Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физиологическая активность бактерий рода Azotobacter при их взаимодействии с дисперсными материалами

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Физиологическая активность бактерий рода Azotobacter при их взаимодействии с дисперсными материалами"

НАЦЮНАЛЬНА АКАДЕМ1Я ЕШ УКРА1НИ Гнститут игкробгологгТ I вхрусологН ш.Д.К.Заболотногэ

РГ8 ОД

^ На правах рукопису

ТИТОВА Людмила В'жчеслав1вна

ф!з1олог1чна акгивнють еажери! роду ау.пьоьа.сьг при IX взлемоди 3 дшперснши матершами

03.00.07 - мгкробгологгя

автореферат дисертацг! на здобуттл наукового ступеня кандидата б'холог1чних наук

Ки1в - 1994

Дисертаи1ею е рукопис.

Робота викодана в лабораторЦ м!кроб!ологХчких продео1в на твердях поверхнях та у в!дд1л1 загально! та грунтсшо! м!щ>об1оло-rll Институту м1кроб1олог11 та в1русологП 1м .Д .К. Заб ологн ого HAH Укра1ш.

Науков! корешки:

доктор бХологЗлних наук, профосор А.Ф.Антипчук

доктор""" б1олог1чшх наук 1.К.Курдаш OfluidHl опонвнта:

доктор 61олог1-щих наук, проФесср „ РЛ.Геоздяж

кандидат б!олог1чних наук , Й.КДубовенко

Пров1дна орган!зац1я: хнстатут ф!з1олог11 рослин та генетики HAH Украхни.

Захист дисертацП в1дб.удеться I червня 1994 р. о на заседали! Сп8ц1ал1зованох ради Д 016.06.01 при 1нсшмут1 м!к-роб1олог11 I вХрусологП 1м,Д.к.Заболотнсго HAH У1фа1ни за адресов: ¿¡53143 ,КзХв-143 ,вул.3аболотного,154.

3 дасертац1ею мснна ознайшитись в б1бл1отец1 1нституту ы!к-роб1олог11 t в1русологх! 1м.Д.К.Заболотного HAH УкраЪш.

Автореферат роз!сланий I травня 1994 р.

Вчзннй св!ф9тар сп0ц!ал1зс®ано1 ради, кандидат б1олог1чаих наук

Л Jvi .Пуриш

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА Р0Б01И

Акттальн!сть теми. Ошиею з актуальных проблем сьогодення е захист огочугачого серевавща вгд затруднения хиичшаш сполу-ками, шо надходять в нього у вигляд! в!дход!в лромисловоот! ,за-соб!в захисту рослин та мхнералышх добрив.Впровэдасзння б!оло-г1чно1 системи землеробства дасть можливтсть обмвлити викорис-тання продукт{в хШ!, змэшщти такш чином тх поб!чну д!ю на людяну га довкглля, а таког зберегти х л:дв::зяги родкшсть грун-т!в. Б1ологгчна система землеробства лередбачас заотооування еколог!чно чистих бактер1альних добрав, у тому числ! на основ! азотфхксуших мгнроорган!зм!в.

Найб!лыв типовш В1льно1снуючшл ц!азотрофом е азотобактер. Представники цього роду не тхльки покращуать азотний баланс грунт!в, а й збагачуготь IX амхнокислотами, В1там1на.чи, ростовими факторами та 1н.,'що позитивно впливае на продуктившсть вирощу-ваних~культур та ямсть ехльськогосл'одарськоГ продукцхГ /бубенчик, 1960; Зиновьева, 1962/.

Препарата на основ: азотобактера почали застосовувати в С?СР з тридцятих рок1В цього стол1ття. Однак дос! не !снуе ефективннх технолог 1й !х одергапня. Удосяоналення технолог!й ви-готовлення препаратов цих бактергй можо базуватлеь на поглиблэ-ному вивченн! ф!з!0Л0Г1ЧН01 активном! азотобактера в присутност! дисперсних .матвр{аЛ1в,як1 за л{тературними даними, часто зд!2сню-вть позитивней вплкв на розвиток г.ПКробШПС популяц!й /, 1966; Звягинцев, 1987/ та п!двишую?ь ?х ст!Дк!сть до д!Т неспри-ятливях факторгв зоен!шнього середовипа /ФСеЪсАеъ , 1985;//еулег еЬ , 1988/. Стосовно азотобактера так! дан! в лгтератур! поодлнок!. Досл1д;.<ення законом!рностеа взаемодП азотобактера з дисперснши материалами мае загальноекологгчне та практична значения ! моха дати нов! дан1 для б!льш глубокого розум!ння м!кро-б!олог!чннх процес!в у грунтах та для розробки ефоктгшних техно-, логтй одержання препарат!в цих мперооргатзшв.

Уета робота 1 завдання дослЦяень. Мэтои роботи було вив-чення ф!з!олог!чног акткшостг бактер!й роду ЛхоЬо&асЫг при 1х гетерофазному культквуванн! з високодисперсниш матер!аламп.

В робот! вир {кг,-вались так! завдання:

- з"ясувати вплив пксперсних матер¡ал;в на кхкетичн! та сте-х!ометричнх параметра росту азотобактера;

- вквчити в1такIноутворюичу та азотф1ксуючу актквнхоть азотобактера в присутностх дисперсних матер!ал1в;

- дослхдкти е лектроповерхнев{ властивост{ азотобактера та особливое?! його 'взаемодН з лисперсними частиками;

- визначоти вплив дисперсних матерхалхв на якхсть препарате азотобактера.

