WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

На правах рукописи

БАБАСАНОВА Ольга Бадмажаповна

АЭРОБНЫЕ ОРГАНОТРОФНЫЕ БАКТЕРИИ

ЩЕЛОЧНЫХ ГИДРОТЕРМ БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА

03.00.16 – экология

03.00.07– микробиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Улан-Удэ, 2007

Работа выполнена в Институте общей и экспериментальной биологии СО РАН

Научный руководитель: кандидат биологических наук

Бархутова Дарима Дондоковна

Научный консультант: кандидат биологических наук

Намсараев Зоригто Баирович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Вайнштейн Михаил Борисович

кандидат биологических наук

Гайнутдинова Елена Александровна

Ведущая организация: Институт природных ресурсов,

экологии и криологии СО РАН

Защита состоится «15» мая 2007г. в 14 ч. на заседании Диссертационного совета Д 212.022.03 в Бурятском государственном университете по адресу: 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, биолого-географический факультет, конференц-зал

Факс: (3012) 211593

E-mail: babasanova @mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеках БНЦ СО РАН и Бурятского государственного университета.

Автореферат разослан « » апреля 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук Н.А. Шорноева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Щелочные гидротермы Байкальского региона являются экстремальными экосистемами, представляющими значительный интерес, как для фундаментальных исследований, так и для потенциальных практических применений. В связи с постоянством химического состава и температуры воды горячие источники являются удобными модельными системами для изучения экологии обитающих в них организмов (Brock et al., 1971; Логинова, Егорова, 1977).

Распространение аэробных органотрофных термофильных бактерий изучалось микробиологами в термальных источниках Камчатки, Центральной Азии, Индии, Южной Америки, запада США, Европы, Исландии (Wiegel, 1998; Pikuta, 2000; Spanevello, Yamamoto, 2002; Kevbrin et al., 2004; Кевбрин и др., 2005). Имеются работы по изучению ферментов аэробных термофилов, выделенных из различных высокотемпературных систем (Hawumba et al., 2002; Nascimento, Martins, 2003).

Термофильные аэробные алкалофильные и алкалотолерантные бактерии как продуценты промышленно значимых ферментов, подобно другим экстремофилам, привлекательны повышенной устойчивостью промышленных штаммов к контаминации посторонней микрофлорой, что крайне важно в производстве стандартизованного ферментного препарата (Кевбрин, 2003). Исследования по выделению, идентификации и классификации ферментов протеолитической активности в последние годы проводятся особенно интенсивно, что объясняется востребованностью и многообразием протеолитических ферментов. Внеклеточные протеазы присутствуют у различных микроорганизмов. Они играют ключевую роль в использовании микроорганизмами органических субстратов (Ward, 1985).

В настоящее время изучен видовой состав цианобактерий и аноксигенных фототрофных бактерий щелочных термальных источников и зон Байкальского региона. Проведены исследования активности продукционных и деструкционных процессов в цианобактериальных матах (Компанцева, Горленко, 1988; Юрков и др., 1991; Брянская, 2002; Намсараев, 2003). Распространение аэробных термофилов в щелочных гидротермах Байкальского региона ранее изучалось эпизодически (Храпцова и др., 1984; Намсараев, 2003; Nazina et al., 2004; Зайцева, 2004). Изучены внеклеточные протеазы разных видов аэробных термофильных микроскопических грибов, выделенных из гидротерм Прибайкалья (Лаврентьева, Дунаевский, 2003; Базаржапов, 2005). Вместе с этим к началу нашей работы практически полностью отсутствовали исследования, касающиеся внеклеточной протеолитической активности аэробных органотрофных термофильных бактерий из термальных щелочных источников Байкальского региона.

Целью работы являлось изучение аэробных органотрофных микроорганизмов щелочных гидротерм Байкальского региона.

Задачи исследования:

  1. Изучить распространение аэробных органотрофных термофильных бактерий в донных осадках и микробных матах гидротерм.
  2. Выделить чистые культуры аэробных органотрофных термофилов и исследовать экофизиологические и биохимические свойства.
  3. Определить видовую принадлежность полученных культур с помощью молекулярно-генетических методов.
  4. Исследовать внеклеточную протеолитическую активность выделенных бактерий.

Научная новизна и практическая значимость. С помощью микробиологических методов выявлено широкое распространение аэробных органотрофных бактерий в щелочных гидротермах Байкальского региона. Выделен и детально охарактеризован новый вид алкалотолерантной термофильной факультативно анаэробной органотрофной бактерии «Anoxybacillus mongoliensis». Показано, что данная бактерия секретирует термостабильную сериновую субтилизин-подобную протеазу, имеющую оптимум активности при 650С и pH 10,5-10,8. В целом результаты диссертации расширяют представления о видовом разнообразии и функциональной активности представителей аэробного микробного сообщества щелочных термальных источников Байкальского региона. Кроме того, новые микроорганизмы, обитающие при экстремальных значениях температуры и pH, являются потенциальными источниками новых ферментов, ценных для использования в производствах, требующих повышенных температур и значений pH среды. Результаты исследований могут быть использованы в биотехнологии, бальнеологических исследованиях, а также учебном процессе при изучении микробиологии и экологии.

Апробация работы. Результаты исследований доложены автором ежегодных Межрегиональных конференциях «Научный и инновационный потенциал Байкальского региона глазами молодежи» г. Улан-Удэ (2004-2005), Межрегиональной научно-практической конференции «Биология микроорганизмов и их научно-практическое использование» (Иркутск, 2004), Всероссийской молодежной школы-конференции «Актуальные аспекты современной микробиологии» (Москва, 2005), ежегодной научно-практической конференции преподавателей, аспирантов и студентов ВСГТУ, Улан-Удэ (2005-2006) и на Международной научной конференции «Биоразнообразие экосистем Внутренней Азии» (Улан-Удэ, 2006).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 14 работ.

