Действие природных токсинов на рост культур Azotobacter
|
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Эколого-физиологическая характеристика бактерий рода
Azotobacter 6
1.1.1 Систематическое положение бактерий рода Azotobacter 6
1.1.2 Цикл развития бактерий рода Azotobacter 6
1.1.3 Особенности распространения Azotobacter в различных типах
почв 7
1.2 Морфологическая характеристика и физиологические свойства
Azotobacter 8
1.3 Взаимодействие азотобактера с высшими растениями и
почвенными микроорганизмами 11
1.3.1 Характеристика природных токсинов 13
1.3.2 Взаимодействие Azotobacter с фитопатогенами и токсинами 18
1.3.3 Влияние факторов внешней среды на характер роста и
физиологическую активность бактерий рода Azotobacter 19
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 22
2.1 Материалы и объект исследования 22
2.2 Методы исследования 23
2.2.1 Подготовка реактивов и питательных сред 23
2.2.2 Отбор почвенных проб 25
2.2.3 Подготовка образца к микробиологическому анализу 26
2.2.4 Выделение и идентификация выделенных культур Azotobacter.. 26
2.2.5 Определение чувствительности выделенных штаммов к
различным антибиотикам 26
2.2.6 Определение чувствительности выделенных штаммов к действию
других природных токсинов 27
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ .... 29
3.1 Выделение штаммов азотобактера 29
3.2 Изучение культуральных признаков 32
3.3 Оценка резистентности 36
3.3.1 Антибиотики 36
3.3.2 Плесневые грибы 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 47
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Эколого-физиологическая характеристика бактерий рода
Azotobacter 6
1.1.1 Систематическое положение бактерий рода Azotobacter 6
1.1.2 Цикл развития бактерий рода Azotobacter 6
1.1.3 Особенности распространения Azotobacter в различных типах
почв 7
1.2 Морфологическая характеристика и физиологические свойства
Azotobacter 8
1.3 Взаимодействие азотобактера с высшими растениями и
почвенными микроорганизмами 11
1.3.1 Характеристика природных токсинов 13
1.3.2 Взаимодействие Azotobacter с фитопатогенами и токсинами 18
1.3.3 Влияние факторов внешней среды на характер роста и
физиологическую активность бактерий рода Azotobacter 19
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 22
2.1 Материалы и объект исследования 22
2.2 Методы исследования 23
2.2.1 Подготовка реактивов и питательных сред 23
2.2.2 Отбор почвенных проб 25
2.2.3 Подготовка образца к микробиологическому анализу 26
2.2.4 Выделение и идентификация выделенных культур Azotobacter.. 26
2.2.5 Определение чувствительности выделенных штаммов к
различным антибиотикам 26
2.2.6 Определение чувствительности выделенных штаммов к действию
других природных токсинов 27
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ .... 29
3.1 Выделение штаммов азотобактера 29
3.2 Изучение культуральных признаков 32
3.3 Оценка резистентности 36
3.3.1 Антибиотики 36
3.3.2 Плесневые грибы 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 47
Необходимым условием для существования на Земле органического мира является обеспечение сбалансированной деятельности микроорганизмов, которые играют важную роль в поддержании жизни нашей планеты, принимая участие в круговороте серы, фосфора, азота, и других элементов и веществ в различных экологических системах.
В связи с ростом промышленного производства и развитием сельского хозяйства, почва становится токсичной средой обитания за счет использования человеком большого количества химических веществ в данной сфере деятельности. Биогеохимическое равновесие нарушается, с деградацией почв резко уменьшается и количество природных микробных сообществ. К последствиям загрязнения почвенного покрова, водоемов и других экосистем, относится также снижение активности микроорганизмов, нарушение трофической цепи и структуры биогеоценоза в целом.
Чтобы вышеописанная проблема решилась, необходимо отказаться от применения такого огромного количества химических веществ в сельском хозяйстве и применять в практике биопрепараты естественной почвенной микрофлоры.
Бактерии рода Azotobacter являются важнейшим фактором для сельского хозяйства, так как для этих микроорганизмов характерна выраженная способность усваивать азот атмосферы. Способность фиксировать молекулярный азот из атмосферы, не вступая в симбиотические отношения с растениями, является преимуществом бактерий рода Azotobacter. Представители данного рода являются свободноживущими азотфиксаторами. Некоторые штаммы азотобактера способны фиксировать до 15 мг азота на 1 г глюкозы [14]. В результате процесса азотфиксаиии бактерии рода Azotobacter способны к фиксации молекулярного азота и вовлечению его в биологический круговорот.