Натаова новизну. На основ} дослхджень шливу високодисперс-них матер1алхв на фхзхологхчну активнхсть азотобактера нами впер-ше встановленх кхнетичн1 та стеххоглетричнх параметри ростового процесу у цих ьикроорганхзьЦв при IX гетерофазно.\$у культивуван-н1. Показано, то ефект стк:.^ лпвания фх з х о лог 1чно I актквностх дос-л1цжуваних бактерхй. високодисперешили матер1алами визначаеться поверхневиии властивостями цих матер{ал{в та клхтин м!кроорганхз-мхв, а також склаЦом кивильного середовиша I пов"язаний з контакт кого взасмодхею бактерхальних клхтин з яисперскиш частниками.Ме-тоцами м!кроелоктрофорезу та електронно! мхкроскопГ1 доведено,шо взаеыодхя клхтин азотобактера з аеросилами в1дбуваеться на вехх стадхях розвитку культури 1 здхйсшосться локально. 3"ясовано, шо дисперсн! матерхали позитивно впливають на ф$з1олого-б1оххмхчн1 властивост! азотобактера та як1сть препаратхв на його основЬ

Практична тнн{сть. Показана можлив1сть значно!' 1нтенсиф1-кац11' росту азотобактера при його культивуванн! з високодасперс-ними 1латер!алаш. В продев дослхцно-промислового випробування способу гетерофазного культивування азотобактера з аеросилом А-300 прирхст клхтин бактерхй збхлыпувався у пopiвняннi з контролем в 1,5 рази. Встановлена стшулотча дхя препаратхв азотобактера, одержаних при гетерофазному культнвуваня! цих лЦкроорга-нхзшв, на форыування розсади овочевих культур. Показано, шо лри бактеризацП насхння овочевих культур цими препаратами збхлыпу-еться енерг1я проростання насхння ог1р^в, прирхст 61 огласи IX розсади та розсади капусти. Встановлено стабхлхзуючий вплив дис-персних матер1алхв на якхсть сипких торфових^репаратхв.Резуль-тати дослхджень мокуть знайти эастосування в бхотехнологП одер-жання б1омаси азотобактера та бактер1альних добрив на його основа

Аппобапхя роботу. Основш результата робота були представлен! на Всесоюзному сшпозхумх "микробиология охраны биосферы в регионах Урала и Северного Прикаспия" /Оренбург, 1991/; 1У Всесоюзной науков{й конферекци "¡.^нсроорганизо в сельском хозяйстве" /Пушшо, 1992/; I Установчоыу зп'1зд! УМЕ /Оцеса, 1993/.

Публ{кашя рэзультат{в дослхджень. За штер1аламя роботи нацруковано 7 публ1кац!й, серед них 3 статт! та авторська сзх-доцтво на винаххд.

Структура i обсдг роботу. Робота складаеться хз вступу, 7 розцШв, заклзчно'1 часткни, висновкхв, списку л{тератури i до-датку. Матерхал вгжлацено на 140 сторхнках машинописного тексту, MicriîTb 18 таблиць, 12 рксуиШв та б1бЛ10граф1чний покаулик з 212 джерел лхтератури /118 на хноземнхЗ mai/.

З'ЛСТ РОБОТИ

У вступх обгрунтовуеться актуальнхсть теш. У л1тературно-цу оглядх подаеться 1нфор.иацхя про фхзхологхч^ особливост! бак-тер{й роду Jtzfftohad&b , ïx розповсглщення в природ! i вплив на с{льськогосдодарськ1 рослини та груяти. Особливу увагу прюЦлэно розгляцу природа сил взасмодг'1 uiKpoopraHi3MiB з твердыми поверх-нями, вплкву тззердих матэр!алхв на фхзхолоПчну активность мхкро-opraniSMiB та можливих механ1змхв ïx взаемодхУ.

Розд1л 3. Матерiajm i метода.

Об"екташ досл1джень були два внди азотобактера - dlzoto-êcitiez, сАгоососсилг 20 t dlzotoiacbcz uineiandîi 56, як1 селек-qioHObaHi y в1пдШ загально! та грунтово'х шкиобхологи 1нсти-туту мхкроб1ологП i вхрусологП i м. Д .К. За б о лотног о Iffii Укра ïhiî , захишен! авторськими свхдоцтвами та внкористовуються для випуску дослхщшх партхй препарату. В експеркментах вшористовували природам глинкстий мхкарал палигорськхт Черкаського родовша бвйто-HtTOBEX глин Укра1ни' та синтетичный високодисперсниЗ штер1ад на 5сн6вТ"дГоксид/ кремйкГ - aépocitf А-300 /ГОСТ 1422-77/ i його.мо-диф1Кован! форми, я« в ипус кают ь с я д о сл i дн им виробництвом 1нститу-ту. xiMiï поверхй HÀH Украгни.

Культивування kîкроорганtskiв в залежкост{ Biд мети дос-

л!дяень проводили в лерхо.цичному рехк/Л в колбах Ерленмейсра, на АНКУМ-2 га в герметичних культиваторах на середовищ Ешбг з сахарозою та на середовищ1 з мелясою Дурдш и др. ,1993/.

Газовый баланс у прочее: росту азотобактера вивчали на газовому хроматограф! ЛХМ-80, викорпстовуючи детектор по теплопро-вхдностх. Для цього культивування азотобактера здхйснювали в гер-метичних колбах. Змхну компонентного складу гааових сум!шей за час эксперименту зкаходили, визначагачи об"ещ, що задали цх су-мш! на початку I в кхнцх досл^ду, а таком виходячи з процентного складу в них хн.дпзхдуальних газ:в до х пхеля культивування мхнроорганхзмхв. Долю кожного компонента обчкелювали за методом вивааешгх плои /Айвазов, 1977/.

Елэктроповэрхнев! властивост! мхкроорганхзмхв вивчали мете дом ьикроелехтрофорезу /Аболхна, 1980/ на спецхалыпй установи! /Глоба, Гордкенко, 1980/. Визначали швидк!сть електрофорезу 50100 клхтин бактерхй або частинок дасперсншс матерхалхв та за в{-домими формулами розраховували х'х дзета- лотенцхал /Марков, 1965/,

Наявнхсть сорбдгйко'/ взаемод!? шж частниками дхоксиду крэшию та клхтинаыи бактерхй встановлювали методом електроннох м1кроскопх! / Уикли ,1975/ та методом мхкроелектрофорезу /МсолкоЛ, 1969/.

