Экологическая роль полигидроксиалканоатов - закономерности биоразрушения в природной среде и взаимодействия с микроорганизмами

• Автор: Прудникова, Светлана Владиславна
• Шифр специальности: 03.01.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 248 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ЕЕ Негативные последствия накопления в биосфере продуктов

химического синтеза

1.Е1. Синтетические пластики - глобальная экологическая проблема

1.1.2. Биологическая опасность загрязнения биосферы ксенобиотиками

1.2. Эколого-биотехнологические альтернативы продуктам химического

синтеза

1.2.1. Перспективность разрушаемых пластиков

1.2.2. Экологический потенциал биопрепаратов

1.3. Биотехнологический ресурс полигидроксиалканоатов как
альтернативы синтетическим полимерным материалам
1.4. Производство и сферы применения ПГА
1.4.1. Состояние и перспективы наращивания объемов выпуска ПГА
1.4.2. Потенциальные сферы применения ПГА
1.5. Закономерности биодеградации ПГА
1.5.1. Механизм биоразрушения ПГА в лабораторных исследованиях
1.5.2. Исследования биодеградации ПГА в природных условиях
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Синтез и выделение полигидроксиалканоатов
2.1.2. Изготовление экспериментальных образцов
полигидроксиалканоатов и их характеристика
2.2. Методы исследования свойств полимеров
2.2.1. Исследование химической структуры ПГА
2.2.2. Исследование структуры поверхности, физико-химических и физико-механических свойств полимерных образцов
2.3. Методы исследования биодеградации образцов
полигидроксиалканоатов

2.3.1. Исследование биоразрушаемости образцов ПГА в лабораторных условиях
2.3.2. Исследование биоразрушаемости образцов ПГА в натурных экспериментах
2.4. Микробиологические исследования
2.5. Молекулярно-генетические исследования
2.6. Конструирование и исследование долговременных форм сельскохозяйственных препаратов, депонированных в матрикс из ПГА
2.6.1. Методика депонирования препаратов в полимерный матрикс
2.6.2. Исследование динамики оттока препаратов в почву
2.6.3. Исследование эффективности разработанных долговременных форм препаратов
2.7. Конструирование биофунгпцидов, иммобилизованных на микроносителях из ПГА, и исследование их эффективности
2.7.1. Методы оценки эффективности биопрепарата на основе спор гриба Т. harzianum для защиты сеянцев Picea obovata (Ledeb.)
2.7.2. Методы определения потенциала ПГА в качестве микроносителя для создания биофунгпцидов нового поколения
2.8. Статистическая обработка результатов
ГЛАВА 3. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ ПГА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА БИОРАЗРУШЕНИЯ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
3.1. Получение и характеристика полимерных изделий из ПГА
3.2. Исследование разрушаемости ПГА в лабораторных условиях
3.3. Последствия взаимодействия ПГА с микроорганизмами в процессе биоразрушения в лабораторных микроэкосистемах
ГЛАВА 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ БИОРАЗРУШЕНИЯ ПОЛИГИДРОКСИ-АЖАНОАТОВ ПОЧВЕННЫМИ МИКРОБИОЦЕНОЗАМИ
4.1. Исследование биоразрушения полигидроксиалканоатов в почвах средних широт Сибирского региона
4.2. Исследование биоразрушения полигидроксиалканоатов в почвах в тропических условиях

ГЛАВА 5. ЗАКОНОМЕРНОСТИ БИРАЗРУШЕНИЯ ИГА В ПРИРОДНЫХ ВОДОЕМАХ
5.1. Исследование биоразрушения полигидроксиалканоатов в морской воде в тропических условиях
5.2. Исследование деградации ПГА в солоноватоводном озере Шира
ГЛАВА 6. КОНСТРУИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОЛГОВРЕМЕННЫХ ФОРМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ, ДЕПОНИРОВАННЫХ В МАТРИКС ИЗ ПОЛИГИДРОКСИАЛКАНОАТОВ
6.1. Долговременная форма гербицидного средства, депонированного в матрикс из ПГА
6.2. Использование ПГА для разработки пролонгированной формы азотных удобрений
ГЛАВА 7. КОНСТРУИРОВАНИЕ НОВЫХ ФОРМ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ НА ОСНОВЕ
ИММОБИЛИЗОВАННЫХ СПОР ГРИБОВ TRICHODERMA
7.1. Эффективность биопрепаратов на основе штаммов грибов рода Trichoderma в защите сеянцев хвойных в лесопитомниках.
7.2. Оценка эффективности новых форм биопрепаратов на основе штаммов грибов рода Trichoderma, иммобилизованных на носителе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Dawes, 1990; Steinbüchel, Valentin, 1995; Braunegg et al., 1998; Madison, Huisman, 1999); он включает природные и генетически модифицированные штаммы. Среди описанных организмов - аэробные и анаэробные бактерии, гетеротрофы, хемооргано- и хемотрофы, фототрофные прокариоты, аэробные фотобактерии, олиготрофные полипростековые бактерии, архебактсрии, фототрофные бактерии и другие. Однако, несмотря на имеющееся разнообразие потенциальных природных продуцентов ПГА, для промышленного использования рассматривается очень небольшое число видов: хемоорганотрофный организм Rcilstonia, способный использовать различные источники углерода, и гетеротрофные микроорганизмы (Methylotrophus, Methylobacterium, Pseudomonas) (Anderson, Dawes, 1990; Lee, 1996; Choi, Lee, 1997; 1999 a,b; Steinbüchel, Valentin, 1995; Braunegg et ah, 1998; Madison, Huisman, 1999). К настоящему моменту накоплен огромный материал, связанный с конструированием и исследованием генетически модифицированных организмов - продуцентов ПГА.
В качестве критериев для выбора потенциального продуцента полигидроксиалканоатов принято рассматривать следующие показатели: химический состав, выход полимера, затраты углеродного субстрата, концентрацию биомассы клеток в культуре, продуктивность процесса.
Бактерии, используемые для получения ПГА, по применяемым методам культивирования подразделяют на две группы. К первой относятся организмы, эффективный синтез ПГА у которых происходит при избытке источника энергии и углерода в среде, но при лимитировании роста одним из биогенных элементов (азотом, серой, фосфором, калием, магнием или кислородом). К этой группе относятся Alcaligenes eutrophiis, Azotobacter vinelandii, Pseudomonas oleovorans и другие. Ко второй группе относят микроорганизмы, характеризующиеся способностью эффективно синтезировать ПГА при высоких скоростях роста, без ограничения каким-либо лимитирующим фактором. Это Alcaligenes latus и рекомбинантные
организмы, содержащие биосинтетический оперон из Al. eutrophiis.