ВВЕДЕНИЕ 2
1. BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM КАК СИМБИОТИЧЕСКИЕ АЗОТФИКСАТОРЫ СОИ 3
1.1 Значение сои в современном мире 3
1.1.1 Краткая характеристика культуры 3
1.1.2 Распространенность культуры в мире 3
1.1.3 Химический состав и пищевая ценность 5
1.1.4 Применение сои 6
1.2 Bradyrhizobium japonicum как симбиотические азотфиксаторы сои 8
1.2.1 Систематическое положение 8
1.2.2 Морфология и условия культивирования 9
1.2.3 Образование симбиотической связи 11
1.2.4 Механизм фиксации атмосферного азота 22
1.3 Применение бактериальных препаратов на основе Bradyrhizobium
japonicum 29
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 31
2.1 Объекты исследования 31
2.2 Культивирование B. japonicum 31
2.3 Приготовление питательных сред 33
2.4 Стерилизация питательных сред и посуды 33
2.5 Микроскопирование и подсчет клеток 33
2.6 Определение скорости роста 33
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 34
3.1 Выявление питательных сред, обеспечивающих максимальную
продуктивность культивирования B. japonicum 614а 34
3.1.1 Выбор и подготовка питательных сред 34
3.1.2 Определение урожая клеток на выбранных средах 34
3.2 Измерение скорости роста культуры на выбранных средах 34
3.3 Определение оптимальной температуры и pH для промышленного
культивирования 34
ВЫВОДЫ 35
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 36
С развитием в мире и в России органического земледелия, о чём свидетельствует увеличение площади органических ферм в 56 раз с 6900 до 390000 гектаров за период с 2005 по 2020 год (Lysenkov, 2020), а также со значительным ростом производства сои (Glycine max (L.) Merrill) в последние десятилетия (FAOSTAT, 2021) выросла потребность в дешевых и эффективных способах повышения урожайности данной культуры. Одним из наиболее перспективных подходов является применение азотфиксирующих клубеньковых бактерий симбионтов сои - Bradyrhizobium japonicum в качестве биопрепарата при обработке посевных площадей и растений.
Цель данной работы заключалась в подборе оптимальных условий для промышленного культивирования B. japonicum. Для осуществления цели были поставлены следующие задачи:
1. Определить продуктивность штамма Bradyrhizobium japonicum 614а на различных питательных средах;
2. Определить скорости роста штамма на средах с максимальной
продуктивностью;
3. Выбрать оптимальную среду с учетом кинетических параметров роста штамма и себестоимости среды;
4. Установить оптимальные физико-химические параметры культивирования (температура и pH) на выбранной среде.
Автор выражает глубокую благодарность всему коллективу лаборатории промышленной микробиологии БИ ТГУ и ООО «Дарвин», в особенности Ивасенко Денису Александровичу и Франк Юлии Александровне, Анциферову Дмитрию Викторовичу и Бухтияровой Полине Александрове за возможность проведения исследований, а также помощь и советы по выполняемой работе.
1. На среде 304 с мелассой, сахарозой, маннитом и глицерином и на среде Эшби с мелассой B. japonicum 614а рос наиболее продуктивно. Максимальный выход клеток варьировал от 1.91 х 108 до 4.55 х 108 клеток в 1 мл. На других протестированных питательных средах не отмечено выраженного роста.
2. Определены кинетические параметры роста B. japonicum 614а на 304 среде c глицерином и маннитом (р = 0.4392 ч-1, td = 1.5782 ч и р = 0.1908 ч-1, td = 3.6328 ч, соответственно), и на среде Эшби с мелассой (р = 0.2798 ч-1, td = 2.4773 ч).
3. На основе кинетических параметров роста и экономического показателя (себестоимости питательной среды) для промышленного культивирования B.
japonicum 614а выбрана 304 среда с глицерином в качестве источника углерода и электронов.
4. Показано, что для B. japonicum 614а на среде 304 с глицерином оптимальная температура составляет 28±2 °C, а оптимальное значение pH 7.0±0.5.
Полученные данные будут использованы при разработке и промышленном производстве биопрепарата симбиотических азотфиксирующих бактерий на основе B. japonicum в ООО «Дарвин» (г. Томск).