Вм1ст вхтамхнхв грули В в культурах азотобактера оц{нювали за методом О.М.Одиндово1 з впкористанням 1ндихаторно'1 культури ЪеЬссгисггшсез ¿¿¡/югиз /Одинцова, 1959/.

Вм!ст загального азоту в кл^инних оуспензхях знаходили шляхом спалювання за к"ельдалэм з подальшою перегонкою за Кон-веем /Аринушкина, 1961/.

Кхлькхсне визначення вуглеводхв в цосл1детваних зразках зд!йсн:овали, використовуючи реакцию з фенолом та с!рчаною кислотою №и£>ои еб а£. , 1956/.

Концонтрацхю Р2О5 оц1 навали ыетодом Ф!ске I Суббарова /Кучеренко, 1976/. Вмхст Яа*. К* анал!зували на полумене-

вому абсорбц}йно;/у спектрофотометр! /ПАа-2/.

Перевхрку ефективностх азотобактерину, одержаного при гете-рофазному культивуваннх, проводили в м1кровегэтац№п1Х доелг дах.

Результата эксперимент¡в оброблялксь статистично /Урбах, 1964/. Розрахугжи виконувались на !.К-51 за стандартней програ-мами. Апроксимацш лШйних дгяякок залежностей проводили за методом наймэнших квадратов /Сэбер, 1Э80/.

Розд{л 4. Законсмтрносп росту бактерий ро

ВсьсЬе.-г. в уловах гетерофазного культи-вувапня з дисперснкш штер{алами

Показано, то високодзсперсний д!оксид креьшго аэросцл А-БОО I його модвМкована фор:,а алюмоаэросил в рхзнгй зплквали на рхст окремих вщпв азотобактера в к;шильному середо-випц Еыбх з сахарозою. Найб4льш суттевий вилив на чиселыисть юптинЛ.скгоососсит. 20 мав алшоаеросил, тодх як ростова актив-н!сть 56 досягала максимальных значень в сере до-

вили з аеросилом А-300 /табл. I/.

Таблица I '

Вплив р{зних аеросил1в на р1ст азотобактера на саредовщх Еиб! з сахарозою

Тип аеросилу

Д.сАгоососсит. 20 = Л. Ъги1г1алсШ 56

чиселыпсть бактер1й

клЯО^/шх : в % гшАФ/хш

•в %

Контроль/без авросилу/ Аеросил А—300, 0,05% АшноетоксЕаеросил, 0,05)® Алшоаеросил, 0,05%

0,24+0,05 100,0

0,48+0,06 200,0

0,55+0,06 229,2

0,97+0,17 404,2

0,45+0,07 100,0

0,65+0,10 142,9

0,58+0,08 ' 123,1

0,53+0,11 117,0

При культивуваннх обох вид!в азотобактера на сезредовизп з мелясою максимальний прир!ст кл1тин було отримано в присутностх аеросилу .А-300 /табл. 2/.

Ефектийнхсть впливу високодасперсних гатерхалгв на р4ст лгкрооргангзлив залежить вхд концентрацП цих штер1алгв в куль-гуралъно:»у середовщ!. Так, крива /I/ залзкност! титру клхтин € <-Аьоососсит. 20 вхд вшсту алюмоаеросилу в середозшй Ешб1 'рисЛ/ мае двовершинни! характер. Ыоаливо, це свхдчзть про гаявшсть двох мехашз.мхв стицултанох дП високодасперсних ма-гер1ал1в на р1ст цих бактерхй.

Таблкця 2

Вшшв pi3HHX аеросюпв на pier азотобактера на середовипц э мелясою

Л. ckzoococcLim 20 ] Я. maelcvutli 56

Тиц ааросшу

чисельн1сть бактерхй клЖАДш : в % : кяАФ/ил !в %

Контроль 5,3+0,5 100,0 2,55£0,С4 100,0

Алшоаерооил,0,05# 9,2+0,6 173,6 2,63*0,04 103,1

Ам{ноетоксиаероскл,0,052 9,3+1,3 175,5 2,65+0,10 103,9

Аеросил А-300, 0,05% 11,8+1,9 221,7 3,75+0,08 147,1

200

100

Рис Л Лплип рганих концентраций алюмоаеросилу /С, %- абсциса/ на picT^.cAteoeoccum. 20 /I/ та К1нематичну в"язкхсть iai-тиннот cycneH3ii /2/.

Инцева густина гультури через 48 годин у варгантах э кон-центращями алюмоаеросилу 0.02% I 0.5$ була в1дпов1дно в 4 I 7 разхв Й1льшою В1Д контрольно!,а кшематична в"язк1сть клхтинног суспенз IТ була вщою вхдповхдно в 4 та 80 раз!В.

Значне пхдвищення в"яэко-стх суспенз1Т азотобактера при його гетерофазном/ вультивуванш мае важливе значения з екологхч-

НОГ ТОЧКИ ЗОру, ПОСИЛЬКИ ПОЛ1-

сахариди молуть сприяти утриман-ню бактер1й на кор1нн1 рослин 1 частниках грунту, а також IX ви-живанню.

При дос.л; цнюннх вшшву рхзнпх кондентраиДй аеросиду А-300 на ргст А l-LneLafidU 56 на "серёдовищГ"ЕпбГ найбглыпий вялив

на чиселыпсть клхтин спостерггався при його концентрацП в се-редовш! 0,1 í 0,2íS. К1лыйсть mítjih зростала в! вдов i дно в 2 i 6 pa3iB.

На середовшц з мелясою стшлулшгаий ефект В1Д внесения аеросшу А-300 для обох вшив азотобактера був виражений слабк1-ше, His; на середовмц! Ешбг. Максикальнх показнжи тигру кл!тин для Л.скгоососсит 20 перевершували контрольна в 2 рази, а для j?. tdne.landii 56 - в 1,5 рази.

