Исследование биотехнологически важных особенностей метаболизма ризобактерий рода Azospirillum с помощью методов молекулярной спектроскопии

Почвенные бактерии рода Azospirillum исключительно перспективны в агробиотехнологическом плане благодаря наличию целого ряда свойств, среди которых: возможность стимулирования развития и роста различных видов высших растений; относительно высокая устойчивость ко многим неблагоприятным факторам; распространенность в большинстве климатических зон и др. Воспроизводимость фитостимулирующего влияния азоспирилл, не всегда наблюдаемая на практике (что до сих препятствует их широкому использованию), напрямую связана с особенностями метаболизма бактерий, среди которых важнейшими являются пути преодоления культурой бактерий неблагоприятных условий. В настоящем проекте из множества метаболических путей, в той или иной степени существенных для азоспирилл, акцент будет сделан на следующих важнейших особенностях: выяснении закономерностей биосинтеза, внутриклеточного накопления и последующего расходования резервных веществ, представленных у азоспирилл полимерными формами 3-гидроксомасляной кислоты (поли-3-гидроксобутират, ПГБ), и изучении их свойств (относительное количество в клетке, степень кристалличности и полимеризации, особенности состава и т.д.) в зависимости от условий роста бактерий (в первую очередь, в условиях трофического или токсического стресса); ассимиляция из среды и особенности метаболической трансформации ионов железа (одного из важнейших микроэлементов) клетками при длительном культивировании в различных условиях, в том числе при формировании биопленок. Накопление полимерных форм сложных эфиров (в качестве резерва углерода и энергии), как известно, имеет огромное экологическое значение для выживания бактерий в неблагоприятных условиях и критично с точки зрения длительной сохранности биоудобрений на их основе. Пути ассимиляции соединений железа, их трансформация клетками и накопление, в частности, в виде ядра бактериальных ферритинов имеют также огромное значение для выживания культуры и при конкурентной борьбе в среде обитания. Имеющийся у коллектива задел позволяет полагать, что указанные особенности метаболизма у разных штаммов азоспирилл с различными адаптивными способностями имеют ряд особенностей, и их выяснение на молекулярном уровне важно для разработки и улучшения биотехнологических приемов использования ризобактерий в качестве фитостимуляторов, в том числе в составе биоудобрений, а также в фиторемедиации. С другой стороны, у коллектива имеется большой опыт применения ряда методов молекулярной спектроскопии (колебательная и ЯГР-спектроскопия), позволяющих выявить тонкие особенности данных процессов на молекулярном уровне при исследовании живых клеток и биомассы в различных условиях, которые будут использованы в ходе выполнения данного проекта.