Этап 3 - Устойчивые и интегрированные решения для мониторинга и устранения приоритетных загрязнений (хлорорганические соединения) из неточечных источников

Целью исследований по проекту «Устойчивые и интегрированные решения для мониторинга и устранения приоритетных загрязнений (хлорорганические соединения) из неточечных источников» было проведение исследований по содержанию пестицидов в неточечных источниках различных водоемов; проведение метагенетического анализа, создание коллекции штаммов-деструкторов целевых загрязнителей; оценка возможности использования штаммов-деструкторов целевых загрязнителей для создания биопрепаратов и разработка на основе полученных данных устойчивой гибридной технологии биологической очистки устойчивых токсикантов для уменьшения загрязнения органическими пестицидами окружающей среды с учетом особенностей стран-участников научного консорциума. На первом этапе выполнения работ по проекту выбраны места отбора проб для исследования степени загрязнения воды и почвы, для проведения метагенетического анализа, выделения и характеристики микроорганизмов. На протяжении двух лет были отобраны пробы ил реки Ока и сельскохозяйственных почв, отобранных в местах с интенсивной сельскохозяйственной деятельностью, территория поймы реки Ока, Московская обл, и Белгородская обл. Проведено микробное профилирование всех образцов, установлено, что образцы ила содержат микроорганизмы, способные к деструкции токсичных соединений. Образцы ила, отобранные в разные сезоны, давали хорошую корреляцию по видовому составу, что свидетельствует об устойчивости микробных сообществ, сложившихся в условиях постоянной антропогенной нагрузки. Из почвенных образцов выделены микроорганизмы, характеризующиеся такими биотехнологически значимыми свойствами, как способность контролировать рост грибных и бактериальных фитопатогенов, биодеградативная активность. Получены новые данные по способности бактерий выживать в неблагоприятных условиях, реализуя стратегию колонизации экологических ниш путем измельчения клеток и проникновения в почвенные структуры. Проведено полногеномное секвенирование одиннадцати бактериальных штаммов, в том числе трех родококков, характеризующихся различными биодеградативными способностями; Pseudomonas sp. BG28 (6.3 Mb), Pseudomonas chlororaphis 3 (6.5 Мб), Pseudomonas sp. Ch-2 (5.2 Mb), Priestia aryabhattai 25 (5.2 Мб ), Agrobacterium sp. G3, Exiguobacterium alkaliphilum B3531D (кольцевая хромосома размером 2 903 369 п.н. (содержание ГЦ 53,1%) и две кольцевых плазмиды, рЕ73 и рЕ52 размером 73 590 п. н. (содержание ГЦ 42,4%) и 52 125 п. н. (содержание ГЦ 44,7%)), штамма Pseudomonas putida Ch2. Для дополнительной идентификации псевдомонад выполнен рестрикционный анализ ARDRA. Выполнен поиск генов катаболизма различных поллютантов в геномах штаммов. Выявлено, что микроорганизмы рода Pseudomonas обладают специфическими генами nahAc, nahG, nahU, catA, nahH, которые осуществляют деструкцию нафталина. В штамме Pseudomonas chlororaphis 3 обнаружены гены, способствующие проявлению PGPR-свойств, например, гены мобилизации фосфора. В геноме штамма Priestia aryabhattai 25 обнаружены гены биосинтеза феназинов. В геноме E. alkaliphilum B-3531D выявлены 3 816 генов, относящиеся к 25 различным категориям кластеров ортологичных групп (COG). Эти результаты свидетельствуют о том, что штамм Exiguobacterium B-3531D обладает эффективным транспортом липидов, углеводов, аминокислот и метаболизмом. Значительно пополнена коллекция почвенных микроорганизмов, способных к деструкции фенола, бензоата, сырой нефти, нефтешлама, глифосата и епсилон-капролактама путем выделения бактериальных штаммов из почв, в том числе нефтезагрязненных, ила, сточных вод, кишечного тракта червей Eicenia fetida. Выделены высокоактивные штаммы бактерий, способные к полной утилизации до 2,5 г/л фенола, что относит их к лучшим деструкторам этого токсиканта. Выявлены штаммы бактерий, способных к росту в минеральной среде, содержащей бензоат натрия до 15 г/л, штаммы, разлагающие более 60% сырой нефти за 20 суток. Обнаружено, что способность к деструкции поллютантов у ряда штаммов сочетается со стимулирующим рост растений эффектом и способностью контролировать рост бактерий и грибов-фитопатогенов. Исследовано влияние гербицида глифосат на поведение почвенной микрофлоры и отдельных клеток. Выявлены штаммы бактерий, разлагающие глифосат и определена динамика этого процесса. Изучение деградативных свойств штамма Pseudomonas putida Ch2, использующего глифосат в качестве источника фосфора, показало способность данного штамма утилизировать капролактам в качестве источника углерода. Выявлены морфологические особенности бактерий, вызванные присутствием глифосата в ростовой среде. Отработаны методы пробоподготовки клеток родококков для протеомного анализа и разрабатывается метод прямого обнаружения близкородственных штаммов в природных образцах.