Биоинженерия, биотехнологии. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Микробиологический метод борьбы с вредными насекомыми служит альтернативой применению химических пестицидов. Основу энтомоцидных биопрепаратов составляют микроорганизмы, обладающие стабильно высокими показателями эффективности против вредителей. Целью настоящего исследования было изучение культуры штаммов Bacillus thuringiensis var. israelensis (BtH14) на жизнеспособность, продуктивность и ларвицидность при хранении различными методами. Штамм 266/2 хранился на мясопептонном агаре (МПА) и в трупах комаров Culex pipiens molestus 1 год, в кристаллах NaCl 1,5 года; штамм 71 - на МПА 1 год без пересева, 2 года с пересевом через 6 мес; штамм 87а - методом криоконсервации 10 лет; штаммы 87, 404, 19/43 - в лиофильно высушенном состоянии 28 лет; штаммы 7-1/23, 71/82, 19/1 - в кристаллах NaCl 27 лет. Культуру штаммов BtH14 выращивали на скошенном МПА при температуре 28-30 °С в течение 5-7 сут до полного образования спор и кристаллического эндотоксина. При хранении BtH14 методом лиофилизации биомассу споровой культуры в пробирке на скошенном МПА смывали 5 мл 20 % раствора NaCl. По 0,5 мл полученной суспензии с титром 107-108 КОЕ/мл вносили пастеровской пипеткой в стеклянные ампулы, закрывали стерильным тампоном, затем стерильной пробкой и замораживали в холодной ванне при температуре -22 °С в течение 1 ч, высушивали при -45 °С в течение 23 ч, запаивали под вакуумом над газовой горелкой и хранили в холодильнике при 3-5 °С. При хранении BtH14 в кристаллах NaCl в пробирку со споровой культурой на скошенном МПА вносили 5 мл 0,9 % физиологического раствора, тщательно растирали петлей до получения гомогенной взвеси, по 0,5 мл вносили в стерильные биологические пробирки, закрывали ватно-марлевыми пробками и хранили при комнатной температуре. При хранении методом криоконсервации споровую культуру BtH14 суспендировали в мясопептонном бульоне (МПБ) с 10 % глицерина. Полученные суспензии (по 200 мкл) разливали в криопробирки и хранили при -80 °С. Титр BtH14 и ларвицидную активность для комаров Aedes aegypti определяли 1-2 раза в год. Исследования показали, что культура штамма 266/2 через 1 год хранения в трупах комаров C. pipiens molestus и на МПА диссоциировала с образованием колоний IV морфотипа S-формы (соответственно 0,8 и 1,6 %), утратившего активность для комаров A. aegypti. Титр спор и ларвицидность штамма 71 через 1 год хранения на МПА в пробирках с запарафинированными пробками сохранялись на исходном уровне. При пересеве через каждые 6 мес эти показатели снизились соответственно на 12 и 16 % через 1 год, на 25 и 27 % - через 2 года хранения. Криокон-сервация штамма 87а обеспечила стабильность титра и ларвицидной активности через 10 лет. Исходный титр и ларвицидная активность были соответственно 2,74×109 КОЕ/мл и 0,178×10-3 %. Через 6 и 10 лет они составляли 2,82×109 КОЕ/мл и 0,19×10-3 %; 2,72×109 КОЕ/мл и 0,18×10-3 %. Через 27 лет хранения в кристаллах NaCl титры штаммов BtH14 7-1/23, 71/82, 19/1 и ЛК50 для комаров A. aegypti варьировали в пределах 3,12×109-3,52×109 КОЕ/мл и 0,135×10-3-0,150×10-3 % при исходных значениях соответственно 3,98×109-4,29×109 КОЕ/мл и 0,10×10-3-0,11×10-3 %. Титры и ларвицидная активность штаммов 87, 404, 19/43, которые хранили методом лиофильного высушивания, оставались в пределах 3,32×109-3,68×109 КОЕ/мл и 0,11×10-3-0,14×10-3 % при исходных значениях 3,86×109-4,45×109 КОЕ/мл и 0,087×10-3-0,103×10-3 %. Таким образом, лучшие показатели для BtH14 получены при хранении в лиофильно высушенном состоянии, в кристаллах NaCl и с использованием криоконсервации.