В л{тератури в{домо, шо на ростову активность мокроорга-Ht3MiB значниЯ вплив ыохсуть зцхйствати глинистt ынарали /Slotzky , 1966; И/хсЫлг eí a¿, , 1970; Звягинцев, 1987/. Нами встановлено.що при внесенн! палигорськоту у середовще Эпб! з сахарозою найбглыпа колыпсть сАгоососсшп20 була одер-

жана при концентрац! Í цього ьпнералу 2 г/л, a JL tíi/ieCcuidiL 56 -20-40 г/л. Чисельн^сть клотин у пор1вняшй з контролем зростала в1дпов1дно в 5 i S рази.

На середовиш! з мелясою ростова актившсть бактерШ tA*chzooccc¿um2Q зростала з пЛшишенням кохщентрацй' палигорсый-ту t при його к!лькост1 20 г/л титр кл1тин збглкиувався у по-ptBHHHHi з контролем на 52?«. В той же час при вищхй концентрацП цього шнералу /40 г/д/ позитквний ефект був вхдсуипй. чксель-híctb КЛ1Т1Ш в культур! практично дорхвнювала показникам контролю. На picTЛ. &¿tie£ancU¿ 56 на цьому середовиш каксамальний вплив мав палигорськхт в концентрацГ1 40. г/л, титр клхтин зрос-' тав на 53%.

Таким чином, вплив високодисперсних матерхалхв/ЬДМ/"на рГст азотобактера в значнхй Mipi визначаеться складом середовяща культивування та природою поверхн! твердых матергалхв.Особливо помттний стимулюгочий вплив на picT цих бактерхй зд!йсшоють аеро-сили i палигорсыйт на середовщх Ешбй Еа багатокогшонентноцу середовш! з мелясою ефект стимулавання росту азотобактера висо-кодисперсниш штерхалами був слабк{шим. Очевидно, це пов"язано з бхльш складним докплзксом мэханхзмхв взаемодгi кл!тин~э ЩМ.що проявляемся на даному середовшх.

В експериментах по вироауванню Л- drizcocDccum 20 в nepi-одичних умовах на АНКУМ-2 вивчена динамхка росту цех MiKpóopra-HÍ3MÍB на- серёдовищ! э ~'■мёлйсбю Встановлено/рис.2/,

що при внесеннх в живильне середовита аеросклу А-ЗСХ) питош швидк!сть росту культури азотобактера збхльиувалась, максимальи1 показники в дослшхому вариант! були в 1,5 рази вишЬ н1ж в контроль Титр бактерШ зростаэ до 1,15»Ю9 кл/мл/в коктрол! ста-новив 8*107 к л/мл/.

Таким чином, гетерофазне куль-тивувапня азотобактера в присутнбстх високодисперсних матерхалхв дозволяе значно збхльшити вкххд культури да-них м1крооргашзмхв з одиницх об"с-му культиватора.

Цай спос!б пройшов досл!дно-промислову перев1рку на Кшвському заводх медичних препаратов та захи-шений авторським свхдоцтвом на вина-хх д а 1659782.

Рис.2. Динам1ка росту Л.сйгоососсшп 20 в уыовах пер 4 о личного нультивування в АПКУМ-2 з аеросилом А-300, Я - концентрация кл!тин /кл/ш/ в культур! з аеросилом /I/ та без аеросилу /1/.

Для бхльш детального дослдаення кхнетичних 1 стехгометрич-них аакономхрностей росту азотобактера в присутностх високодис -"персних матер1аЛ1В нами обраний штам Л, vin.eCa.ruHi 56, який кулы лщвували на середовищ! Еиб! .В даних умовах Ц1 бактерЛ синтезують значно менте полхсахаридхв, нхж /¡.сИгоосоьсшп. 20.При вирощу-ванН1 в герметично закритих колбах вивчали процес накопичення кл1Тин мхкроорган!зм1в, використання ними вуглеводхв, а також га-эовий . баланс ростового процесу. Показано

/табл. 3/, шо в присутност! високодисперсних ыатер1алхв зменшува-лось питоыэ використання цукр$в I кисню.а також вид!лання вугле-кислого газу в розрахунку на I мХя1аржюдашп _ ""- Виявлено, шо в процес! гетерофазного культивування азотобактера зшншував-ся час генерацП, тобто збхлывувалась швидаЮтъ його розмножен-ня. Еконоьачкий коесрцхент використання субстрату для синтезу 61 омаси / Ух/з / зб!льшувавоя.

Таблиця 3

Вплив дисперсиях матер!ал1в на основн! параметра ростового процесуЛ. ггитл&глНи 56

Вар!анти

.ДОСЛАВ

На середовитI з сахарозою •

На середовшЦ з меля-■ сою

Параметра

росту ^_

контроль

,-кон-

з аеро-;з пали-

:силом 1а-300 • [горсь-:к1тоы троль [силом :а-зоо горсько-■ |том

0,59 0,98 1,77 2,13 2,38

25,5 26,7 7,8 5,8 7,3

0,14 0,20 0,44 0,61 0,50

6,4 5,3 5,5 5,1 4,9

13,7 15,2 4,6 4,1 4,0

2,9 3,2 0,6 0,6 0,7

19,4 19,6 5,4 4,7 4,8

Приргст бIомаси / £_/ о, 47

л

Питоме використання цукр!в / мг / 48,3 млрд.кл.

У*/а 0,08

Час генерац!1 /год./ 7,0

• л

8 5 ' 8 2

. ч - •

>о га, я г!

Сч

СО,

е? со

<Я -ы 03 8ЙЬ •м Д. 5,5

гп.

Дихальний коефг-

18,1 2,3 23,0

1,27 1,41 1,29 1,18 1,18 1,23

На основ! одержаних експерименталышх даних т розрахували !нш! стех!Оштр1ин! показнкки доело джуваного процесу. 3 цоею метою складали матероальний баланс по елементаи синтезу боомаси ■Л. ггтейхпЛИ 56 на середовш! йибо з сахарозою.

