ИССЛЕДОВАНИЕ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ МЕТАБОЛИЗМА РИЗОБАКТЕРИЙ РОДА AZOSPIRILLUM С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Цель: выяснение закономерностей и взаимосвязи метаболических откликов ризобактерий рода Azospirillum, имеющих существенный потенциал для применений в области агробиотехнологии, на различные стрессовые внешние воздействия, включая трофический и токсический (вызванный тяжелыми металлами (ТМ)) стрессы. Решаемые задачи: выяснение особенностей синтеза, накопления, а также свойств внутриклеточного резервного вещества - поли-3-гидроксибутирата (полимерных форм сложных эфиров 3-гидроксимасляной кислоты) фитостимулирующих ризобактерий рода Azospirillum при различных видах трофического и токсического стресса; выяснение особенностей ассимиляции и метаболической трансформации железа (одного из важнейших микроэлементов) азоспириллами из среды при длительных периодах культивирования, в том числе при различных видах трофического и токсического стресса; изучение состава и возможного перераспределения макрокомпонентов формируемых азоспириллами биопленок как одного из основных состояний, в котором данные бактерии существуют в естественных условиях обитания. Изучены особенности ассимиляции железа и его превращений у бактерии Azospirillum brasilense (эпифитный типовой дикий штамм Sp7) методом абсорбционной (57Fe) мессбауэровской спектроскопии. Показано, что, в отличие от штамма-эндофита A. brasilense Sp245 для длительных сроков хранения культуры (до 10 сут.) штамм Sp7 при ассимиляции Fe(III) на логарифмической фазе роста накапливает меньшее общее относительное количество Fe(II) в виде двух форм его координационных соединений; при дальнейшем хранении биомассы содержание указанных форм постепенно снижается. Полученные данные указывают на штаммоспецифичность процессов ассимиляции железа азоспириллами и, в частности, различную динамику накопления бактериальных ферритинов. Дополнительными экспериментами впервые показано, что гамма-излучение источника (57Co; 50 мКи) при воздействии в течение 3 сут. не влияет на ассимиляцию железа, распределение его химических форм и их состояние в клетках A. brasilense Sp7. Впервые выявлен важный эффект - окисление основной части комплексов Fe(II) в биомассе (в процессе ее лиофилизации) до Fe(III). Возможность окисления внутриклеточного Fe(II) до Fe(III) при высыхании может представлять специфическую естественную стратегию, позволяющую избежать повреждения клеток, вызванного процессами типа реакции Фентона в дормантных) клетках (высушенная живая биомасса).