АННОТАЦИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ХАРАКТЕРИСТИКА БАКТЕРИЙ РОДА AZOTOBACTER 6
1.1 Таксономия и филогения 6
1.2 Морфологические особенности 9
1.3 Физиология и культуральные свойства 14
1.4 Распространение 18
1.5 Геном 19
1.6 Фиксация азота 21
2 ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТФИКСИРУЮЩИХ БАКТЕРИЙ В СЕЛЬСКОМ
ХОЗЯЙСТВЕ 23
2.1 Рынок биоудобрений на основе бактерий рода Azotobacter 23
2.2 Биоудобрения и их производство 23
3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 26
3.1 Объект исследования 26
3.2 Стерилизация посуды и питательных сред 26
3.3 Приготовление питательных сред 26
3.4 Микробиологический посев 26
3.5 Культивирование 26
3.6 Определение скорости роста 26
3.7 Выделение чистых культур микроорганизмов 26
3.8 Микроскопирование 26
3.9 Идентификация выделенных из почвы микроорганизмов по гену 16 S
рРНК и их морфологическое описание 26
4 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 27
4.1 Определение оптимальной базовой питательной среды для
культивирования промышленного штамма A. chroococcum 27
4.2 Подбор источника углерода с учётом экономических соображений.. 27
4.3 Влияние различных температурных режимов и рН на рост штамма.. 27
4.4 Выделение, морфологическое описание и идентификация новых
штаммов азотфиксирующих бактерий по гену 16S рРНК 27
ВЫВОДЫ 28
ЛИТЕРАТУРА 29
Отказ от применения минеральных удобрений и переход к биологизации земледелия становится все более перспективным направлением в последние годы [Игнашев и др., 2020]. Органическое земледелие практикуется в 181 стране мира, не менее 69,8 миллиона гектаров сельскохозяйственных земель используют для органического земледелия примерно 2,9 миллиона фермеров по всему земному шару. По данным Ecovia Intelligence мировые продажи органических продуктов питания в 2017 году достигли 97 миллиардов долларов США [Wilier et al., 2019].
В органическом сельском хозяйстве фиксация атмосферного азота почвенной микробиотой рассматривается в качестве одного из важнейших источников минерального питания растений [The use of Azotobacter in organic maize production, 2012 ; Игнашев и др., 2020]. Особую роль при
несимбиотической фиксации атмосферного азота играют бактерии рода Azotobacter [Role of Azotobacter in soil fertility and sustainability, 2015 ; Игнашев и др., 2020]. Данная группа микроорганизмов отличает способность фиксировать атмосферный азот, переводя его в доступные растению формы, а также способность синтезировать ряд фитогормонов [Композиция на основе бактерий родов Rhizobium и Azotobacter..., 2018]. Важно отметить, что представителей рода Azotobacter используют в составе биопрепаратов как в виде монокультуры, так и в консорциумах с представителями Clostridium, Pseudomonas, Bacillus, Azospirillum, Agrobacterium и представителями клубеньковых бактерий семейства Rhizobiaceae [Microbial Producers of Plant Growth., 2006 ; Композиция на основе бактерий родов Rhizobium и
Azotobacter., 2018].
Исследование и оптимизация процесса культивирования азотфиксирующих бактерий актуальны с точки зрения производства эффективных микробных биопрепаратов для обеспечения азотного питания сельскохозяйственных растений без использования минеральных удобрений.
В связи с вышесказанным, целью исследования являлся подбор оптимальных условий культивирования промышленного штамма азотфиксаторов Azotobacter chroococcum ВКПМ-8739 для дальнейшего производства биопрепарата на основе данных микроорганизмов, а также выделение в чистую культуру новых штаммов азотфиксирующих бактерий из сельскохозяйственных почв в Томской области.
На основании цели были сформулированы следующие задачи:
1. Определить оптимальную минеральную питательную среду (базовую среду) для культивирования промышленного штамма A. chroococcum.
2. Подобрать наиболее подходящий источник углерода. На основании полученных данных сделать выбор в пользу оптимальной питательной среды учитывая экономические соображения.
3. Оценить влияние различных температурных режимов и рН на рост штамма и сделать вывод об оптимальных параметрах культивирования промышленного штамма A. chroococcum.
4. Выделить новые штаммы азотфиксирующих бактерий из почвы с полей, занятых «органическими» культурами.
Работа выполнена в лаборатории промышленной микробиологии БИ ТГУ на базе ООО «Дарвин». Автор выражает благодарность коллективу ООО «Дарвин» за оказанную помощь в постановке экспериментов и обсуждении результатов. В частности, Денису Александровичу Ивасенко, Юлии Александровне Франк, Полине Александровне Бухтияровой и Дмитрию Викторовичу Анциферову.
1. Оптимальной базовой питательной средой для поддержания промышленного штамма A. chroococcum в производственной коллекции культур является среда Эшби с добавлением источника азота в виде NH4NO3.
2. Принимая во внимание показатели продуктивности и кинетику роста, а также экономические показатели, для промышленного культивирования штамма на среде Эшби с азотом наиболее подходящим источником углерода можно считать мелассу в концентрации 40 г/л.
3. Оптимально культивировать промышленный штамм A. chroococcum при рН питательной среды от 6.0 до 7.0 и в диапазоне температур 28 - 32 °C.
4. Из сельскохозяйственных почв в Томской области выделен в чистую культуру новый штамм азотфиксирующих бактерий А-1404, который отнесен к роду Mesorhizobium. Потенциал микроорганизма для практического применения предстоит изучить.
