Биологические науки/ 6. Микробология

К.б.н. Ремеле В.В., Аубакирова Д.С., Ошанова Д.С.

ТОО «КазНИИ переработки сельскохозяйственной продукции», г. Астана

ГЕНОФОНД МИКРООРГАНИЗМОВ ОСНОВНЫХ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР КАЗАХСТАНА

Микроорганизмы играют огромную роль в природных процессах и в течение многих лет являются «полигоном», где современная наука исследует фундаментальные основы живой материи. Интерес к изучению и практическому использованию микроорганизмов, мир которых чрезвычайно многообразен и динамичен, непрерывно возрастает, особенно в последние десятилетия. На развитие данного направления оказывает существенное влияние наличие коллекционных штаммов микроорганизмов, постоянно поддерживаемых и изучаемых.

Поэтому не случайно проблема долгосрочного хранения микроорганизмов без утраты их свойств признана первостепенной во всех странах мира [1,2].

В мировой практике накоплением, хранением и распространением сведений о культурах микроорганизмов занимаются в 19 государствах, являющихся участниками Будапештского договора о международном признании депонирования микроорганизмов. В рамках Международной ассоциации микробиологических обществ действует Всемирная федерация коллекций культур (WCC), объединяющая около 400 коллекций различных стран, многие из которых получили статус международных организаций.

Сохранение и рациональное использование генофонда растений, животных и микроорганизмов имеет ключевое значение в дальнейшем развитии сельского хозяйства. Мировому сообществу известен высокий потенциал аграрной науки Казахстана. Благодаря ученым-аграрникам страна имеет адаптированные к разнообразным зональным условиям сорта сельскохозяйственных культур, породы животных, штаммы микроорганизмов, потенциальные возможности которых не исчерпаны.

На основании постановления Правительства № 871 от 26 июня 2001 г. и № 850 от 30 июля 2002г. в Казахстане создана и поддерживается Республиканская коллекция микроорганизмов.

Результаты патентных исследований показали, что достоверные данные о наличии коллекций микроорганизмов зерна и зернопродуктов отсутствуют, что обусловливает актуальность проблемы.

Цель – Сохранение и развитие коллекции на основе микробиологического мониторинга зерна.

Материалы исследований - микроорганизмы, выделенные из проб растений, зерна и зернопродуктов Казахстана. Методы – общепринятые [3,4,5].

В настоящее время коллекция включает 211 штаммов различных таксономических групп: мицелиальные грибы – 136, бациллы (Bacillus subtilis) – 32 и азотфиксирующие (клубеньковые) бактерии – 43 (рисунок 1).

Наибольший удельный вес в составе коллекции занимает таксономическая группа мицелиальных грибов, идентифицированных к 17 родам, 33 видам. В их числе род Aspergillus (A.flavus, A.glavatus, A.niger, A.fumigatus, A.terreus, A.glaucus, A. ochraceus) – 47 штамма, Penicillium (P.cyclopium, P.funiculosum, P.frequentans, P.fellutanum, P.viridicatum, P.raictrickii, P. glaucum,P. multicolor) – 22 штамма, Mucor (Mucor dendroides, Mucor globosus) – 8 штаммов, Alternaria (A. Alternata, A. tenuis, A. brassicae) – 13 штаммов, Trichoderma (T. lignorum,T. glaucum) – 9 штаммов, Cladosporium (C. graminearum и C. herbarum) – 7 штаммов, Fusarium (F.oxysporum, F.graminearum, F.solani). В коллекции имеется по одному виду грибов: Helmintosporium, Claviceps, Cephalosporium, Paеcelomyces, Bipolaris, Perenospora, Diplodia, Albugo, Ascochyta.

а-группы микроорганизмов коллекции

б-родовой состав мицелиальных грибов

Рис. 1. Характеристика коллекции микроорганизмов зерна

Группа бацилл коллекции включает 25 штаммов Bacillus subtilis, выделенных из зерна различных культур, муки, хлеба и почвы.

Создание таксономической группы азотфиксирующих микроорганизмов обусловлено их способностью связывать азот земной атмосферы, являющийся важнейшим элементов всего живого. Исследования по формированию этой группы проведены по специально разработанной методике, включающей выбор опытного микроучастка, выращивание растений бобовых культур, отмывание корней, посевы, культивирование и выделение в чистую культуру. В составе 43 штамма клубеньковых бактерий рода Rhizobium, в числе которых 25 штаммов Rh. leguminosarum (растение-хозяин – горох, чечевица, нут, бобы), семь штаммов Rh. phaseoli (фасоль вьющаяся и фасоль прямостоячая), восемь штамма Rh. meliloti (люцерна) и три Rh. trifolii (клевер).

Изучение морфолого-культуральных и физиолого–биохимических свойств штаммов коллекции по отношению к источникам углерода, азота, кислорода, света, температуры и рН среды показало, что все штаммы являются аэробами и мезофилами (t_опт=25-27⁰С), положительно характеризуются по отношению к углероду на примере сахарозы и глюкозы и к азоту на примере сульфата аммония.

Большинство штаммов коллекции, являются потенциальными продуцентами биотехнологической продукции.

Все коллекционные штаммы документированы. На 22 штамма получены заключения о патогенности и свидетельства о депонировании, на 11 – инновационные патенты.

При исследований фитотоксичности, фитопатогенности ряда коллекционных штаммов грибов выявлено, что культуральная жидкость грибов оказывают сильное действие на пробы пшеницы хорошего качества. Самыми токсичными видами оказались A. niger, A.fumigatus, P. fellutanum и P. Frequentans, снижение процента проросших семян составило в пределах 30-33%, пораженность – 29-92%.

Хранение коллекции осуществляется тремя методами: субкультивирования, под минеральным вазелиновым маслом и в сухой почве. Результаты наблюдений и ежегодно проводимой инвентаризации показали что все штаммы жизнеспособны и обеспечивается сохранение их исходных свойств.

На основе активного штамма коллекции Bacillus subtilis В 149 разработан технологический регламент и получен лабораторный образец биопрепарата против корневой гнили зерновых культур.

Список литературы

1. Ануарбекова С.С., Кушугулова А.Р., Абжалелов А.Б. Значение коллекций культур микроорганизмов для науки и промышленности. Деятельность республиканской коллекции микроорганизмов // «Актуальные проблемы современной микробиологии»: Материалы Республиканской научно-практической конференции: Алматы: 2007 – С. 137-139.

2. Тулемисова К.А. Генофонд микроорганизмов для пищевой и перерабатывающей промышленности АПК// Вестник с/х науки Казахстана. – Астана,2000. - №7,с. 20-21.

3. Практикум по микробиологии: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук и др.; Под ред. А.И. Нетрусова. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 608 с.

4. Методы экспериментальной микологии [Текст] : справочник Под ред. В.И. Билай. – Киев: Наукова думка, 1982. – 602 с.

5. Определитель бактерий Берджи. В 2-х т. Т.1-2: Пер. с англ./Под ред. Дж.Хоулта, Н.Криса, П.Снита, Дж.Стейли, С. Уильямса.-М.: Мир, 1997.-800 с.Билай В.И. Методы экспериментальной микологии. Киев, Наукова думка, 1982. с. 550.