Диссертация (1145858), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Впервые в мире показано, что эндофитные бактерии, выделенные из тканей сфагновыхмхов, способны активно взаимодействовать с растениями сельскохозяйственного значения иоказывать положительное влияние на их рост и развитие. Впервые созданы лабораторныеобразцы биопрепаратов на основе эндофитных бактерий, выделенных из сфагновых мхов.Практическая значимость. Создана коллекция штаммов эндофитных микроорганизмов,характеризующихся наличием важных, хозяйственно-ценных свойств, таких как антагонизмпо отношению к фитопатогенным грибам и бактериям, ростстимуляция, способность кмобилизации малодоступных для растения соединений фосфора, ферментативная активностьи др., наиболее перспективные штаммы депонированы во Всероссийской коллекциимикроорганизмов сельскохозяйственного назначения. Апробирована технология получения иприменения лабораторных образцов микробных препаратов на основе эндофитных бактерийсфагновых мхов.Основные положения, выносимые на защиту:1. Внутри тканей сфагновых мхов локализуются эндофитные бактериальные сообщества.2.
В компонентном составе гетеротрофных бактериальных сообществ сфагновых мховразличного географического происхождения преобладают представители родовPseudomonas, Serratia, Burkholderia, Flavobacterium, Collimonas, Stenotrophomonas.3. Культивируемые гетеротрофные бактерии сфагновых мхов обладают комплексомсвойств, которые играют важную роль не только в жизни растения-хозяина, но и могутбыть использованы в практических целях.4. Штаммы бактерий, выделенные из тканей сфагновых мхов, способны активновзаимодействовать с высшими растениями сельскохозяйственного значения иоказывать положительное влияние на их рост и развитие.Апробацияработы.Основныеположениядиссертационнойработыирезультатыисследований докладывались на: Всероссийской научной конференции «Ориентированныефундаментальные исследования и их реализация в агропромышленном комплексе России»(14-15 апреля 2010 г., г.
Москва, Россия); 14-ой Пущинской международной школеконференции молодых ученых (19-23 апреля 2010 года, г. Пущино, Россия); международнойконференции «Biological control of fungal and bacterial plant pathogens» (7-10 июня 2010, г.Грац,Австрия);международнойнаучно-практическойшколемолодыхученыхиминисимпозиуме «Adaptation to Climate Change in the Baltic Sea Region: Contributions fromPlant and Microbial Biotechnology» (12-17 июля 2010, г. Миккели, Финляндия); международнойбриологической конференции, посвященной 110-летию со дня рождения З.Н. Смирновой иК.И. Ладыженской «Бриология: традиции и современность» (2010, г. С.Петербург, Россия); 4-12ой международной конференции «Environmental, Industrial and Applied Microbiology» (14-16сентября 2011, г.
Торремолинос, Испания); международной конференции «Current aspects ofeuropean endophyte research» (28-30 марта 2012, г. Реймс, Франция); 16-ой Пущинскоймеждународной школе-конференции молодых ученых, (16-21 апреля 2012, г. Пущино,Россия); 7-ой конференции «Перспективы использования новых форм удобрений, средствзащиты и регуляторов роста растений в агротехнологиях сельскохозяйственных культур»(2012, г. Анапа, Россия); международной бриологической конференции, посвященной 100летию со дня рождения Р.Н. Шилякова (24-26 июня 2012 г., г. Апатиты, Россия);международной конференции «Endophytes: from discovery to application» (14-16 ноября 2012 г,г.
Сан-Мишель, Италия).Работа выполнена в лаборатории технологии микробных препаратов ГНУ ВНИИсельскохозяйственной микробиологии Россельхозакадемии под руководством к.б.н., зав.лабораторией Чеботаря В.К.Личный вклад соискателя. Представленные экспериментальные и теоретические результатыполучены лично автором. Соискатель принимал непосредственное участие в постановке всехзадач исследования, подготовке и проведении экспериментов, вегетационных опытов иполевых исследований, обработке и обсуждении полученных результатов, подготовкепубликаций.Идентификацияобразцовсфагновыхмховвыполняласьсовместнососпециалистами в области ботаники Бергом К. (Ботанический институт, Карл-Франсесуниверситет, Грац, Австрия), Кузьминой Е.Ю.
(Ботанический институт им. Комарова РАН,С.Петербург, Россия), Лапшиной Е.Д. (Югорский государственный университет, ХантыМансийск, Россия). Методики FISH и CSLM были освоены под руководством и принепосредственном участии Брагиной А.В. и Кардинале М. (Институт природоведческойбиотехнологии, Технологический университет, Грац, Австрия), а также сотрудниковлабораториимолекулярнойиклеточнойбиологииГНУВНИИСХМ.концентрации ауксинов в культуральной жидкости выполнено приОпределениеучастии к.б.н.Шапошникова А. (ГНУ ВНИИСХМ).
Часть работ выполнена с использованием оборудованияЦКП "Геномные технологии и клеточная биология" ГНУ ВНИИСХМ.Публикации. По материалам диссертации опубликована 31 работа, в том числе 9 - в ведущихрецензируемых научных журналах ВАК, из них 3 статьи в ведущих иностранных журналах, 1глава в книге, получен 1 патент.Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзоралитературы, материалов и методов исследования, изложения результатов исследований и ихобсуждения, заключения, выводов, списка литературы, состоящего из 400 источников (из них– 376 иностранных) и приложений. Материалы диссертации изложены на 179 страницахмашинописного текста, иллюстрированы 44 таблицами и 31 рисунком.13ГЛАВА1.Микробныесообществасфагновыхболот.Экологическаярольвфункционировании болотных экосистем.