Стехоометричш спхвв:дношення утилозованих та сиитезованпх речовин вказують на та, шо у вариантах з аеросилом та палагорсь-котом при утшйзэцо!' I г сахарози азотобактером використовусться бхльше кисню та атмосферного азоту, утворюсться водповодно б¿льне б!омаси, нгз в контроло. В той же час зменшуеться виход продуктов поеного окисления сахарози - двоокису вуглецю та вода /табл. 4/.

Таблиця 4

СтехШе трети 1 сп!Вв1дношення утши зованих та синтезо-ваних речовин в цроцеЫ росту азотобактера

•Використання в г Речовина :в розра.тучшу на I г Речовина

•сахароза :бхомаси ;

Утвороння в г в розрахунку на I г

сахарози:бхомаси

Контроль:

1,00 12,46 б!омаса 0,08 1,00

0,77 9,58 С02 1,40 17,43

0,007 0,092 вода 0,53 6,56

3 аеросилом А-300г

1,00 7,15 б1омаса 0,14 1,00

0,79 5,63 С02 1,29 9,23

0,013 0,094 вода 0,49 3,48

3 палигорсьтс1том:

1,00 . 4,99 бшласа 0,20 1,00

0,81 4,03 С02 1,18 5,90

0,019 0,094 '' вода 0,45 2,24

Сахароза

Кисень

Азот

Сахароза

Кисень

Азот

Сахароза

Кисень

Азот

Проведен! розрахунки доказали, шо при гетерофазному культи-вуваннх азотобактера зростае енергеткчний виххд росту 4 зменшу-ються непродуктивн! затрата енергх I субстрату, в тому числх змен-шусться тепловий ефект ферментацх!.

Таким чином,. розрахован1 показ'аики поясншть тенденц1ю,ви-явлену при культивуванн! азотобактера в присутноотг дисперсних штерхалхв. Очевидно, в процесх гетерофазного культивування збхль-шуеться ефектквн{сть конструктивних процас1В в бактергальних кл{-тинах.

3 лхтератури з1дош, шо в деяких випадках пхдвищення логхчно1 активностх мхкроорганхзмхв при 1х взаемодП з твердима матерхалаьш було пов"язано з сорбдхею субстрат¿в на поверх^ да-них матерхалхв /ЛЬггзЬтсиг ,1981; Ф^//^ • 1985/. Виходя-

чи з цього, мо-кна було б припустим, то п*двкщенпя tнтeнcивнocтt

росту азотобактера обуковлене сорбцхе» кошонент!в середовиша на твердих частниках.

Проведено нами кхлькхсне визначення основних когжонент!в середовш до х пхсля IX взаемоц!! з дисперсниш матер!алаш показало, шо введения в середовише скнтэткчних /в концентрацП" 0,С5/</ та природних /в концентрацх'1 2,0%/ дисперсиях матерхалхв практично не вплквало на комлокентний склад середовш та IX кизиль ну цхннхсть, тобто Iстог.то! сорбц!х компонентхв середовищ на поверх-н! частинок не вхдбувалосъ.

Таким чином, стимулювання ростово? активност! азотобактера не пов"язане з сорбцхсэ компонентов середовш на поверхнх дослхд-жуваних дисперснпх матерхалхв.

Вхрогхцяо, ефект стимулзвання росту азотобактера днсяерсни-ш датер!алами обумовлвний контактною взаемоцхею клхткн бахтерхй з частниками цих матерхалхв.

Роздхл 5. Злектроповзрхнев! властивост! I особлквост!

взаемодх'1 клхтш азотобактера з високодис-персним д! оксидом кремнхю

Методами мхкроелектрофорезу та електроннох мхкроскопН встановлено, шо на вс!х стадхях роззитку культури с/сг.оосх>ахсль 20 вхцбувалась контактна взаемодхя бактерхальних клхтш з дкс-персниш частниками д!оксиду кремнхю, причоь/у прикрхплэння частинок здхйсншалось у певних сайтах клхтинно'1 поперхн! /Титова с соавт.,.1994/.

5 метою досл!дження кл!тинно1 поверхнх азотобактера ш вивчали . рН-залежшсть дзетачхотенщалу клхтин цих мхкроорга-нхзыхв, що характеризуе особливостх будови хх поверхнх. _

Проведен! досл1 здення показали, що на електроповерхнев1 вла-стивостх Л: . сЯгсссссеилт. 20 суттевий вплив мае середовище куль-тивування /рис.3/.Характер залежност1 дзетачхотенцхаду цих мхкроор-ган1зм1в" в!д рН' оточуючбго середовища' /крива 2/ вказуе на ам£о-терний тип поверхнх у клхтин, вирошених на середовищ! з мелясою, тобто IX заряд визначасться як кислотними, так ! основниш !оно-генними групат/ам1ногрупами/.0станн1 молуть належяти поверхневим амшоцукрам або полшептидам.Стасовно , бактер1Й, вирбшёних .на се-редовищг з мелясою, не моша розрахувати ргГхоногеннюс гругГна ■

гпдстпв1 отрнмано! криво! рН-залежност1 Yx дзета-лотенщалу. В той же час лередбачаеться, що у юптин, ЯК1 мають гзоелектричну TO'irçy / Ç-О/ нижче, Н1Ж при рН 3,0 ,'в1д'емний поверхневий зарад формуеться за рахунок хон1зацх! фосфорнокислих груп /janxes. , Г3геилег,1968/..

Юптини JL di2.ccccccum. 20, вирощеш на середовшц Йпб1 э сахарозою, не набувають позитивного заряду навхть при рН 2,0, що св1дчить про В1дсутн1сть aMÏHorpyn на !х поверхнх в цих умовах иультивування /рис.3, крива I/. Характер криво! вкаэуе на те, що клхтини покритх шаром однорхдного за складом матерхалу кислотно! природи.Одержанi результати дозволяють розрахувати рК io-ногенних груп поверхн! бактерхй ]}{cïitte.y >£ое ,I940;(^a/nes,1982/. Знайдене значения рК становить приблизно 2,5. Згадно з лхтерату-рними данный /jeunes ¿Вгеигег, 1968/, таке значения рК характерне для фосфорнокислих груп. Отже, вхрогхдно, в поверхневоаду mapi бактерхально! оболонки Л. сАгоососсшп. 20, вирощених на сере-довищ1 Ешб1, переважають фюсфорнокислг групи.

