Аннотация 2
Введение 3
1 Компостирование органических отходов с участием термофильных микроорганизмов 5
1.1 Термофильные микроорганизмы 5
1.2 Использование термофильных микроорганизмов в промышленности ... 7
1.3 Участие термофильных микроорганизмов в процессе компостирования
органических отходов 10
1.3.1 Характеристика рода Ureibacillus 12
1.3.2 Характеристика рода Bacillus 13
2 Материалы и методы 19
2.1 Штаммы микроорганизмов и источник их выделения 19
2.2 Питательные среды для культивирования микроорганизмов 19
2.3 Методика пересева термофильных микроорганизмов 21
2.4 Описание морфологии колоний и клеток 22
2.5 Идентификация микроорганизмов путем анализа последовательности
гена 16S рРНК 23
3 Результаты и обсуждение 24
3.1 Морфология колоний и клеток штаммов термофильных
микроорганизмов из птичьего помета 24
3.1.1 Морфология колоний 24
3.1.2 Морфология клеток 24
3.2 Идентификация микроорганизмов 24
3.3 Рост штаммов на различных питательных средах 24
3.4 Рост штаммов при различных температурах 24
Выводы 25
Список использованной литературы 26
Приложение А. Проекты паспортов производственных штаммов 31
Актуальной проблемой для многих стран является накопление органических отходов агропромышленных предприятий, которые, между тем, могут быть утилизированы с получением полезных продуктов (Talluri, 2011). Животноводческие предприятия с каждым годом формируют все более сложную экологическую ситуацию, так как накапливаемый помет и навоз выводит из оборота пахотные земли. Проблема усугубляется тем, что свежие отходы животноводства, в частности, птичий помет, выделяют токсичные газы, что приводит к распространению неприятных запахов. При несвоевременной переработке такой помет становится, источником загрязнения окружающей среды, негативно влияя на санитарно-токсикологическое состояние почв и грунтовых вод.
Наиболее простым и эффективным способом утилизации птичьего помета является компостирование. Компостирование - это разложение органического вещества отходов, которое регулируется физико-химическими и микробиологическими факторами (Viikari et al., 2007). Основная роль в процессе компостирования принадлежит микроорганизмам - прежде всего бактериям и микроскопическим грибам. Из них наиболее значимы термотолерантные и термофильные бактерии, катализирующие биотермическую стадию превращения помета в компост.
Цель работы состоит в характеристике новых штаммов термофильных микроорганизмов - потенциальных продуцентов для интенсивного компостирования птичьего помёта и других животноводческих отходов.
В соответствии с поставленной целью работы были сформулированы следующие задачи:
1. Исследовать морфологию новых штаммов термофильных
микроорганизмов-деструкторов органического вещества, выделенных из отходов птицефабрики.
2. Проанализировать последовательности гена 16S рРНК изолятов для определения филогенетического положения микроорганизмов.
3. Протестировать рост микроорганизмов на различных питательных средах и подобрать оптимальную среду для поддержания штаммов в производственной коллекции.
Работа выполнена в лаборатории промышленной микробиологии БИ ТГУ на базе ООО «Дарвин».
Автор выражает благодарность канд. биол. наук Ю.А. Франк за руководство и старшему преподавателю кафедры физиологии растений и биотехнологии Томского государственного университета Д.А. Ивасенко за возможность выполнить исследования на высоком методическом уровне. Автор признателен П.А. Бухтияровой за помощь в лабораторных исследованиях.
1. Микроскопический анализ выделенных штаммов показал, что все они представлены подвижными палочковидными клетками, образующими споры. На плотных питательных средах при 50 °С штаммы образуют колонии, различающиеся по морфологии.
2. В ходе анализа последовательностей гена 16S рРНК определено
филогенетическое положение микроорганизмов. Штамм К2-1 близкородственен Aeribacillus pallidus (99 % гомологии последовательности гена 16S рРНК, близкой к полной). Штамм К2-3 принадлежит к B. thermoamylovorans (100 %), соответственно. Штаммы К2-2 и К2-4
близкородственны (99 %) представителям Ureibacillus - U. suwonensis и U. thermosphaericus.
3. Штаммы К2-2 и К2-3 росли на всех исследованных средах, с разной интенсивностью. Штамм К2-1 рос на МПА и не рос на РСА. Вероятно, он нуждается в высокой концентрации белка. Штамм К2-4, напротив, рос только в присутствии глюкозы в среде (среды МПА+глюкоза и PCA). На среде МПА, не содержащей глюкозы, рост штамма отсутствовал.
4. Оптимальная температура для роста штамма К2-3 50 °С.
Температурный диапазон для штаммов К2-1, К2-2 и К2-4 сдвинут в сторону более высоких температур с оптимумом в районе 55 °С.
