Сравнительное изучение выделения водорода различными мутантами цианобактерий и пурпурных бактерий.

Объектом исследования являются мутантные штаммы цианобактерий, мутантный штамм фототрофных пурпурных несерных бактерии.Цель работы ─ проверить справедливость подхода, основанного на генетической модификации нитрогеназы цианобактерий, для повышения скорости выделения водорода.Изучить влияние интенсивности света и температуры на скорость выделения водорода мутантов Nostoc 7120 с точечными мутациями в нитрогеназе (Q193S и R284H) в ячейке с электродом Кларка. Изучить влияние концентрации молекулярного азота на скорость азотфиксации и скорость выделения водорода мутантов Nostoc 7120 с точечными мутациями в нитрогеназе (Q193S и R284H). А также изучить выделение водорода PCC 7422 deltahup в условиях уличной температуры и освещенности в специальных фотобиореакторах на основе пластиковых мешков. На уровне пурпурных бактерий изучить и сравнить выделение водорода природным штаммом Rubrivivax gelatinosus и его мутантом, лишенным HupSL гидрогеназы. В процессе работы проводились следующие исследования и получены результаты:Изучена температурная и световая зависимости выделения водорода мутантов Anabaena sp 7120 deltahup, которые оказались близки к родительскому штамму. Кроме того, оценена активность по выделению водорода разными мутантами цианобактерий (Anabaena sp 7120 и 7422 deltahup), лишенными гидрогеназы, в условиях окружающей внешней среды с использованием максимально дешевых фотобиореакторов на основе пластиковых мешков. Показано, что выделение водорода было значительно ниже, чем описано в литературе. Обсуждаются причины полученных различий и одним из выводов является то, что упрощенные фотобиореакторы без поддержания минимально необходимых условий и перемешивания пока не пригодны для получения водорода.Сравнили влияние разных факторов на фотовыделение водорода растущими культурами мутантного штамма deltahup (не содержащего водород-поглощающей гидрогеназы) и родительского штамма Rubrivivax gelatinosus RL2. Мутантный штамм демонстрировал существенное преимущество перед родительским штаммом по выделению Н2 в микроаэробных условиях при низкой концентрации инокулята, но оно полностью исчезало в анаэробных условиях. Преимущество мутанта проявлялось при использовании субстратов с низкой степенью восстановленности (малат и сукцинат). Интенсивное перемешивание культуры, а также высокая концентрация инокулята полностью подавляли выделение Н2 в микроаэробных условиях или в присутствии азота, в отличие от анаэробных условий. С увеличением концентрации инокулята выделение Н2 снижалось не постепенно, а ступенчато, что может указывать на сдвиг метаболизма от выделения Н2 в направлении образования запасных веществ. Результаты свидетельствуют, что выделение Н2 мутантным штаммом deltahup более устойчиво к следам воздуха в газовой фазе по сравнению с родительским штаммом.