Диссертация (1145858), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Так, штаммы GB03 и IN937aпродуцировали два наиболее распространенных соединения: 2,3-бутандиол и 3-гидрокси-2бутанон (ацетоин), в то время как продукция этих соединения у DH5a не наблюдалась (Ryu etal., 2004). Других летучих метаболитов, выделяемых ризобактериями, но не активирующимиISR, следует отметить додекан, 2-ундеканол, 2-тридеканол, 2-тридеканол, тетраметилпиразин.Идеи о роли летучих метаболитов в активации ISR нашли поддержку в других работах.Установлено (Han et al., 2006), что активация ISR штаммом Pseudomonas chlororaphis O6 урастений табака неразрывно связана с продукцией 2R,3R- бутандиола, которая активируетсясенсорной киназой GacS.
Остается неясным, где расположен сайт восприятия растениемсигнальных молекул - выше или ниже поверхности почвы, а также как растение воспринимаетэти сигналы. Не ясно также, может ли эндогенный сигнал вызывать ISR, опосредованнуюлетучими метаболитами (Pare et al., 2005). Предполагается (Heil, Ton, 2008), что летучиеметаболиты изменяют трансмембранные потенциалы, и тем самым влияют на активностьгенов. Учитывая роль микробных метаболитов в регуляции клеточных процессов, включаярост и развитие растения, устойчивость к патогенам и адаптацию к абиотическим стрессовымфакторам, возможно, существуют и другие сигнальные пути, обуславливающие ISR.1.2.3.
Фосфатмобилизующие бактерии в основе микробиологических препаратов длярастениеводстваВ связи с истощением общих мировых запасов фосфора возникает практически значимая иобоснованнаянеобходимостьизучениябиотехнологическихспособовмобилизациималодоступных форм фосфора; особую роль в этом должны, по-видимому, сыгратьфосфатмобилизующие микроорганизмы.К настоящему времени показано, что эффективность использования фосфатных удобренийостается крайне низкой, особенно в кислых и известковых почвах.
Микробиологическийподход к процессам мобилизации трудноусвояемых растениями форм фосфора былпредложен в качестве менее затратного и высокоэффективного метода по сравнению собычными физико-химическими способами (Goldstein, Rogers, 1999; Khan et al., 2007).Большинство таких методов (Rodriguez, Fraga 1999; Whitelaw, 2000; Vassilev et al., 2001;Vassilev,Vassileva,2003)основываетсянаприменениифосфатмобилизующих55микроорганизмов наряду с внесением в почву низкосортных отходов горнодобывающейпромышленности, в частности фосфоритов.Фосфатмобилизующая активность определяется биохимической способностью почвенныхмикроорганизмов продуцировать метаболиты (например, органические кислоты), которые засчет своих гидроксильных и карбоксильных групп, а также хелатных катионов, связываютфосфат, переводя его в растворимые формы (Sagoe et al., 1998).
В течение последних 15 летбылапродемонстрированаспособностьфосфатмобилизующихбактерийоказыватьсущественное влияние на биохимические процессы и условия почвы.Панди с соавт. (Pandey et al., 2001) был предложен термин, характеризующий процессытвердосубстратной деградации малорастворимых соединений фосфора (SSF, от англ. «solidsubstrate fermentation»), происходящие в условиях полного или практически полногоотсутствия воды.
Такая технология подразумевает обработку микроорганизмами отходовгорнодобывающей промышленности, обеспечивая полный контакт микроорганизмов иминералов, и достигая, таким образом, наивысшей концентрации субстрата для ферментации.Основными микроорганизмами-продуцентами таких биопрепаратов являются бактерии игрибы. В качестве дополнительного субстрата (подложки), содержащей крахмал, целлюлозу,лигноцеллюлозу, пектин и другие полисахариды используются побочные продукты, либоотходы сельскохозяйственного производства, подвергшиеся предварительной обработке иливносимые непосредственно (Pandey et al., 2000).
Подготовка и формуляция всех компонентовмикробных инокулянтов непосредственно перед внесением в почву является наиболееэффективной, таким образом достигается более высокая производительность ферментации,стабильность продукта, стерильность компонентов при хранении, низкие трудовые итехнические затраты (Spadaro, Gullino, 2005).Использование подобной технологии на основе грибов и отходов сахарной и оливковойпромышленности было предложено Васильевым (Vassilev et al., 1994), а также описано впоследующихработахгруппыавторов.Экспериментысиспользованиемфосфатмобилизующих штаммов Aspergillus niger и различных агропромышленных отходов вусловиях технологии SSF выявили, по крайней мере, три одновременно происходящихпроцесса: минерализацию лигноцеллюлозных субстратов, биосинтез органических кислот, и,как следствие, мобилизацию труднодоступных соединений фосфора в строгой корреляции спервыми двумя процессами (Vassilev et al., 1995).
