Физиологические и популяционные основы практического применения целлюлолитических бактерий

• Автор: Смирнова, Ирина Эльевна
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Алматы
• Количество страниц: 295 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,

СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Использование целлюлолитических бактерий

в биотехнологии.

1.2 Взаимоотношения между целлюлолитическими бактериями и высшими растениями

1.3 Природные микробные ассоциации и смешанные культуры целлюлолитических бактерий

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3 ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИЕ АЗОТФИКСИРУЮЩИЕ БАКТЕРИИ И ПРИМЕНЕНИЕ ИХ ДЛЯ БИОКОНВЕРСИИ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩИХ СУБСТРАТОВ.
3.1 Влияние условий культивирования на рост и ферментативную активность целлюлолитических и азотфиксирующих бактерий
3.2 Исследование целлюлазного комплекса азотфиксирующих бактерий
3.3 Исследование нитрогеназной активности целлюлолитических бактерий
3.3.1 Ассимиляция атмосферного и нитратного азота целлюлолитическими бактериями при их выращивании
на отходах растениеводства
3.3.2 Влияние дополнительных факторов питания на развитие и азотфиксирующую способность целлюлолитических бактерий
3.3.3 Влияние микроэлементов на развитие и азотфиксирующую способность целлюлолитических бактерий
3.4 Автоселекция целлюлолитических азотфиксирующих бактерий в условиях полунепрерывного культивирования.
3.5 Твердофазная ферментация отходов растениеводства
с использованием целлюлолитических азотфиксирующих бактерий.
3.6 Использование целлюлолитических азотфиксирующих бактерий в мелиоративноудобрительных целях.
4 ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИЕ КАРОТИНСИНТЕЗИРУТОЩИЕ БАКТЕРИИ И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
В КОРМОПРОИЗВОДСТВЕ.
4.1 Кинетические характеристики роста целлюлолитических
каротинсинтезирующих бактерий
4.2 Антимикробные свойства целлюлолитических каротинсинтезирующих бактерий и их чувствительность
к антибиотикам.
4.3 Биосинтез витаминов группы В целлюлолитическими каротинсинтезирующими бактериями.
4.4 Экскреция свободных внеклеточных аминокислот целлюлолитическими каротинсинтезирующими бактериями
4.5 Исследование целлюлазной активности каротинсинтезирующих бактерий.
4.6 Исследование каротиногенеза целлюлолитических бактерий .
4.6.1 Влияние длительности и температуры культивирования целлюлолитических бактерий на биосинтез каротина
4.6.2 Влияние источников углерода и азота на биосинтез каротина целлюлолитическими бактериями.
4.6.3 Зависимость биосинтеза каротина целлюлолитическими бактериями от содержания микроэлементов и витаминов вереде
4.7 Твердофазная ферментация растительного сырья с использованием целлюлолитических каротинсинтезирующих бактерий.
4.8 Использование вторичного роста целлюлолитических каротинсинтезирующих бактерий для селекции более активных штаммов.
4.8.1 Условия формирования и характеристика вторичных колоний бактерий
4.8.1.1 Влияние густоты посева и размера первичных колоний у целлюлолитических каротинсинтезирующих бактерий
4.8.1.2 Характер распределения вторичных колоний на первичных колониях целлюлолитических каротинсинтезирующих бактерий.
4.8.1.3 Влияние температуры культивирования на частоту образования вторичных колоний бактерий
4.8.1.4 Влияние значений р1Т среды на частоту возникновения колоний вторичного роста бактерий.
4.8.1.5 Влияние источников углерода на частоту образования вторичных колоний бактерий
4.8.1.6 Влияние источников азота на частоту формирования вторичных колоний бактерий
4.8.1.7 Влияние компонентов среды на индукцию вторичного роста бактерий.
4.8.2 Сравнительное исследование исходных и вторичных культур целлюлолитических каротинсинтезирующих бактерий
4.8.2.1 Влияние антибиотиков на исходные и вторичные культуры бактерий.
4.8.2.2 Кинетические характеристики роста исходных
и вторичных культур бактерий.
4.8.2.3 Влияние металлов на исходные и вторичные культуры бактерий.
4.8.2.4 Витаминобразуюшая способность исходных и вторичных культур бактерий
4.8.3 Каротиногенез субкультур вторичного роста
ВЗАИМООТНОШЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИХ БАКТЕРИЙ С ВЫСШИМИ РАСТЕНИЯМИ.
5.1 Выделение и характеристики целлюлолитических бактерий, используемых для инокуляции семян высших растений
5.2 Влияние целлюлолитических бактерий на всхожесть семян и развитие проростков высших растений
5.3 Влияние целлюлолитических бактерий на образование корней высшими растениями.
5.4 Влияние длительности инокуляции целлюлолитическими бактериями на всхожесть семян и развитие проростков
5.5 Влияние инокуляции целлюлолитическими бактериями на стерильные и нестерильные семена высших растений.
5.6 Влияние продуктов метаболизма целлюлолитических бактерий на рост эпифитной микрофлоры семян высших растений.
5.7 Влияние клеток целлюлолитических бактерий и их метаболитов на высшие растения.
5.8 Влияние культуральной жидкости целлюлолитических бактерий на рост и развитие высших растений.
5.9 Биологически активные вещества целлюлолитических бактерий, перспективных для применения в агробиологии
5.9.1 Биосинтез витаминов группы В целлюлолитическими бактериями.
5.9.1.1 Влияние витаминов группы В и продуктов метаболизма
целлюлолитических бактерий на развитие проростков.
5.9.2 Экскреция свободных внеклеточных аминокислот целлюлолитическими бакгериями
5.9.2.1 Ассимиляция свободных внеклеточных аминокислот целлюлолитических бактерий высшими растениями
5. Влияние высших растений на целлюлолитические бактерии
