Микробиологические технологии в переработке сельскохозяйственных отходов, очистке окружающей среды от устойчивых токсичных загрязнителей, нефти, нефтепродуктов и повышении продуктивности агроэкосистем

Отчет 62 с., 1 кн., 14 рис., 15 табл., 80 источников, 2 прил. Ключевые слова: бактерии-нефтедеструкторы, гормоны, ростстимулирующая активность, биохимические показатели, фосфатмобилизирующие микроорганизмы, целлюлозолитические микроорганизмы, микробные ассоциации, пожнивные остатки. Объекты исследования: углеводородокисляющие микроорганизмы; растения ячменя; кормовые травы; фосфатмобилизирующие микроорганизмы; целлюлозолитические микроорганизмы и ассоциации на их основе; пожнивные остатки. Цель работы – оценка эффективности применения углеводородокисляющих бактерий, продуцирующих фитогормоны, для стимуляции роста и развития растений (в т.ч. при дефиците воды) и снижения содержания нефти в почве, изучение их влияния на биохимические показатели, гормональный статус растений, корневую экссудацию, а также разработка микробных препаратов для повышения плодородия почв за счет мобилизации труднодоступных соединений фосфора и переработки отходов растениеводства. Методы исследования: микробиологические, биохимические, молекулярно-генетические, хроматографический, гравиметрический, колориметрический, иммуноферментный. Использованная аппаратура: ламинарный бокс ЛБ1К, термостатируемый встряхиватель П-5.10–Э5960, световые микроскопы AxioImager A1 и Amplival 30-6048a, стерилизатор паровой ВК-75-01, термостат УТУ-2, центрифуга для микропробирок MiniSpin, амплификатор «My Cycler», автоматический секвенатор «ABI PRIZM 3730», шкаф сушильный электрический ШС-40, весы лабораторные электронные «Масса ВК 300», баня комбинированная лабораторная БКЛ, мешалка лабораторная типа ЛМ, рН-метр PH-016A, экстрактор Сокслета, нагреватель для колб типа НК, спектрофотометр СФ-56, фотоколориметр КФК-2, вакуумный испаритель «Concentrator 5301», анализатор иммуноферментных реакций АИФР-01 УНИПЛАН, система «Капель-104 РТ» для капиллярного электрофореза, стеллаж для выращивания растений со светодиодной подсветкой, прибор для измерения содержания растительных пигментов DUALEX SCIENTIFIC+, газо-жидкостной хроматограф «Кристалл Люкс 4000», жидкостной тандемный хромато-масс-спектрометр LCMS-IT-TOF «Shimadzu», вискозиметр Оствальда. Результаты работы. Показано, что при культивировании бактерий-нефтедеструкторов Enterobacter аsburiae UOM 3, введение в питательную среду с нефтью низкомолекулярных экссудатов растений ячменя (органических кислот и моносахаридов) увеличивает численность указанных микроорганизмов и усиливает деструкцию ими углеводородов. Обнаружено, что наличие нефти в песке усиливает корневую экссудацию растений ячменя. Внесение ауксинпродуцирующих углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas hunanensis IB C7 или E. аsburiae UOM 3 в чистый и нефтезагрязненный песок с растениями увеличивает в корневых экссудатах суммарное содержание как органических кислот, так и моносахаридов, изменяет качественный и количественный состав этих фракций и повышает уровень накопления гормона индолил-3-уксусной кислоты (ИУК) в корнях и побегах ячменя. В полевом эксперименте установлено, что одновременное использование растений ячменя и штаммов-нефтедеструкторов P. hunanensis IB C7 или E. аsburiae UOM 3 уменьшает содержание углеводородов в почве. Обработка микроорганизмами положительно влияла на рост и развитие растений ячменя и смягчала для них отрицательные последствия нефтяного загрязнения за счет влияния на гормональный статус растений, а также на системы осморегуляции и фотосинтеза. Выделен и идентифицирован новый штамм углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas alcaligenes UOM 10, который синтезирует ИУК и стимулирует длину побегов и корней у кормовых трав. В условиях модельной засухи обработка им семян могара повышала устойчивость растений к стрессу за счет возрастания суммарного содержания хлорофилла а и b и снижения уровня малонового диальдегида, что приводило к увеличению сухой массы корней и побегов. Показано, что интродукция фосфатсолюбилизирующих бактерий рода Pseudomonas способствует возрастанию количества мобильного фосфора в песке и почве. Идентифицированы и изучены штаммы целлюлозолитических микроорганизмов родов Cellulomonas, Pseudomonas и Paenibacillus, из которых составлены композиции, ускоряющие разложение соломы пшеницы и сухой надземной массы злаковых трав. Область применения. Полученные результаты служат базой для дальнейших исследований по разработке биотехнологий для очистки и восстановления окружающей среды от нефти и нефтепродуктов, биопрепаратов комплексного действия для растениеводства и переработки отходов сельского хозяйства.