Помимо азотфиксации, давно известна способность азотобактера продуцировать биологически активные вещества (витамины и стимуляторы роста). Благодаря этому свойству азотобактер связан не только с улучшением азотного питания и фиксацией азота, но и с поступлением в растения биологически активных соединений, вырабатываемых микроорганизмом.
На урожайность сельскохозяйственных культур оказывают влияние фитопатогенные организмы, присутствующие в почве. При бактеризации азотобактером в ризосфере угнетается развитие микроскопических грибов, задерживающих рост растений [31]. Происходит это благодаря фунгистатическому веществу, которое вырабатывает Azotobacter. Именно поэтому взаимодействие азотобактера с фито патогенами является очень важным аспектом. Причём, различные штаммы Aazotobacter могут отличаться как по эффективности азотфиксации, так и по характеру взаимодействия природными фитопатогенами.
На основании вышеизложенного, целью моей работы является исследование действия природных токсинов на рост культур Azotobacter, выделенных из различных типов почв Пензенской области.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
• Сбор и подготовка почвенных образцов, отобранных в различных районах города Пенза;
• Выделение и идентификация штаммов рода Azotobacter по ключевым культуральным и физиологическим признакам;
• Изучение влияния природных токсинов на рост выделенных штаммов Azotobacter.
Выпускная квалификационная работа написана на 50 листах, содержит 11 таблиц, 8 рисунков и список литературы на русском языке из 31 источника.
В связи с ростом промышленного производства и развитием сельского хозяйства, почва становится токсичной средой обитания за счет использования человеком большого количества химических веществ в данной сфере деятельности. Биогеохимическое равновесие нарушается, с деградацией почв резко уменьшается и количество природных микробных сообществ. К последствиям загрязнения почвенного покрова, водоемов и других экосистем, относится также снижение активности микроорганизмов, нарушение трофической цепи и структуры биогеоценоза в целом.
Чтобы вышеописанная проблема решилась, необходимо отказаться от применения такого огромного количества химических веществ в сельском хозяйстве и применять в практике биопрепараты естественной почвенной микрофлоры.
Бактерии рода Azotobacter являются важнейшим фактором для сельского хозяйства, так как для этих микроорганизмов характерна выраженная способность усваивать азот атмосферы. Способность фиксировать молекулярный азот из атмосферы, не вступая в симбиотические отношения с растениями, является преимуществом бактерий рода Azotobacter. Представители данного рода являются свободноживущими азотфиксаторами. Некоторые штаммы азотобактера способны фиксировать до 15 мг азота на 1 г глюкозы [14]. В результате процесса азотфиксаиии бактерии рода Azotobacter способны к фиксации молекулярного азота и вовлечению его в биологический круговорот.
Помимо азотфиксации, давно известна способность азотобактера продуцировать биологически активные вещества (витамины и стимуляторы роста). Благодаря этому свойству азотобактер связан не только с улучшением азотного питания и фиксацией азота, но и с поступлением в растения биологически активных соединений, вырабатываемых микроорганизмом.
На урожайность сельскохозяйственных культур оказывают влияние фитопатогенные организмы, присутствующие в почве. При бактеризации азотобактером в ризосфере угнетается развитие микроскопических грибов, задерживающих рост растений [31]. Происходит это благодаря фунгистатическому веществу, которое вырабатывает Azotobacter. Именно поэтому взаимодействие азотобактера с фито патогенами является очень важным аспектом. Причём, различные штаммы Aazotobacter могут отличаться как по эффективности азотфиксации, так и по характеру взаимодействия природными фитопатогенами.
На основании вышеизложенного, целью моей работы является исследование действия природных токсинов на рост культур Azotobacter, выделенных из различных типов почв Пензенской области.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
• Сбор и подготовка почвенных образцов, отобранных в различных районах города Пенза;
• Выделение и идентификация штаммов рода Azotobacter по ключевым культуральным и физиологическим признакам;
• Изучение влияния природных токсинов на рост выделенных штаммов Azotobacter.
Выпускная квалификационная работа написана на 50 листах, содержит 11 таблиц, 8 рисунков и список литературы на русском языке из 31 источника.
Во всех анализируемых пробах почвы при посеве на безазотистую среду Эшби был обнаружен рост колоний Azotobacter.
По ряду признаков (морфологическим, физиологическим, биохимическим), было установлено, что выделенные штаммы принадлежали виду Azotobacter chroococcum.
Почва различных территорий имеет различную осемененность Azotobacter. Наиболее богата бактериями этого рода окультуренная почва, взятая с территории с. Мастиновка. Меньше всего бактерий содержится в образцах, собранных на территории Олимпийской аллеи. Эти различия, видимо, связаны с различным плодородием и загрязнением почв разных участков.
