Валерий Олегович, к.б.н., зав. лабораторией фитопатологии
10-50- 11-20 ООО «НПО «БашИнком», Хайруллин Рамиль Магзинурович, д.б.н., проф., г.н.с. ИБГ УФИЦ РАН
11-20 — 11-40 ООО «Биотроф», Молотков Виталий
11-40-12-10 ООО «НПИ «Биопрепараты», Ильин Евгений
Биопрепараты имеют подтверждение на использование в органическом земледелии, что доказывает их экологическую безопасность.
Регистрация
Вебинар проводится в рамках цикла «Мир органического земледелия. Природоподобные агротехнологии — работаем в содружестве с природой»
Союз органического земледелия — независимое общественное движение. Рост производства и потребления здоровых, органических продуктов, обучение, просвещение потребителей, научные исследования, внедрение экоагротехнологий в АПК.
Мы за здоровье почв, экосистем и людей! Вы с нами?
Вступить в Союз органического земледелия
Подписывайтесь на нас в социальных сетях:
Телеграм:
https://t.me/organicsozbio
Вконтакте:
https://vk.com/unio