Полезные растительно-микробные системы всельскохозяйственной биотехнологии. Основные перспективные направления развития(Обзор литературы).1.1. Микробные сообщества сфагновых болот. Экологическая роль в функционированииболотных экосистем.Сфагновые болота и заболоченные оторфованные земли России составляют 369,1 млн.
га, или21 % территории страны, т. е. каждый пятый гектар территории нашей страны. Сфагновыеболота - это уникальные природные образования, выполняющие важную роль в биосфере,имеют богатейший природный потенциал. Они консервируют огромные запасы пресной воды,депонируют углерод, в существенной мере определяют водный и гидрологический режимытерритории, служат гигантскими естественными фильтрами, поглощающими токсичныеэлементы из атмосферы.До настоящего времени многие исследователи рассматривали развитие болотных экосистемкак процесс эволюции их растительности, находящийся под влиянием климатическихфакторов, но обусловленный главнымобразом свойством растительных группировокизменять условия местообитания.Однако, современные исследования в области микробиологии болот говорят о высокойструктурно - функциональной взаимосвязи между растениями и микроорганизмами,позволяют характеризовать болото как сложную растительно-микробную систему, в которойкаждый компонент играет свою специфическую роль.
Болотные экосистемы – это к тому жеуникальная кладезь микроорганизмов, большей частью представленных новыми и, часто,уникальными и специфическими формами бактерий, грибов, дрожжей, которые могут найтисвое применение в такой активно развивающейся отрасли как биотехнология.Сельскохозяйственная микробиология обращает пристальное внимание на передовыедостижениявизучениирастительно-микробныхсистемсцельюихдальнейшегопрактического применения.
Особый интерес вызывали новые штаммы бактерий, обладающихкомплексом хозяйственно-ценныхсвойств, которые иопределяютих возможностьдальнейшего практического применения и востребованность в сельском хозяйстве.К настоящему времени в микробиологической науке, так или иначе касающейся болотныхэкосистем, прослеживаются следующие основные направления исследований:- исследования бактериальных ассоциаций, связанных с круговоротом метана- исследования, касающиеся микробиологической деструкции природных полимеров,происходящей в торфах, микробные ассоциации и отдельные виды микроорганизмов торфа14- микроорганизмы, ассоциированные с растениями болотных экосистем.В данном обзоре литературы мы охарактеризуем основные успехи микробиологии,касающиеся каждого направления исследований, и особо остановимся на третьей части,наиболее тесно связанной с представленной работой.1.1.1.
Микроорганизмы болотных экосистем, связанные с круговоротом метана.Цикл метана является одним из геохимически важных звеньев глобального круговоротауглерода. Основные процессы трансформации углерода в этом цикле (за исключениемтермокаталитического образования, сжигания и фотохимического окисления) осуществляютсяисключительно специфическими группами микроорганизмов.1.1.1.1.Метаногены.Метаногены болотных экосистем представлены анаэробными прокариотами, относящимися кдомену Archaea, третьему домену живых организмов, наряду с Eucarya и Bacteria (Woese etal., 1990). Метаболическая уникальность архей заключается в их способности получатьэнергию из низкомолекулярных источников углерода и водорода и продуцировать метан.Согласно последней классификации в домене Archeae выделяют две основные филы:Euryarchaeota и Crenarcheota, метаногены же присутствуют в эуархеальной филе, нарядунеметаногенными галофильными, термоацидофильными и гипертермофильными Archaea(Boone, Castenholz, 2001).
Количество новых описываемых родов постоянно увеличивается,при этом пути метаногенеза были обнаружены и в неметаногенных организмах, однако ктермину «метаногены» относятся организмы, у которых присутствует весь цикл синтезаметана с конечным выходом продукта в виде CH4 (Vornolt et al., 1995; Klenk et. al, 1997;Chistoserdova et. al., 1998).
Метаногенез сперва был предложен как специфическая чертаэуархей, однако вскоре это предложение было отклонено в связи с присутствием в филенеметаногенов (Gribaldo, Brochier-Armanet, 2006).Метаногены способны развиваться только в присутствии одного или двух источниковуглерода и молекулярного водорода, они не способны получать энергию из сложныхорганических соединений, а осуществляемый ими метаногенез зависим от поставоксубстратов ассоциированными микробными сообществами или за счет геохимическихресурсов (Juottonen., 2008).
К настоящему времени детерминированы три основных путиметаногенеза, в зависимости от используемого субстрата (Deppenmier, 2002):-Метаногены, использующие водород в качестве донора электронов, а CO2 в качествеакцептора. Такие метаногены так же могут использовать и формиат наряду с CO2 и H2.15-Метаногены, восстанавливающие ацетат в метильную и карбонильную группу.Дальнейшее окисление карбонильной группы в CO2 обеспечивает редукционный потенциалдля восстановления метильной группы до CH4.-Метилотрофные метаногены, усваивающие метилированые субстраты такие какметанол, метиламины, метилсульфиды, которые одновременно выступают и как доноры и какакцепторы электронов.Некоторые метаногены также способны использовать спирты, такие как этанол и пропанол вкачестве источника водорода для восстановления CO2 или роста на CO (Zellner and Winter,1987).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