Результати вивчення рН-залежностх дзета-потенвдалу клхтин Л. uùneiandil 56 /рис.4/ показали, що електроповерхнев1 власти-востх цих м1кроорганхзм1В в мемйй Mipi залежать В1Д складу се-редовища культивувакня.Характер кривих вказуе на те, що електро-поверхнев1 властивостх клхтин Л. viaeùxntiii 56, BiporiflHinie всьо-го, визначаються двома типами кислотних 10н0генних груп. Pi3ite :зб1льшення В1д"емного заряду в областх рН 2,0-4,0 може бути по-в"язане з дисоцхацхею фосфорнокислих груп ./рК 2,3/, тодх як П1Д-вищення негативного заряду в облайТ1 рН 4,0-6,0 /рК 4,85/, зг1д-но з jeunes /1982/, св1дчить про наявнхеть карбоксильних груп на поверхН1 цих бактерхй.

Проведен1 доелiдкення продёмонстрували в£дмтнн1сть у вхд-повхднхй реакщ? бактерхальних клхтин на налвтеть у середови-Щ1 культивування того чи 1ншого джерела живлення. Стосовно бак-тер1Й vuie-iasiclii 56 не спостерхгаеться 3Mïh поверхневих вла-стивостей клхтин в залежностх Bifl умов культивування, в той час як ус/1. сЯъсососсит, 20 вхдбуваються якхеш зм1ни в поверхнево-МУ mapi.

Рис.3. рН-залетисть дзета- Рис.4. "рН-салежнхсть дзета-; потенциалу клхтинЛ.сЯхгюсас- потенхЦалу клхтин о^эт/геЛяи--сит. 20, вь'рощешос на сере- ¿¿с 56, вар ощенах на серед ошщ!

довяи! Епб! /I/ та на середовтц! Ешб1 ¿1/ та на серед овтЩ з ~э ме ляс сю/2/. иеляаао ¡'¿¡.

Дан! М1кроелектро(*орезу корёлюють з "результатами ростових експершент1В, де було встановлено, що на ргст vin.etan.dli 56 на обох середовищахмамимальний вплив мае одни ткл аеросклу Д-300/, а на_г>хст г&.екгоосо^аип 20, в залежност! вгд

складу синильного середовшца. -_р:зн1 марки аеросюпв_.__Оче-

ввдно,ефективнхсть стик/люючоу Д1? високодисперсних матергалхв на рхст азотобактера залежить вхд електроповерхневих властивос-тей клхтин, якх в свою чергу обумовлен1 складом живильного се-редовица.

Роздхл 6. Вплив диспэрсних матерхал!в на ф1з^лого-£Йох1-мхчнх властивост! азотобактера.

Азотобактер належить до Шкроорган{зм1в, що синтезують знач-н1 к1лькостх бшлохЧчно активних речовш з груш в^ам1нхв

/Рубенчик, 1960; Зиновьева, 1962/. Питания про те, чи в гдбувають-ся змони у в I там I кскнт е зуюч I й активности азотобактера под до сю високо.дисперсних г.:атероал1в, мае практичний онтзрзс для оценки якосто одеркуваннх препаратов з використанням ода матероалов.

Встановлено, шо на середовлц{ Еш<34 з сахарозою дисперсно матероали у всох вар о антах доело щв стимулавали синтез т!ам1ну обома видами азотобактара /табл. 5/.

Таблица 5

Зплив високодисперсних мат ер о ал ¡в /ВД1// на синтез азотобактером тоамшу на серодовиш! Ешбо

Вмост ВДМ в середовиц!

К{льк1сть т!амону в культураль-н!й р4дино, мкг/г АСБ

Сорбцоя |3агальна оилы^сть тоам4ну ^ампоу

на Ш, . в шг/г дсб %

Контроль /без рлшоаёроейл"

Л. сАгоососх-ит. 20

2,71+0,86 2,64+0,-01

55

2,71+0,86 5,87+0,01

100 216,6

палигорсьК1Т ®Р0Ль/бе3

■а ер ос ил А -300 иалигорськгт...

2,64+0,53 55 5,87+1,17 216,6

1гсае£апЖ1 56 ■

4,13+0,94 - 4,13+0,94 100

2,66+0,63 55 " 5,91+1,41 143,1

2,31+0,55 55 5,1341,23 124,2

В присутност1 аеросилу процукц!я В^ збольшувалась на 116$ у Л. с/жоососсшп 20 1 на 43/£- у</Ь. ггспе£ашШ 56, а в присутноо-7í палкторськоту - в{цдоводно на 116/2 1 24$. На середовшп з ме-жясгао суттевого синтезу азотобактером т1амоиу не спостерогалось.

Актквность продукування азотобактером п1ридоксину визнача-лась не тальки умовами культивування, але й видовиш особливос-тяш доелоджуваних ткрсоргазИзмов. Для Л. сАгоососсшп 20 кра-и! показники були отриман! на серецовкшо з мелясою.для <А, ъг -

- 15 -

пяСалсЦс 56 - на середовтц{ Нлб{ з сахарозою /табл. '6/.

Таблица 6

Вплив високодисперсних матерхалхв /ВДМ/ на синтез азотобактером ■ пгридоксину

Вм1ст ВДМ в середовищ!

