Роль азотфиксирующих микроорганизмов в фиторемедиации промышленных углеводородных шламов

• Автор: Григорьева, Татьяна Владимировна
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Проблема углеводородных отходов

1.2 Стратегия биоремедиации углеводородных шлмаов

1.3 Фиторемедиация

1.4 Роль ризобактерий, стимулирующих рост растений

1.4.1 Детоксикация

1.4.2 Синтез регуляторов роста растений

1.4.3 Фиксация атмосферного азота

1.4.4 Улучшение фосфорного питания растений
1.4.5 Продукция сидерофоров
1.4.6 Синтез антибиотиков
1.5 Классификация и экология свободноживущих диазотрофов
1.6 Биохимия азотфиксации и строение нитрогеназы
1.7 Генетика и регуляция азотфиксации 3
1.8 Методы исследования азотфиксирующих микроорганизмов
1.9 Влияние экологических факторов на азотфиксацию ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Выявление биологической фиксации азота в промышленных углеводородных шламах
2.1.1 Объект исследования
2.1.2 Отбор и хранение проб
2.1.3 Микробиологический посев
2.1.4 Выделение ДНК и амплификация i Н гена
2.1.5 Филогенетический анализ
2.1.6 Оценка азотфиксирующей активности
2.2. Моделирование фиторемедиации шлама
2.3 Скрининг диазотрофных бактерий, перспективных для
фиторемедиации шламов
2.3.1 Способность изолятов утилизировать компоненты шлама
2.3.2 Продукция индолилуксусной кислоты ИУК
2.3.3 Способность к солюбилизации фосфатов
2.3.4 Антагонистическая активность диазотофов по отношению к фитопатогенам
2.3.5 Рейтинговая система оценки биотехнологического потенциала
2.4 Эффекты бактеризации семян растений азотфиксаторами
2.4.1 Фитоэкспертиза семян
2.4.2 Инокуляция семян
2.4.3 Рост растений в шламе
2.5 Химические методы анализов
2.6 Статистическая обработка результатов
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Выявление азотфиксирующих микроорганизмов в промышленных углеводородных шламах
3.2 Характеристика сообщества азотфиксаторов химического шлама
3.3 Моделирование фиторемедиации и оценка азотфиксирующего потенциала шлама
3.4 Скрининг перспективных для фиторемедиации диазотрофных микроорганизмов шлама
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


При реализации технологии фиторемедиации, основанной на микробнорастительных взаимодействиях, необходимо учитывать интересы обоих компонентов ассоциации. Необходимое для жизнедеятельности микроорганизмов соотношение биогенных элементов в загрязненном объекте варьирует в пределах 011 i, , i . . Нетрудно представить, что для углеводородных шламов, дефицитных по азоту 04 кг на фоне экстремальных нагрузок по органическим загрязнениям 00 гСкг . Якушева с соавт. Яковлев с соавт. кг шлама Vv, , Наумова с соавт. i . В свою очередь, в природных экосистемах баланс биогенных элементов поддерживается благодаря обогащению пула доступного азота путем биологической азотфиксации. До запасов азота в почве связано с активностью диазотрофных микроорганизмов Емцев, Мишустин, . Прогресс, достигнутый за последние два десятилетия в изучении диазотрофии, радикально изменил представления о распространении данного свойства среди микроорганизмов. Оказалось, что к фиксации атмосферного азота способны многие представители домена i , ,, , ii, i и ii и некоторые представители домена . . Цель работы выявить диазотрофные микроорганизмы в составе микрофлоры промышленных углеводородных шламов и оценить их потенциальную роль в фиторемедиации этих отходов. Сопоставить нуклеотидную последовательность гена Б рРНК перспективных азотфиксирующих изолятов с международной базой данных и провести их филогенетический анализ. Научная новизна. Результаты диссертационной работы расширяют представления об экологии азотфиксирующих микроорганизмов и о их физиологобиохимических свойствах. С использованием молекулярногенетических методов охарактеризовано распространение генетических детерминант азотфиксации iН ген в составе ДНК бактерий, обитающих в экстремальных условиях углеводородного химического шлама. Осуществлен филогенетический анализ нуклеотидной последовательности гена рРНК, что позволило определить принадлежность аборигенных азотфиксаторов шлама к классу гаммапротеобактерий. Обоснована принадлежность бактерий, выделенных из шлама, к микроорганизмам, стимулирующим рост растений i , благодаря биотехнологически перспективному сочетанию следующих свойств способность к утилизации компонентов шлама в качестве источников питания, способность к азотфиксации, к продукции индолилуксусной кислоты как биостимулятора из категории ауксинов, способность к растворению труднодоступных соединений фосфора, противопатогенная активность в отношении ряда возбудителей заболеваний растений, вызываемых грибами и бактериями. Данные диссертационной работы послужили научной основой для создания новой биотехнологии обезвреживания и переработки промышленных углеводородных шламов, которая находится на стадии патентования. Практическая значимость. Результаты работы способствуют решению насущных проблем обезвреживания экологически опасных отходов, образующихся на предприятиях переработки и использования углеводородного сырья. С экологоэкономических позиций важна продемонстрированная в работе возможность замены коммерческих азотных удобрений биологическим процессом фиксации атмосферного азота при реализации технологии биоремедиации шлама, частью которой является данная работа. Проведенный в работе скрининг шламовых азотфиксирущих бактерий как микроорганизмов позволил выявить пять наиболее ценных изолятов, относящихся к родам и . Большинство диазотрофных бактерий, населяющих углеводородные шламы, сочетают способность к азотфиксации с деструкцией углеводородов и обладают ростсгимулирующим потенциатом в отношении растениймелиорантов. Апробация работы. i Казань, , на Итоговых конференциях КГУ гг. XIV Международной конференции, посвященной летию партнерства между Казанским государственным университетом и Гиссенским университетом им. Ю. Либиха, ii i i ii Казань, . Публикации. По результатам диссертации опубликовано работ.