Объем и структура диссертации. Материалы диссертации изложены на страницах, включая таблиц и рисунков. Диссертация состоит из разделов “Введение”, «Обзор литературы», “Экспериментальная часть”, “Заключение”, “Выводы” и “Список литературы” ( наименований).

Благодарности. Автор глубоко признателен д.б.н., проф. Б.Б. Намсараеву, к.б.н. Бархутовой Д.Д. и к.б.н. Намсараеву З.Б. за постоянное внимание, помощь и полезные советы. Автор выражает благодарность д.б.н., проф. В.М. Горленко и сотрудникам Лаборатории экологии и геохимической деятельности микроорганизмов ИНМИ РАН, д.б.н. Дунаевскому Я.Е. и сотрудникам лаборатории растительных белков НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ, к.б.н. А.М. Лысенко (ИНМИ РАН), к.б.н. В.Н. Акимову (ИБФМ РАН), всем коллегам, родным и друзьям за содействие и поддержку при выполнении диссертационной работы.

Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ №03-04-48047 и 05-4-97215; Президиума РАН «Происхождение и эволюция биосферы»; Интеграционного грантов Президиума СО РАН №170, 24 (2006г.); Министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 гг.) и проекта молодых ученых СО РАН «Разнообразие и функционирование микробного сообщества в щелочных водных экосистемах Забайкалья».

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследования являлись слабоминерализованные (до 1 г/л) азотные гидротермы Байкальского региона, расположенные в Курумканском и Баргузинском районах Республики Бурятия и в Архангайском и Баянхонгорском аймаках Монголии (табл. 1). Для исследования были отобраны пробы воды, донных осадков и микробных матов в летне-осенний период с 2002 по 2005 год.

Таблица 1. Местоположение и физико-химическая характеристика

гидротерм Прибайкалья и Центральной Монголии

Источник

Местоположение

Т, 0С

pH

Алла

Баргузинский хребет

70

8,9-9,9

Большая речка

Баргузинский хребет

61,4

9,28-9,8

Кучигер

Баргузинский хребет

47,3

9,4-9,6

Умхэй

Долина реки Баргузин

46

9,1

Гарга

Икатский хребет

72,5

8,2

Уро

Икатский хребет

69,1

8,7-9,0

Сея

Икатский хребет

45-49

9,3-9,7

Гусиха

Голондинский хребет

71,5

8,2-8,4

Горячинск

Побережье оз. Байкал

42-43

8,9-9,0

Цэнхэр

Архангайский аймак

84

9,8

Шивэрт

Архангайский аймак

56

10,4-10,6

Хужирт

Архангайский аймак

49,1

10,6

Шаргулжут

Баянхонгорский аймак

87-90

8,0-8,6

Хурамт

Баянхонгорский аймак

54

9,2

Максимальные значения температуры (84-900С) зафиксированы в воде источников Шаргулжут и Цэнхэр. Температура воды в точках отбора проб на выходе и по изливу термальных вод в изученных источниках варьировала от 35 до 900С. Значения pH изменялись от слабо-щелочных 8,0-8,6 в воде источников Гарга, Гусиха и Шарагулжут до сильно-щелочных 10,4-10,6 в гидротермах Шивэрт и Хужирт.

Методы исследования. В местах отбора проб температуру воды измеряли сенсорным электротермометром Prima (Португалия). рН среды определяли потенциометрически при помощи полевого рН-метра рНер (Португалия). Значение общей минерализации определяли портативным тестер-кондуктометром TDS-4.

Содержание органического углерода (Сорг) в пробах определяли по методу Тюрина в модификации Никитина (Аринушкина, 1980). Определение содержания белка проводили по реакции с кумасси синим (Методы общей бактериологии, 1984). Углеводы определяли по реакции с дифениламином и соляной кислотой (Методы химии углеводов, 1967; Захарова, Косенко, 1982). Определение липидов проводили по модифицированной методике Блайя и Дайэра (Кейтс, 1975). Оптическую плотность измеряли на фотоэлектроколориметре КФК-20 (Россия) и спектрофотометре CECIL-1021 (Великобритания). Для определения содержания зольных элементов пробы сжигали в печи при температуре 550С (Аринушкина, 1980).

Учет численности и выделение аэробных термофильных бактерий различных физиологических групп проводили методом предельных разведений и высева на агар на модифицированной среде Пфеннига следующего состава (г/л): NH4Cl – 0,4; KH2PO4 – 0,5; NaNO3 – 0,4; MgCl2 – 0,2; Na2SO4 – 0,5; NaCl – 0,5; КCl – 0,5; дрожжевой экстракт – 0,1; раствор микроэлементов по Липперту, Витману – 1 мл; витамин В12 – 20 мкг. В качестве субстратов вносили (в %): для протеолитиков – пептон (1,5); для амилолитиков – крахмал (1,5); для целлюлолитиков – полоску фильтровальной бумаги (1); для липолитиков – твин-40 (1,5); для сахаролитиков – глюкозу (1,5). рН среды доводили 0,1 М раствором NaOH до 7,5–8,5 при 25°С, температура инкубации 55°С. Общую численность микроорганизмов (ОЧМ) определяли методом Разумова на мембранных фильтрах (Романенко, 1974). Морфотипы бактерий, размеры, подвижность и спорообразование изучали микроскопированием образцов с помощью светового микроскопа AxioStar Plus (Karl Zeiss) в фазовом контрасте и на окрашенных препаратах при 100-кратном увеличении объектива (общее увеличение 1000).

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»