Отходы, получаемые от переработкисахарной свеклы, были выбраны наиболее оптимальными (Vassilev et al., 1998), посколькуобеспечивали приемлемый рост мицелия грибов и продукцию органических кислот, а такжевысокий уровень минерализации (56-69%, в зависимости от концентрации субстрата).Подобная система была способна мобилизовать до 76% фосфора, переводя его в растворимоесостояние, при концентрации отходов свекольного производства до 1,5%. Присутствие56нерастворимых фосфатов также влияло на рост и скорость продукции лимонной кислоты A.niger (Vassilev et al., 1995).Пристальноевниманиевсовременнойнаучнойлитературеобращеноизучениюфосфатмобилизующих бактерий, как наиболее эффективных и технологичных в производствеи применении продуцентов инокулянтов для сельского хозяйства.
Имеются многочисленныесведения о такой функциональной группе микроорганизмов, включающей разнообразныеграмотрицательные и грамположительные бактерии (Табл. 1.3).Опираясь на обзор исследований последних лет можно сделать вывод, что наиболее значимымбактериальным компонентом микробных сообществ, обладающим фосфатмобилизующимисвойствами,являютсяпредставителиграмотрицательныхбактерий.Так,наиболееперспективными с точки зрения создания микробиологических препаратов, автором видятсяпредставителирода Pseudomonas.Данный родвключаетв себямикроорганизмы,характеризующиеся способностью к активной колонизации ризосферы высших растений,быстрой скоростью роста как в ризосфере, так и в условиях промышленного культивирования,не требовательностью к составу питательных сред, а помимо фосфатмобилизующейактивности, способностью продуцировать различные биологически активные метаболиты.Представители других родов, несмотря на их возможно высокуюфосфатмобилизующуюактивность, видятся менее перспективными, поскольку либо относятся к родам бактерий –условным патогенам человека, животных, растений, либо слабо изученным или неотвечающимвысокимтехнологическимтребованиям.Большинствоисследователейпридерживается следующей схемы при изучении фосфатмобилизующих микроорганизмов.Объектом исследований чаще всего являются образцы почвы, либо ризосфера (режеэндосфера) различных сельскохозяйственных культур.
В качестве селективных сред обычноиспользуют классические среды (среда Пиковской, среда Муромцева) с добавлениемнеорганических источников фосфора (фосфаты кальция, алюминия, железа). Далее, повеличине зон растворения источников фосфора подбирают несколько наиболее активныхизолятов. На основании генотипической и физиолого-биохимической характеристикиопределяют таксономическое положение перспективного изолята. Ряд авторов оцениваетспособность мобилизации малорастворимых фосфатов количественно, при культивированиимикроорганизмов на жидких средах и последующим измерением содержания фосфора вкультуральной жидкости (Liu et al., 2012; Busato et al., 2012; Rawat, Tewari, 2011). Дляопределениясоставапродуцируемыхфосфатмобилизующимимикроорганизмамиметаболитов обычно используют методы высокоэффективной жидкостной хроматографии(HCPL).57Таблица 1.3.
Фосфатмобилизующие бактерии и грибы, перспективные штаммы-продуцентыбиопрепаратов.Род (вид)Burkholderia cepaciaЦелевые минералыФосфаты Ca, Al,фосфоритная мукаМеханизм действияПродукция щавелевой,уксусной,яблочной,молочной,лимоннойкислотСсылкаLiu et al., 2012Burkholderia silvatlantica,Burkholderiaspp.иHerbaspirillumseropedicaeФосфаты вермикомпостаКислые фосфатазыBusato et al., 2012Pantoea,Enterobacter,PseudomonasОртофосфат CaЩелочные фосфатазы,сидерофоры, ИУКViruel et al., 2011Trichoderma sp.Ортофосфат Fe, CaЩелочные фосфатазыRawat и Tewari, 2011Penicillium purpurogenumОртофосфат CaГлюконовая и др. орг.кислотыScervino et.
al, 2011Saccharomyces cerevisiaeОртофосфат CaОрг. кислотыHesham, Mohamed, 2011Citrobacterfreundii,Pseudomonassp., Burkholderia sp.Ортофосфат CaОрг. кислотыQian et al., 2010Pseudomonas aeruginosaФосфоритыГлюконовая кислотаPatel et al., 2011Pseudomonas sp.Фосфориты,суперфосфат-Sunita et al, 2010BurkholderiavietnamiensisНеорганическиефосфаты,гидроксиапатитыГлюконоваяи2кетоглутаровая кислотыPark et al., 2010Pseudomonas fluorescensНеорганическиефосфатыГлюконовая,пировиноградная,уксусная кислотыBuch et al., 2009Pseudomonas aeruginosaОртофосфат Ca-Ahemad и Khan, 2009Serratia sp., Pseudomonassp.Фосфориты-Hameeda et. al., 2006Enterobacteriaceae,Bacillus sp.Неорганическиефосфаты-Souchie et.
al., 2006Arthrobacter ureafaciens,Phyllobacteriummyrsinacearum,Rhodococcus erythropolis,Delftia sp.Ортофосфат CaЛимонная, глюконовая,молочная,пировиноградная,пропионовая кислотыChen et al., 2006Azotobacter chroococcumОртофосфат Ca-Kumar et al., 2000Serratia,Fe,двойной58Основным механизмом, обеспечивающим мобилизацию труднодоступных соединенийфосфора, является выработка микроорганизмами различных органических кислот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
