РНКаза Bacillus intermedius как регулятор роста и жизнедеятельности микроорганизмов

• Автор: Егоров, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 247 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

I. ПОЧВЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ.

1. Фитоцатогенные микроорганизмы бобовых культур.

2. Клубеньковые бактерии и эффективность бобоворизобиалыюго симбиоза.

2.1. ii продуценты веществ фитогормональной

природы.

2.2. Процесс азотфиксации и формирования симбиоза

2.3. Эффективность применения ризобий в качестве биоудобрений

3. Микроорганизмы стимуляторы роста растений.

3.1. Азотфиксирующис микроорганизмы

3.2. Ризосферные и эпифитные микроорганизмы
4. Фосфатмобилизующие микроорганизмы почвы.
4.1. Микробиологическая трансформация минеральных и органических соединений фосфора в почве.
4.2. Использование фосфатмобилизующих микроорганизмов для улучшения фосфорного питания сельскохозяйственных растений
5. Роль силикатных бактерий в обогащении почвы минеральными элементами в результате выщелачивания бокситовых руд
6. Микромицеты рода i и биоудобрения на их основе
И. РОСТ И РАЗВИТИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ.
1. Клеточный цикл микроорганизмов
2. Кинетика роста микробной популяции
III. СТИМУЛЯТОРЫ РОСТА И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ
1. Регуляция роста микроорганизмов факторами биологической природы
2. Биологические эффекты экзогенных рибонуклеаз
3. Проницаемость микроорганизмов для экзогенных
соединений и передача сигнала в клетках прокариот
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
1. Штаммы микроорганизмов и их культивирование.
2. Контроль за ростом культур.
3. Исследуемая в работе рибонуклеаза
4. Изучение влияния экзогенной РНКазы на размножение микроорганизмов
5. Взаимодействие рибонуклеазы с клеточной поверхностью бактерий.
6. Действие РНКазы на элсктрокинетические свойства
клеток бактерий
7. Влияние рибонуклеазы на ионную проницаемость микроорганизмов
8. Исследование влияния РНКазы на физиологическую
активность бактерий
9. Изучение действия РНКазы на способность В. тисгтовш выщелачивать капийалюмосиликаты
. Исследование влияния РНКазы на фосфатмобилизующую активность микроорганизмов
Изучение действия РНКазы на клубеньковые бактерии.
. Изучение действия РНКазы на азотфиксирующие микроорганизмы
. Исследование влияния фермента на Т. i.
. Статистическая обработка результатов.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ РАБОТЫ.
I. ВЛИЯНИЕ РНКазы I I
НА РОСТ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ.
1. Размножение микроорганизмов при действии на них
РНКазой В. ii в микроконцентрациях
1.1. Действие РНКазы на рост культур грамотрицательных бактерий
1.2 Действие РНКазы на размножение грамположительных
бактерий.
1.3. Действие РНКазы на размножение эукариотических микроорганизмов
2. Влияние РНКазы В. ii на метаболическую
активность микроорганизмов
2.1. Ростстимулирующая активность . ii под
действием РНКазы В. ii
2. 2. Влияние РНКазы на антагонистическую активность
. ii в отношении фитопатогенных микромицегов
2. З.Азотфиксирующая активность клубеньковых бактерий
под действием РНКазы В. ii
2. 4. Влияние РНКазы на способность В. ii
разрушать алюмосиликатные минералы.
2. 5. Влияние РНКазы В. ii на растворение органических и неорганических соединений фосфора фосфатмобилизующими микроорганизмами.
2. 6. Влияние РНКазы на антагонистические свойства
Т. i.
И. ВОЗМОЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ СТИМУЛИРУЮЩЕГО ЭФФЕКТА РИБОНУКЛЕАЗЫ III
1. Индукция изменения физиологобиохимических функций микроорганизмов и биосинтетических процессов в клетках РНКазой
В. ii.
1.1. Влияние РНКазы В. ii на физиологобиохимические свойства бактерий.
1. 2. Влияние РНКазы В. ii на биосинтетические процессы в клетках бактерий
2. Проницаемость клеток микроорганизмов для экзогенной рибонуклеазы В. ii
2.1. Сорбционная способность клеток микроорганизмов
в отношении РНКазы В. ii
2. 2. Проницаемость микроорганизмов для РНКазы
В. ii.
2. 3. Влияние РНКазы на плотность поверхностного
заряда микроорганизмов.
2. 4. Изменение ионной проницаемости клеток под
действием РНКазы.
III. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРИМЕНЕНИЯ ЭКЗОГЕННОЙ РИБОНУКЛЕАЗЫ I II В КАЧЕСТВЕ РЕГУЛЯТОРА РОСТА И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ
1.Влияние РНКазы на рост и жизнедеятельность бактерий в почвенных условиях.
1.1.Действие фермента на развитие популяции . ii в почвенных условиях.
1.2. Влияние РНКазы на способность фосфатмобилизующих микроорганизмов переводить труднодоступные соединения фосфора в доступную для растений форму в условиях защищенного грунта
1.3. Влияние РНКазы на нитрогеназную активность азотфиксирующего сообщества
2. Практическое применение РНКазы В. ii
2. 1. Повышение эффективности создания бобоворизобиального
симбиоза с целью увеличения урожая люцерны.