Адаптация целлюлолитических бактерий к высшим
растениям.
5. Применение целлюлолитических бактерий в полевых условиях.
6 ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ИСКУССТВЕННЫЕ АССОЦИАЦИИ
ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИХ БАКТЕРИЙ
6.1 Кинетические характеристики роста природных микробных ассоциаций целлюлолитических бактерий.
6.2 Деградация целлюлозы и целлюлазная активность природных микробных ассоциаций целлюлолитических бактерий
6.3 Исследование влияния бактерийспутников природной ассоциации на рост и развитие целлюлолитических
бактерий.
6.4 Азотфиксирующая активность природных микробных ассоциаций
6.5 Влияние микроэлементов на накопление биомассы и ферментативную активность природной микробной ассоциации целлюлолитических бактерий.
6.6 Получение устойчивой и продуктивной ассоциации микроорганизмов для биоконверсии целлюлозосодержащего сырья
6.7 Смешанные культуры целлюлолитических бактерий и дрожжей для получения кормового белка на отходах растениеводства
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ
АСБ абсолютно сухая биомасса
АСД абсолютно сухое вещество
ВК вторичная колония
ед. ОП единиц оптической плотности
кл. клетки
ИаКМЦ натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы К.Ф. классификация ферментов мкм микрометры мл миллилитры
МПА мясопептонный агар
ОП оптическая плотность
ПК первичная культура
РВ редуцирующие вещества сут. сутки ч часы шт. штамм.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Полученный продукт имел хорошую переваримость, содержал 7 белка, то есть повышалась его кормовая ценность. К. v . Т. i и целшололитических бактерий. Данный метод рекомендован авторами для его промышленного использования. Широкому использованию вышеперечисленных способов твердофазной ферментации препятствует то, что лигноцеллюлозные отходы, ферментированные грибными микромицетами, часто токсичны, вызывают раздражение желудочнокишечного тракта, даже после их специальной предобработки. Поэтому наиболее перспективным направлением считается твердофазная ферментация с использованием бактериальных организмов продуцентов целлюлаз. Так, М. Однако используемые отходы растениеводства подвергались предобработке перекисью водорода, которая значительно увеличивает переваримость целлюлозы. А. Дж. Бидлстон с сотрудниками 8 использовали для биодеградации отходов растениеводства целлюлолитические бактерии рода и также как предыдущие авторы подвергали целлюлозосодержащее сырье щелочной предобработке. Г. В. Карпова и Т. М. Крахапева 9 для утилизации отходов зерноперерабатывающей промышленности шелуха зерновых, лузга подсолнечника в кормовые продукты применили твердофазную ферментацию с помощью спонтанной ассоциации целлюлолитических бактерий. Институтом микробиологии и вирусологии Министерства образования и науки РК разработан и внедрен способ силосования соломы с использованием в качестве закваски гетероферментативных пентозосбраживающих молочнокислых бактерий i i шт. II, при котором резко повышается поедаемость корма. В результате развития этих бактерий накапливается молочная кислота, улучшающая органолептические и физиологические свойства соломы и способствующая консервированию силоса 0. Однако питательная ценность соломы остается практически без изменения. Для получения корма из соломы с повышенной по сравнению с исходным сырьем питательностью представлялось перспективным исследование возможности оказания на целлюлозу гидролитического воздействия с тем, чтобы в желудочнокишечный тракт сельскохозяйственных животных корм поступал уже в предобработанном виде. М. Г. Саубеновой с соавторами разработан и внедрен способ твердофазной ферментации соломы и других целлюлозосодержащих отходов растениеводства шелуха зерновых, лузга подсолнечника с использованием факультативноанаэробных целлюлолитических бактерий, отличающийся доступностью и не требующий больших затрат, который реализуется по типу силосования , . Содержание трудногидролизуемых полисахаридов в полученном кормовом продукте снижается примерно на одну треть, что способствует повышению его поедаемости, перевариваемости и питательности количество кормовых единиц возрастает в 2 раза. Он характеризуется высокими биохимическими и органолептическими показателями, размягченной структурой и оптимальной кислотностью. Использование кормового продукта из ячменной соломы в рационе бычков на откорме показало, что разница в среднесуточном привесе живой массы по сравнению с контролем составляет 0 г. Выделенные штаммы целлюлолитических бактерий нашли также применение в качестве компонентов микробиотиков, используемых для повышения целлюлолитической активности содержимого рубца 2. Целлюлолитические бактерии vi способствует повышению в рубце количества общего и белкового азота и увеличению резервной щелочности крови 3. Штамм i ii , отличающийся наиболее высокими показателями роста, популяционной устойчивостью и устойчивостью к неблагоприятным факторам был внедрен на СНОПБ ПО Прогресс для производства препарата кальдарин, используемого в качестве закваски. Из представленного раздела обзора литературы следует, что практическое использование целлюлолитических бактерий этой малоизученной группы микроорганизмов требует углубленного исследования физиологобиохимических особенностей и популяционных основ их развития с целью регуляции их активности, а также расширения области применения их в биотехнологии. Это и явилось одной из задач представленной работы. В процессе эволюции между растениями и микроорганизмами создались определенные взаимоотношения.