Кхлыи сть шридоксину в культураль Н{Й р1ДЕН1,

мкг/г АСБ

Сорбц1я пх ридокси-

ну на ЗДМ,

■ %

Загальна к!лькхс?ь пхридоксину

в ;.яг/г АСБ

.в процентах

, На сэредовиш! Ипб!

| 8 Контроль/без ВДМ/ 2,45+0,33 3 ^ алюмоаеросил 3,17+0,53 не виявлена

^ « палигорськгт 0,48+0,20

8

Контроль/без ВДМ/ 0,70+0,13

аеросил А-300 0,55+0,15 не виявлв'на

■палигорськ!т

I

Уо Контроль/без ВДМ/ 0,28+0,01

Ц <М ~

й аеросил А-300 0,73+0,05 палигорськхт 0,51+0,01

2,45+0,33 100

3,17+0,53 129,4

0,48+0,20 19,6

0,7С£0,13 100

0,55+0,15 78,6

4,89+2,20 698,6

4,89£2,20

На середовшх з ыелясою

0,28+0,01

20 70

0,91+0,062 1,7+0,034

100 325 607

0,3+0,09 0,21+0,06 0,4+0,04

100 70 133

^ Контроль/без ВДМ/ 0,30+0,09

аеросил А-300 0,17+0,046 20 палигорськхт 0,12+0,013 70

ы

Слад вхдзначити, що при иультивуваннI гпЛс£сиьс1сс 56 на середовищх Ешбх продукщя цими мхкрооргангзмами В1там1ну В^ збхлыцувалась тхльки в п'рисутност1 палигорськхту /майже в 7 раз1в/, а його синтез бактерхями ¿ЬсАмоососси/п 20 - тхльки в присутност1 алюмоаеросилу /в 1,3 рази/.. На середовшх з

иелясою в культурх Л, с&гоосссаип. 20 збхльпувався вмхст пгридокси-Еху в лрисутностх аеросилу в 3 рази, а в присутностх глинистого мх-чералу - в 6 разхв. 1 Л./шг.г(стсШ 56 на дьому серздовишх ефект

стиыулювання синтезу пхридоксину проявлявся тхльки при наданост! палигорсыиту /в 1,3 рази/.

Вивчешщ азотфгксуючо1 здатностх азотобактера показало,що на середовиш! з палигорсШтом бм!ст азоту у розрахунку на I г виксристаного цукру в культур! сЯгсососсилг 20 збхлыпував-ся на 30$, а в культуре Л. ь^йгеЬтсШ. 56 - на 70^. При культя-вуванн! з аероскло;.! цзй показник для ■Л. сАюососсит 20 зб!лыву-вався також на 30;2, а для Л. тхСпе1агиШ 56 - був на р!вн! контролю /табл. 7/.

Таблиця 7

Вплив високодисперсних матерхалхв на вихст загального азоту в культурах азотобактера

Вид азотобактера

Вшсг загального азоту

в мг %

•в глг на I г в мг/г АСБ :утил13овано1': 5сахарози :

А. с/иглосос-сит. 20

ьъгиСал-сШ 56

Контроль /без ЪШ/

2,5+0,5

з аеросилом 2,6+0,3

з палигорськ!-

том 12,5+0,5

Контроль 1,7+0,4

/без Ши

з аеросилом 3,5+0,6

з палигорськ!-

том 19,0+0,2

5,1+0,7 56,¡£8,4 6,6+0,5 57,0+8,0 6,3+0,2 57,9+2,9 7,8 64,5+11,0

5,7+1,0 109,8+14,0

12,6+0,1 108,9+1,0

Таким чином,введения дисперсних матврхал1в у середовнше культивування в бгльшостТ випадихГТстотно пхдвищуе. штенсивнгсть ф!310Л0Г1чних та" йохЫхчних процесгв," що здГйсшшоться, дослхджу. ~ ваними бактериями.

Роздхл 7. Вплив високодиспарских матер1алхв на якхсть препаратов азотобактера

Зфективнхстъ рхдких препаратхв,отриманих при гетерофазно-му культивуваннх азотобактера,ш перевхрили в мхкровегетац!йних

досл!цах.Встановлено, шо при бактернзац!г нас!ння ог!рк1в збхль-шуетьоя енерг1я його пророотаяня. При обробц! культурою Л. с&гоо -сосихт. 20, вкроиеною в присутност! палигорськхту, ыаса розсади зб!лыпувалась на 55^, а у випадку культивування цього пта^у з аерооилом - на 58/табл. 8/.

Таблиця 8

Вплив рхдких препарат!в, одернаних при гетерофазному культпвуваши азотобактера, на прздлст бхоыаси розсади овочевих культур

Вид

Умови

1.5аса розсади, г сиро'г ваги

азотобактера культивуван- ог!ркхв

ня | капусти : тошт!в

Л. сАгоосос - Без ВИ 1,19+0,18 0,76+0,13 0,64+0,10

сшп 20 з палигорсыи- 0,60+0,15

том 1,85+0,47 0,90+0,14

з А-ЗСО 1,83+0,26 1.10+0,35 0,78+0,13

тлсеал~ Без ВДМ 1,23^0,13 0,86+0,15 0,68+0,16

сШ. 56 з палигорськ!-

том 1,41+0,26 0,58+0,14 0,48+0,14

з А-300 1,85+0,28 1,21+0,20 0,55+0,14

Бактеризащя наегшш цих рослпн мхкроорганх знами гншого • виду -ч7?. ьгп&ЬхгиЩ 56, вирошеними з аеросилом А-300, також ви-кликала значне стимулювання приросту " розсади /табл.8/.

Достовхрний прирхст бхомаси розсади одержано I при обробц! нас!ння капусти vin.eLa.ndLL 56, вирошеним при наявностг в сере-довишг аеросилу А-300. Прирост бгомаси зб!льшувався на 40#.(Ыд В1дзначити збтльшення довкини та розгалуяеност! корэневоТ система рослин, бактеризованих препарата:,-л на основ! ВДМ, що сприяс по-кращенню живлення, а значить 1 прискоренню росту розсади.

