Автореферат на соискание ученой степени кандидата биологических
наук: Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К.
Скрябина РАН.- г. Пущино, 2011.-26 с.
Специальность 03.01.06 - биотехнология.
Научный руководитель-к.б.г., Кочетков В. В.
Цель настоящей работы – получение плазмидосодержащих вариантов PGPR Pseudomonas, совмещающих фитостимулирующие и защитные свойства со способностью к биодеградации ПАУ.
Научная новизна работы Выделены и сконструированы новые плазмидосодержащие штаммы PGPR Pseudomonas, совмещающие способность деградировать ПАУ, подавлять рост фитопатогенов и продуцировать индолил-3-уксусную кислоту. Впервые выделен штамм P. aureofaciens OV17(pOV17), содержащий плазмиду биодеградации нафталина. Показано, что наиболее активные ризосферные штаммы-антагонисты фитопатогенов содержат несколько генетических систем, необходимых для биосинтеза антибиотиков. У четырех штаммов P. fluorescens обнаружены гены, необходимые для биосинеза пиолютеорина, пирролнитрина и 2,4-диацетилфлороглюцина. Шесть штаммов P. aureofaciens и один штамм P. chlororaphis содержат гены, участвующие в биосинтезе пирролнитрина и феназин-1-карбоновой кислоты.
Плазмиды биодеградации нафталина pOV17 и pBS216 могут поддерживаться в различных видах PGPR Pseudomonas, включая P. fluorescens, P. aureofaciens, P. chlororaphis и P. putida. Стабильность поддержания плазмид биодеградации зависит от видовой принадлежности штамма. Наиболее стабильно плазмиды поддерживаются в штаммах P. chlororaphis PCL1391 и P. putida 53а. Плазмидосодержацие штаммы PGPR Pseudomonas защищают растения от токсичного действия ПАУ (нафталин или фенантрен), осуществляя деградацию этих соединений в ризосфере растений. Эффективность деградации нафталина (200 мкг/мг песка) полученными плазмидосодержащими штаммами в стерильных условиях в ризосфере рапса составляет около 100%. В модельных экспериментах с торфо-смесью, загрязненной фенантреном (5 мг/г) максимальная (выше 50%) биодеградация осуществляется при инокуляции семян ячменя штаммами P. fluorescens 38a(pBS216) и P. aureofaciens
OV17(pOV17). Однако, в результате рекомбинационных событий могут быть получены плазмидосодержащие варианты, не способные к полной деградации ПАУ, продуцирующие токсичные интермедиаты, приводящие к гибели растений (штамм P. putida 53а(pBS216*)). Получены новые штаммы ризосферных бактерий рода Pseudomonas, способные к деградации нафталина в присутствии тяжелых металлов. Показано, что устойчивый двуплазмидный штамм P. chlororaphis PCL1391(pBS216,pBS501) способен к практически полной (> 90%) деградации нафталина (1 г/л) в присутствии 100 мкМ никеля при периодическом культивировании.
Научно-практическая значимость работы Создана коллекция плазмидосодержащих штаммов PGPR Pseudomonas, эффективно деградирующих ПАУ. Штаммы депонированы во Всероссийской коллекции микроорганизмов и подтверждены патентами РФ на изобретение № 2352629, № 2396339, № 2396338. Показано, что подбор штаммов-деструкторов ПАУ для фиторемедиационных технологий должен основываться как на изучении степени колонизации ризосферы того или иного растения, так и на тщательном выяснении взаимодействий плазмида-бактериальный хозяин и оценке конкурентоспособности данной комбинации в определенных природных условиях. Полученные в работе плазмидосодержащие штаммы PGPR Pseudomonas могут использоваться для разработки на их основе нового поколения биопрепаратов для защиты и стимуляции роста растений, а также очистки почв с комплексным загрязнением нефтепродуктами, ПАУ и тяжелыми металлами.
Специальность 03.01.06 - биотехнология.
Научный руководитель-к.б.г., Кочетков В. В.
Цель настоящей работы – получение плазмидосодержащих вариантов PGPR Pseudomonas, совмещающих фитостимулирующие и защитные свойства со способностью к биодеградации ПАУ.
Научная новизна работы Выделены и сконструированы новые плазмидосодержащие штаммы PGPR Pseudomonas, совмещающие способность деградировать ПАУ, подавлять рост фитопатогенов и продуцировать индолил-3-уксусную кислоту. Впервые выделен штамм P. aureofaciens OV17(pOV17), содержащий плазмиду биодеградации нафталина. Показано, что наиболее активные ризосферные штаммы-антагонисты фитопатогенов содержат несколько генетических систем, необходимых для биосинтеза антибиотиков. У четырех штаммов P. fluorescens обнаружены гены, необходимые для биосинеза пиолютеорина, пирролнитрина и 2,4-диацетилфлороглюцина. Шесть штаммов P. aureofaciens и один штамм P. chlororaphis содержат гены, участвующие в биосинтезе пирролнитрина и феназин-1-карбоновой кислоты.
Плазмиды биодеградации нафталина pOV17 и pBS216 могут поддерживаться в различных видах PGPR Pseudomonas, включая P. fluorescens, P. aureofaciens, P. chlororaphis и P. putida. Стабильность поддержания плазмид биодеградации зависит от видовой принадлежности штамма. Наиболее стабильно плазмиды поддерживаются в штаммах P. chlororaphis PCL1391 и P. putida 53а. Плазмидосодержацие штаммы PGPR Pseudomonas защищают растения от токсичного действия ПАУ (нафталин или фенантрен), осуществляя деградацию этих соединений в ризосфере растений. Эффективность деградации нафталина (200 мкг/мг песка) полученными плазмидосодержащими штаммами в стерильных условиях в ризосфере рапса составляет около 100%. В модельных экспериментах с торфо-смесью, загрязненной фенантреном (5 мг/г) максимальная (выше 50%) биодеградация осуществляется при инокуляции семян ячменя штаммами P. fluorescens 38a(pBS216) и P. aureofaciens
OV17(pOV17). Однако, в результате рекомбинационных событий могут быть получены плазмидосодержащие варианты, не способные к полной деградации ПАУ, продуцирующие токсичные интермедиаты, приводящие к гибели растений (штамм P. putida 53а(pBS216*)). Получены новые штаммы ризосферных бактерий рода Pseudomonas, способные к деградации нафталина в присутствии тяжелых металлов. Показано, что устойчивый двуплазмидный штамм P. chlororaphis PCL1391(pBS216,pBS501) способен к практически полной (> 90%) деградации нафталина (1 г/л) в присутствии 100 мкМ никеля при периодическом культивировании.
Научно-практическая значимость работы Создана коллекция плазмидосодержащих штаммов PGPR Pseudomonas, эффективно деградирующих ПАУ. Штаммы депонированы во Всероссийской коллекции микроорганизмов и подтверждены патентами РФ на изобретение № 2352629, № 2396339, № 2396338. Показано, что подбор штаммов-деструкторов ПАУ для фиторемедиационных технологий должен основываться как на изучении степени колонизации ризосферы того или иного растения, так и на тщательном выяснении взаимодействий плазмида-бактериальный хозяин и оценке конкурентоспособности данной комбинации в определенных природных условиях. Полученные в работе плазмидосодержащие штаммы PGPR Pseudomonas могут использоваться для разработки на их основе нового поколения биопрепаратов для защиты и стимуляции роста растений, а также очистки почв с комплексным загрязнением нефтепродуктами, ПАУ и тяжелыми металлами.