Бесплатно
Статья научная
Метановое брожение, или биометаногенез - образование смеси, состоящей приблизительно из 65 % СH4, 30 % CO2, 1 % Н2S и незначительных количеств N2, O2, H2 и CO, осуществляется в анаэробных условиях многокомпонентным микробным консорциумом. Его особенность заключается в способности конвертировать в биогаз практически все классы органических соединений, бытовые, сельскохозяйственные и некоторые промышленные отходы. Нами впервые проведена оценка влияния добавок на основе амаранта багряного ( Amaranthus cruentus L.) на эффективность процесса получения биогаза из органических отходов. Установлено, что оптимизация субстрата по органическому веществу с использованием фитомассы или жома амаранта, полученного после извлечения всех практически ценных веществ, позволяет производить биогаз из осадков сточных вод, решая экологическую проблему обеззараживания и утилизации отходов, а также энергетическую задачу получения дешевого возобновляемого источника топлива. Амарант багряный - высокоурожайная культура, для которой характерно высокое содержание белка. Его биомасса служит промышленно воспроизводимым растительным сырьем. В результате цикла исследований по разработке оригинальных способов получения рутина, растительного белка, пектина на основе A. cruentus нами предложена схема комплексной переработки, включающей экстрактивное извлечение указанных веществ из высушенной фитомассы растения в едином технологическом цикле. Жом амаранта после извлечения всех ценных соединений был предложен в качестве косубстрата для анаэробного сбраживания органических отходов. Влияние добавок амаранта на получение биогаза моделировали в лабораторных условиях, используя в качестве субстрата крупнотоннажный осадок сточных вод (ОСВ) с городских очистных сооружений. Выявлена зависимость эффекта от количества добавки (избыток фитомассы амаранта 74 % и 87 % подавлял метаногенез). Изучение сбраживания ОСВ после фильтр-пресса (влажность 45 %) в мезофильном (37 °С) и термофильном (50 °С) режимах с добавлением жома амаранта показало преимущество термофильного режима (удельный выход биогаза составил 354 мл/г сухого вещества). Кроме того, в присутствии амарантового жома продуктивность биометаногенеза в мезофильном режиме тоже повышалась на 87,0 %, при этом практически отсутствовала лаг-фаза, содержание CH4 в течение всего эксперимента составляло около 60 %, а удельный выход биогаза достигал 251,9 мл/г сухого вещества, или ~ 0,25 м3 биогаза из 1 кг сухого вещества органического сырья. С целью поиска активной фракции фитомассы амаранта провели серию экспериментов с экстрактами амаранта при использовании растворителей различной полярности - дихлорметана, 70 % водного этанола и дистиллированной воды. Установлено, что в случае экстрактов CH2Cl2 и EtOH лаг-фаза сокращалась до 10 сут, что сопоставимо с действием фитомассы амаранта. Очевидно, в этих экстрактах содержатся компоненты, которые либо подвергаются быстрой деструкции под влиянием сообщества микроорганизмов, превращаясь в биогаз, либо способствуют росту бактерий. При добавлении дихлорметанового экстракта к субстрату происходило наиболее эффективное выделение биогаза, что согласуется с данными литературы. Полученные результаты указывают на экологическую и экономическую целесообразность использования жома амаранта при утилизации органических отходов.
Бесплатно
Статья научная
Олигомеры хитина и хитозана влияют на рост и развитие растений и способны индуцировать их устойчивость к заражению фитопатогенами, что определяет интерес к получению и использованию этих соединений. Влияние олигомеров хитозана на растение непосредственно зависит от степени их деацетилирования, но при гидролизе полимера или химическом синтезе трудно получить соединения необходимой структуры. Такие задачи могут быть решены в процессе биосинтеза хитоолигосахаридов, когда используются ферменты с определенной специфичностью. Избирательная способность хитоолигосахариддеацетилазы (КФ 3.5.1.-) почвенных ризобий осуществлять монодеацетилирование хитоолигосахаридов по терминальному положению обусловливает интерес к изучению возможности использования этого фермента для получения таких соединений. В настоящей работе нами предложены подходы для синтеза монодеацетилированной хитопентаозы (тетра-N-ацетилхитопентаозы) с помощью фермента хитоолигосахариддеацетилазы бактерий Mesorhizobium loti. При гетерологичной экспрессии гена nodB, кодирующего хитоолигосахариддеацетилазу M. loti CIAM1803, в штаммах Escherichia coli XL1-Blue-MRF' и SHuffle express с помощью модифицированного вектора pOPE101mod -nodB с удаленной последовательностью pelB нам удалось получить фермент в растворимом состоянии. При этом количество растворимого фермента было выше в случае штамма SHuffle express, специально разработанного для обеспечения правильного формирования дисульфидных связей в синтезируемых белках. Изучение свойств фермента, очищенного на Ni-NTA агарозе, показало его способность деацетилировать пента-N-ацетилхитопентаозу по терминальному положению. Масс-спектрометрический анализ подтвердил использование практически всего субстрата для получения деацетилированной тетра-N-ацетилхитопентаозы. Были разработаны методы разделения и очистки деацетилированных хитоолигосахаридов с помощью ионообменной хроматографии с последующим обессоливанием. Синтез терминально N-деацетилированных олигомеров хитозана может быть необходимым этапом при получении их конъюгатов с биологически активными соединениями.
Бесплатно