Таким чином, рШ! препарати,одержан! на основ! азотобактера хВДМ, зб!льшують швищисть росту проростов ог!рк!в ! прир!ст б!омаси розсади ог!рк!в та напусти.

Позитивний вплив на розсаду томат!в зд!йснював лише препа-

рат на основI А.сЬгоососс-ипъ 20,вирощеного з аеросилом А-ЗОО.

Одним ¿3 вандивих показншив якостх препаратхв е тер;.пн хх зберхгаиня. Вкзчзпня впливу дисперсних гатер!ал1в на вшншання азотобактера в сипккх торфових препаратах показало, ио при хх збе-рхганн! лротягом 5 М1сяцхв^ найбиьший титр клхтин обох штаьив дих бактер1Й_ був досягнутий у вар!антах з палигорсккм.ом. При зберхган-Н1 торфових препаратхв, на основх аеросмлу А-300 останнхй.не здхй-■снгавав суттевого позитивного впливу на чисельндсть життездатнюс кпТтин дослхдауваних культур азотобактера.

Таким чином, одержан! рэзультати свхдчать про те, шо вико-риотання високодисперсних матерхалхв у виробництвх бактерхальних-препаратIв на основ1 азотобактера може бути одним хз резерв!в га -рангх У Тх якост1 при .тривалоцу э б ер! га них".

В И С н о в к и

1. Культивування азотобактера з дксперсниш матер!алами • призводить до пхдзкаення ефективност! ростового процесу: ¿стотно-го збхльшення титру клгтин х ывидкост! росту, змэншення питомого використакия вуглэводхв х зростакня еконоыхчного коефщхснту спо-лшвання вуглецевого субстрату. Пит ома використання кисню ! видх-лвння вуглэкислоти знижуеться.

2. Фгзхологхчна реакция азотобактера на наяв1псть в середо -вищх дисперсних матерхалхв^визначаёться не тхльки йога видовими ■ особливостями I природою цих матерхалхв, але й складом сёрёдовиа;а.

3. Стимулгозання фхзхологхчно1 активное!! азотобактера не пов"язане хз сорбцхсю компонентов цивильного соредовша на поверх-н! дисперсних матерхалхв.

4. Електроповерхневх властивостх _клхтин Л. Ь~1леСсиши 56 не эалежать" ввд складу середо в ища культивування, в той час як викори-сташя р7знйх~ джерел живлення бактертш Л.сАгсоссссштг 20 при-зводить до змхни"характер поверхнх *х~кл1тин.

5. КлГтйни азотобактера вступать в контактну ~взаемод1Ю з

високод'/спяреним дхоксидом кремнхю, яка ввдбуваеться на ВС1Х стадиях розвитяу культури ;Т Ъдхйснюетъся локально.

6. Високодисперснх матерхали стимулюють синтез азотобактером тхашхну { пхркдоксину, а такок накопиченкя загаль-ного азоту в культурах. В лрисутностг паллгорсыиту вдист загаль-пого азоту в культур { сАгоососсит в розрахунку на г вкк орис-таного цукру зОх лкпувався на 23$, а в культурх Л. ъгйгеЬигсШ -на 64$. При культквувашй Л, сАъооссссит з алюмоаэросилом накоии-чення загального азоту зростало на 30

7. Еактеризацхя_нас1ння овочевих культур суспензхею азотобактера, одержаною в^умовах. гетерофазного чультивування, призво-дить до збхльшення швидкост1, роз витку проростив огхркхв, приросту маси ?х розсади та розсади капусти . Застосування тако! суспенз1Т для виготовлення торфових препаратхв значно пхдвипуе в них вм1ст життездатних клхтин азотобактера.

Таким чином, використання високодисперсних катерхалхв може. бути перспективним у виробництв! препаратхв азотобактера.

Список паукових праць, що опублгкован! по TeMi дисертацх i'

1. Курдиш И.К..Цимберг Е.А..Титова Л.В., Подгорский B.C., ЧуЕко A.A., Андреюк Е.И..Антипчук А.Ф. Способ культивирования микроорганизмов.- Авт. свид. СССР Jg 1659482, 1991. , -

2. Цшберг S.A., Титова Л.В., Курдиш И.К. Интенсификация производства азотфиксирутоних микроорганизмов - основа для создания бактериальных удобрений. Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума ".'¿агробиология охраны биосферы в регионах Урала и Северного Прикаспия", Оренбург, октябрь 1Э91 г., с.126-127.

3. Титова Л.В., Цимберг Е.А., Курдиш Ы.К., Антипчук А.Ф., Танцюренко Е.З. Использование высокодпсперсшх материалов в технологии культивирования азотобактера. Тезисы докладов 17 Всесоюзной научной конференции "¿йасроорганизш в сельском хозяйстве",Пупщно, 20-24 января 1Э92 г., е..195-196.

4. Курдиш И.К., Титова Л.В., Цимберг Е.А., Антипчук А.Ф., Танцюренко Е.В. Влияние аэросклов на рост c/vtoococ-сит. //Микробиол. гурн.. - 1993.-55, JS I, с.38-42.

5. Титова Л.В., Цимберг Е.А. Закономерности роста микроорганизмов рода <rt-xoto&cLcte.-L при .культивировании с высскодиспорс-ныии штсриалами. Тезисы докладов I Учредительного съезда УМО, Одесса, август 1993 г.//15икробиол.яурн., - 1994. - 56, tö 2.-С7567

6. Титова Л.В., Антипчук А.Ф.,Курдиш К.К., Скочинская H.H., Танцюренко Е.В. Влияние высокодисперсных материалов на физиологическую активность бактерий рода ¿/txcto&axie-z. //Микробиол.журн,-1994. - 56, й 2.Ч!.21-ЗЬ.

7. Титова Л.В,,Гордиенко A.C.,Курдиш И.К. Особенности взаимодействия ■¡ftz&to&ctc-te.i ckzoococcum. с ваоокодиспэроным диоксидом креыния/Л1икробнол.нурн., - 1994. - .56, Л 4.-С .38-46.