2. 2. Влияние азотфиксирующего сообщества, обработанного РНКазой, на урожай огурца в условиях защищенного грунта
2.3. Влияние фосфатмобилизующих микроорганизмов, обработанных РНКазой, на урожайность огурца.
2. 4. Влияние триходермина, обработанного РНКазой,
на урожай огурца в условиях защищенного грунта.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
1. Молекулярнобиохимические аспекты ростстимулирующего эффекта РНКазы В. ii
2. Изменение типа клеточного ответа на воздействие РНКазой
в зависимости от физиологического состояния посевной культуры
3. Некоторые аспекты практического применения рибонуклеазы
3. 1. Стимуляция размножения клеток и увеличение
выхода микробной массы.
3. 2. Стимуляция метаболизма микроорганизмов.
4. Секретируемая РНКаза бацилл как природный регулятор состояния микробного биоценоза.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Ряд исследователей изучали способность клубеньковых бактерий продуцировать гетероауксин и экзосмировать его в среду культивирования. Большинство полученных данных свидетельствуют, что ii синтезируют ауксины и ауксиноподобные вещества. Было показано, что . ИУК в чистой культуре ii Р. Существенно, что при совместном культивировании i . ИУК значительно повышается по сравнению с монокультурами Якимова М. Ф., Волоскова М. М. . В настоящее время обнаружены гормоны, отнесенные к группе цитокининов, и принимающие активное участие в эндогенной регуляции физиологических процессов у растений. Была выявлена положительная связь между бактеризацией бобового растения клубеньковыми бактериями и повышением содержания цитокинина Сабельникова В. И., i О. I, . Таким образом, данные литературы свидетельствуют о том, что клубеньковые бактерии способны синтезировать ростстимулирующие вещества фитогормональной природы не только при культивировании их на питательных средах, но и в естественной среде обитания микроорганизмов в ризосферной и прикорневой зонах растений. Процесс азотфиксации у микроорганизмов требует энергетических затрат, которые сводятся к использованию молекул АТФ. В результате возвращения водорода, выделяемого под действием нитрогеназы в дыхательную цепь в систему транспорта электронов эти затраты могут быть значительно сокращены. Нитрогеназа представляет собой чрезвычайно чувствительный к кислороду ферментный комплекс, состоящий из двух компонентов белок с молекулярной массой 0 и белок с молекулярной массой Vi , . Последний состоит из двух идентичных субъединиц, содержащих на димер один центр. Эти субъединицы образуют структуру, напоминающую крылья бабочки, которые скрепляет железосодержащий кофактор. Вблизи его идентифицирован сайт прикрепления белка, на котором происходит восстановление азота Функция белка состоит в передаче активированных электронов с молекул ферредоксинов на белок Гусев М. В., Минеева I, , . Важным свойством ризобий является их активность, т. Исследования показали, что активные штаммы клубеньковых бактерий образуют больше свободных аминокислот, чем неактивные. Повидимому, более интенсивный синтез аминокислот является одной из причин высокой эффективности клубеньковых бактерий в симбиозе с растениями Андреюк Е. И., . При формировании симбиоза важную роль играют вирулентность и конкурентоспособность клубеньковых бактерий Vi , . Под вирулентностью подразумевают способность клубеньковых бактерий проникать в ткань корня, там размножаться и вызывать формирование клубенька. Понятие вирулентности напрямую коррелирует с представлениями об иммунитете растений. Растение после внедрения в него ризобий приобретает иммунитет, который препятствует дальнейшему заражению корней. Однако не всегда более вирулентная культура первой инокулирует корневую систему. Необходимо, чтобы вирулентная культура характеризовалась и конкурентоспособностью. Показателем конкурентоспособности штамма служит количество образованных им клубеньков в процентах от общего количества клубеньков на корнях растения i , . Доминирование штамма зависит от многих факторов генетической и биохимической совместимости обоих симбионтов, величины инфекционной нагрузки, способа и формы применения инокулята, выживаемости штамма на семенах и в почве Симаров Б. В. с соавт. Толкачев Н. З., . Необходимо отметить, что конкурентоспособность микроорганизма не коррелирует с его симбиотической эффективностью Фесенко А. Н. и др. Поэтому при получении биопрепаратов необходимо проводить селекцию активно фиксирующих азот клубеньковых бактерий с высокой конкурентоспособностью. При бобоворизобиальном симбиозе выделяют три стадии взаимодействия клетокпартнеров преинфекция, превращение бактерий во внутриклеточных эндофитов и развитие азотфиксирующего симбиоза i . На стадии преинфекции растениехозяин выделяет вещества, такие как сахара, аминокислоты, факторы роста, которые являются хемоаттрактантами для клубеньковых бактерий и вызывают неспецифический хемотаксис ризобий к определенным участкам корней , .