Фенотипическое разнообразие и функциональный потенциал метано- и метилотрофных бактерий семейства Beijerinckiaceae

• Автор: Воробьев, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Часть 1. ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.

Цель н задачи работы

Научная новизна и значимость работы.

Практическая ценность.

Апробация работы

Публикации

Объем и структура.

Место проведения работы и благодарности.

Часть 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

ГЛАВА 1. Метан и метанол круговорот в биосфере и экологическое значение 1 ГЛАВА 2. Аэробные мсгнлотрофные бактерии
2.1. Общая характеристика.
2.2. Энергетический метаболизм метано и мстилотрофов.
2.3. Конструктивный метаболизм метано и мстилотрофов.
2.4. Биохимическая основа облигатной мстанотрофин.
2.5. Методы оценки разнообразия и распространения
мегилотрофных бактерий
ГЛАВА 3. Общая характеристика семейства ВеуеппсМасеае.
3.1. Род Веуегтскш история, таксономия и физиология
3.2. Открытие способности к мстилотрофии в семействе ВеуеппсШасеае
3.3. Роль метано и метилотрофных представителей семейства Веуеппскасеае как компонентов микробного сообщества природных экосистем и как объектов для анализа эволюционной основы облигатной мстанотрофин.
3.3.1. Роль представителей ВеуегшсМасеае как агентов
окисления метана
3.3.1.1. Кислые торфяные болота
3.3.1.2. Кислые ночвы
3.3.2. Роль представителей ВеуеппсМасеае как агентов фиксации
азота .
3.3.3. Изучение эволюционной основы облигатной мстанотрофин
путем сравни тельного анализ геномов представителей iii.
Часть 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
ГЛАВА 4. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Получение накопительных культур и изолитов
метано и мстилотрофных бактерий
4.1.1. Образцы торфа.
4.1.2. Методика получения накопительных культур
4.1.3. Методика получении изолитов метано и метилотрофов
4.2. Составление таксономической характеристики изолятов
4.2.1. Методы исследования морфологических и физиологических характеристик культур
4.2.2. Аналитические методы
4.2.3. Электронная микроскопия.
4.2.4. Энзимологнчсские исследования.
4.2.5. Определение состава хининов.
4.2.6. Анализы состава жирных кислот и липидов.
4.2.7. Экстракция ДНК из микробных клеток
4.2.8. Определения нуклеотидного состава ДНК и ДНКДНК гомологии
4.2.9. ПЦРамплнфикацин
4.2 Редактирование полученных нуклеотидных последовательностей
4.2 Фотодокументирование материалов и обработка данных
4.3. Оценка численности метанотрофных бакгерий в
болотах с использованием метода I
4.3.1. Процедура фиксации образцов торфа.
4.3.2. Процедура гибридизации фиксированных образцов с зондами 4.3.3 Использование ранее разработанных олгонуклео идных зондов.
4.3.4. Разработка новых олигонуклеотндных зондов и проверка их специфичности
4.3.5. Микроскопический анализ.
4.3.6. Детекция и учет клеток метанотрофов в нативных образцах
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
Глава 5. Новые изолнты облигато ацидофильных ме тлотрофных
бактерий семейства Веегпскасеае.
5.1. Из о литы, выделенные из кислой лесной почвы
5.1.1. Морфологии
5.1.2. Физиологические характеристики
5.1.3. Пути ассимиляции углерода.
5.1.4. Анализ филогенетических и функциональных генов
5.2. Штаммы, выделенные из сфагновых болот.
5.2.1. Морфологии
5.2.2. Физиологические характеристики
5.2.3. Анализ филогенетических и функциональных генов
Глава 6. Новые факультативно метанотрофиые бактерии
сем ейства Веегпскасеае.
6.1. Мстаиотрофы с растворимой формой ММО
6.1.1. Морфологии
6.1.2. Физиологические характеристики
6.1.3. Анализ филогенетических и функциональных генов
6.2. Новые метанотрофы с .мембранной формой ММО
6.2.1. Морфологии
6.2.2. Физиологические характеристики
6.2.3. Анализ филогенетических и функциональных генов.
Глава 7. Оценка роли факультативных метаиотрофов в общей
структуре метанокислиющего фильтра болотных экосистем
7.1. Численность факультативных метаиотрофов родов
Мекуасеа и Меуосга в сфагновом торфе
7.2. Вклад факультативных метаиотрофов в общую
мстанокислшощую активность сфагнового торфа.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ВВЕДЕНИЕ