Также необходимо отметить, что в ходе эксперимента с применением стрептомицина - антибиотика природных микромицетов, были обнаружены адаптационные механизмы, выработанные азотобактером к токсичным условиям окружающей среды. Максимальный уровень резистентности к стрептомицину показали образцы азотобактера, выделенного из антропогенно загрязненной почвы. Минимальную устойчивость к этому антибиотику проявили бактерии, обитающие в окультуренной почве.
Сравнив динамику роста культуры Azotobacter chroococcum в каждом из исследуемых образцов почвы, при взаимодействии с полным спектром токсинов микроскопического гриба Fusarium oxisporum на заражённых проростках пшеницы, было показано, что при бактеризации азотобактером ризосферы, угнетается развитие микроскопических грибов, задерживающих рост растений. Данный факт подтверждает, что взаимодействие бактерий рода азотобактер с фитопатогенами, является важнейшим фактором, оказывающим влияние на урожайность сельскохозяйственных культур [31].
В ходе работы, нами была отмечена и экспериментально подтверждена еще одна особенность взаимодействия культуры Azotobacter Chroococcum с высшими растениями. Выделенный штамм почвенной бактерии Az. chroococcum обладает способностью стимулировать всхожесть, рост и развитие наземной части и корневой системы Triticosecale.
Суммируя полученные нами результаты и литературные данные, можно сделать вывод, что из-за интенсивного развития промышленного и сельскохозяйственного производства в значительной степени усилилось загрязнение почвенного покрова различными химическими веществами, что пагубно влияет на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, некоторым из которых удалось выработать адаптации, увеличивающие уровень резистентности к токсичности среды.
Данные, полученные нами в ходе работы, могут быть полезны для решения вышеописанной проблемы, так как мы подтвердили на практике, что внесение бактерий рода азотобактер в почву оказывает положительное влияние на рост и развитие растений сельскохозяйственного значения, и, в то же время, угнетает рост и развитие токсичных микроорганизмов.
Возможно, необходимо отказаться от применения химических веществ в сельском хозяйстве в больших количествах и заменить их на биопрепараты естественной почвенной микрофлоры.
По ряду признаков (морфологическим, физиологическим, биохимическим), было установлено, что выделенные штаммы принадлежали виду Azotobacter chroococcum.
Почва различных территорий имеет различную осемененность Azotobacter. Наиболее богата бактериями этого рода окультуренная почва, взятая с территории с. Мастиновка. Меньше всего бактерий содержится в образцах, собранных на территории Олимпийской аллеи. Эти различия, видимо, связаны с различным плодородием и загрязнением почв разных участков.
Также необходимо отметить, что в ходе эксперимента с применением стрептомицина - антибиотика природных микромицетов, были обнаружены адаптационные механизмы, выработанные азотобактером к токсичным условиям окружающей среды. Максимальный уровень резистентности к стрептомицину показали образцы азотобактера, выделенного из антропогенно загрязненной почвы. Минимальную устойчивость к этому антибиотику проявили бактерии, обитающие в окультуренной почве.
Сравнив динамику роста культуры Azotobacter chroococcum в каждом из исследуемых образцов почвы, при взаимодействии с полным спектром токсинов микроскопического гриба Fusarium oxisporum на заражённых проростках пшеницы, было показано, что при бактеризации азотобактером ризосферы, угнетается развитие микроскопических грибов, задерживающих рост растений. Данный факт подтверждает, что взаимодействие бактерий рода азотобактер с фитопатогенами, является важнейшим фактором, оказывающим влияние на урожайность сельскохозяйственных культур [31].
В ходе работы, нами была отмечена и экспериментально подтверждена еще одна особенность взаимодействия культуры Azotobacter Chroococcum с высшими растениями. Выделенный штамм почвенной бактерии Az. chroococcum обладает способностью стимулировать всхожесть, рост и развитие наземной части и корневой системы Triticosecale.
Суммируя полученные нами результаты и литературные данные, можно сделать вывод, что из-за интенсивного развития промышленного и сельскохозяйственного производства в значительной степени усилилось загрязнение почвенного покрова различными химическими веществами, что пагубно влияет на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, некоторым из которых удалось выработать адаптации, увеличивающие уровень резистентности к токсичности среды.
Данные, полученные нами в ходе работы, могут быть полезны для решения вышеописанной проблемы, так как мы подтвердили на практике, что внесение бактерий рода азотобактер в почву оказывает положительное влияние на рост и развитие растений сельскохозяйственного значения, и, в то же время, угнетает рост и развитие токсичных микроорганизмов.
Возможно, необходимо отказаться от применения химических веществ в сельском хозяйстве в больших количествах и заменить их на биопрепараты естественной почвенной микрофлоры.
