Введение 3
Глава 1. Обзор литературы 5
1.1 Синтетические полимерные материалы 5
1.2 Области применения полимеров 5
1.4 Разрушаемые биопластики как альтернатива химическим полимерным материалам ...8
1.5 Полигидроксиалканоаты и область их применения 9
1.6 Биодеградация полигидроксиалканоатов в природных условиях 11
1.7 Биодеградация ПГА в почве 14
Глава 2. Объекты и методы исследования 18
2.1 Объекты исследования 18
2.2 Основные характеристики полевой и огородной почвы 19
2.3 Методы выделения почвенных микроорганизмов деструкторов 19
2.4 Методы идентификации микроорганизмов 21
Глава 3. Результаты исследования 23
3.1 Микробиологический анализ исходных образцов полевой и огородной почв 23
3.2 Разнообразие бактерий-деструкторов на разных типах полимера 27
3.3 Молекулярно-генетический анализ микроорганизмов-деструкторов 33
Выводы 43
Список литературы 44
ПРИЛОЖЕНИЕ А 51
Широкое использование синтетических полимеров в жизни и деятельности человека, наряду с несомненными преимуществами имеет ряд проблем. Во-первых, синтетические полимеры получают из не возобновляемых природных ресурсов, во-вторых, применение очень медленно разрушаемых в природной среде синтетических материалов и их накопление ведет к загрязнению окружающей среды и создает глобальную экологическую проблему. Одним из способов решения данной проблемы является использование полимерных материалов способных к химической и биологической деструкции до нетоксичных материалов вовлекаясь в круговорот (С.В. Прудникова, Т.Г. Волова 2012). К таким материалам относятся природные биополимеры, в том числе полигидроксиалканоаты (ПГА).
Биодеградация ПГА в окружающей среде зависит от микроорганизмов, обладающих внеклеточными ПГА-деполимеразами. Впервые микроорганизмы, разрушающие гомополимер П(3ГБ), были выделены более 50 лет назад и сейчас известно множество видов, способных к его деградации. Однако в настоящее время налажен биосинтез разных типов сополимеров П(3ГБ), физико-химические свойства которых сильно различаются, следовательно, могут быть отличия и в субстратной специфичности ферментов деполимераз.
Очень мало данных о таксономии первичных деструкторов сополимера поли-3-гидроксибутирата с 4-гидроксибутиратом, поэтому целью данной работы было исследование структуры микробного сообщества при биодеградации полимерных пленок из гомополимера поли-3- гидроксибутирата и его сополимера с 4-гидроксибутиратом в агрогенно- трансформированных почвах.
В задачи исследования входило:
1. Исследовать соотношение эколого-трофических групп микроорганизмов в образцах полевой и огородной почвы до и после экспонирования полимерных пленок П(3ГБ) и П(3ГБ/4ГБ).
2. Выделить с поверхности полимерных пленок в чистую культуру первичных бактерий-деструкторов полимеров и определить их таксономическое положение.
3. Провести сравнительный анализ разнообразия первичных деструкторов, выделенных из разных типов почв и с образцов полимеров разного химического состава.
1. При экспозиции плёнок П(3ГБ) в полевой почве доля копиотрофов, прототрофов, азотфиксаторов и микромицетов увеличилась. Это указывает на стимулирующее влияние П(3ГБ) как источника углерода на почвенную органотрофную микрофлору. В огородной почве наблюдали уменьшение доли копиотрофных бактерий и увеличение прототрофных, что указывает на ускоренные процессы минерализации полимерных пленок в огородной почве.
2. В результате скрининга 20 изолятов бактерий, обладающих ПГА- деполимеразной активностью, были установлены общие и специфичные виды деструкторов. Для полевой почвы специфичными деструкторами П(3ГБ) являются Chitinophaga, Nocardiaи Mitsuaria, для огородной - Acidovoraxи Variovorax.
3. Специфичными деструкторами П(3ГБ) являются Achromobacter, Chitinophagaи Mitsuaria, а П(3ГБ/4ГБ) - Roseateles, Cupriavidusи Variovorax.Представители родов Streptomycesи Nocardiaбыли общими для обоих типов полимера.