Цель работы изучение фенотипического и филогенетического разнообразия метано и метилотрофных бактерий семейства ВеЦеппскшсеае и выявление различий в метаболическом потенциале и эколотческих стратегиях бактерий этой группы. Получение новых изолятов метано и метилотрофных бактерий семейства ВсусппсЬасеае, изучение их физиологии, спектра используемых субстратов, а также составление полной таксономической характеристики этих бактерий. Определение функционального потенциала и ростовых характеристик облигатно и факультативно меганотрофных представителей семейства ВеуегтсШасеае для выявления различий экологических стратегий, используемых этими организмами. Оценка роли факультативных метанотрофов в общей структуре бактериальною метанокисляющего фильтра болотных экосистем. Научная новизна и значимость работы. Значительно расширено разнообразие культивируемых представителей семейства iii с метано и метилотрофными типами метаболизма. Показало, что эти бактерии широко распространены в наземных экосистемах с кислой реакцией среды. Впервые выявлен существенный вклад факультативных метанотрофов в общую метанокнеляющую активность торфа сфагновых боло г. Описан и узаконен новый род и вид облнгатно ацидофильных метилотрофных бактерий семейства iii vi ii . Два новых таксона факультативно метанотрофных бактерий семейства iii i . Типовые штаммы этих бактерий депонированы в международных коллекциях микроорганизмов , I, и В КМ. Практическая значимость. Показано широкое распространение факультативной метанотрофии в микробном мире, что вносит коррективы в ранее принятое представление о том, что доступность СП. Существенно дополнена база данных нуклеотидных последовательностей генов рРНК, ртоА, ттоХ, x и i метилотрофных бактерий, которая может быть использована для разработки молекулярных методов детекции этих микроорганизмов, основанных на использовании Г1ЦР или микрочипов. Получены новые культуры ацидофильных метанотрофных микроорганизмов, обладающих растворимой формой ММО, имеющих хороший потенциал для применения в биотехнологии очистки кислых природных сред от загрязнения галогенированными алканами и ароматическими углеводородами. Апробация ii. Международной молодежной школеконференции Актуальные аспекты современной микробиологии 1 Международная молодежная школаконференция. Москва, НИМИ РАН, . XVI международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов. Москва, МГУ, . Публикации. Материалы диссертации содержатся в 7 печатных работах 2 экспериментальных статьях и 5 тезисах. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, глав, заключения и выводов, изложенных на 9 страницах, включая 9 таблиц. Место проведения работы и благодарности. Работа была выполнена в лаборатории Микробиологии болотных экосистем отдела Микробных сообществ Учреждения Российской академии наук Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского с по годы под руководством д. С.Н. Дсдыш. Образцы торфа болот различного географического расположения были предоставлены автору к. Куличевской, к. Т.А. Панкратовым ИНМИ РАН, а также отобраны самим автором. Исследованные в работе изолягы метано и метилотрофных бактерий были получены и предоставлены автору д. С.Н. Дедыш ИНМИ РАН, . I, , а также были выделены самим автором. Исследования ультратонкого строения клеток метилогрофов были проведены совместно с к. Н.И. Сузиной ИБФМ РАН, г. Пущине. Анализ ферментного состава метилотрофных бактерий был проведен д. Дорониной II. В. ИБФМ РАН, г. Пущино. Анализ хинонов был проведен к. Б.П. Баскуновым ИБФМ РАН. Пущино. ДНКДНК гибридизация и определение содержания ГЦ пар в ДНК проведены к. Е.Н. Детковой ИНМИ РАН. Работа была выполнена при финансировании в рамках программ Президиума РАН Молекулярная и клстошая биология и Биоразнообразие, проекта РФФИННИО 2, а также работ по гос. Роснаукой . Автор выражает искреннюю благодарность всем вышеупомянутым участникам данной работы, а также особую признательность д. С.Н. Дедыш и акад. Г.А. Заварзину за полезные практические советы и поддержку на всех этапах работы.