Автореферат «Плазмидосодержащие ризосферные бактерии рода pseudomonas, устойчивые к кобальту/никелю и стимулирующие рост растений» (стр. 6 )

Таблица 8. Влияние вариантов P. aureofaciens BS1393 на массу растений, выращенных в условиях смешанного загрязнения почвы ПАУ и никелем

Обработка семян	Масса растения, мг
сорго
чистая почва	нафталин	нафталин + никель
Без инокуляции	77.6±5.1	36.8±2.4	44.9±2.5
BS1393(pBS216)	64.8±4.2	56.0±3.1	56.2±1.6
BS1393(pBS216,pBS501)	74.1±5.8	51.6±2.2	77.6±3.4
Инокуляция растений	ячмень
чистая почва	нафталин/ фенантрен	нафталин/фенантрен + никель
Без инокуляции	42.3±3.5	24.4±2.0	28.4±2.3
BS1393(pBS216)	52.3±2.7	45.3±1.6	28.5±1.7
BS1393(pBS216,pBS501)	47.4±3.1	39.4±1.5	44.0±2.0

Сравнение растений с различными вариантами инокуляции показало, что штамм P. aureofaciens BS1393(pBS216,pBS501) обеспечивает бульшую прибавку массы сорго (на 38%) и ячменя (на 54%) по сравнению с чувствительным штаммом P. aureofaciens BS1393(pBS216).

Таким образом, результаты вегетационных экспериментов показали потенциальную возможность использования бактерий группы PGPR Pseudomonas, содержащих детерминанту устойчивости к кобальту/никелю cnr-типа, в качестве биопрепаратов для стимуляции роста и защиты растений при высоком уровне загрязнения никелем (до 5 ПДК), а также при смешанных загрязнениях никелем и полиароматическими углеводородами. Полученные в работе устойчивые ризосферные штаммы-деструкторы ПАУ могут быть рекомендованы для разработки нового поколения биопрепаратов, предназначенных для стимуляции роста и защиты растений, а также для биоремедиации почв при смешанных загрязнениях ПАУ и тяжелыми металлами.

Депонирование штамма. Штамм P. aureofaciens BS1393(pBS216,pBS501) депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов под номером ВКМ В-2501 Д.

ВЫВОДЫ

Из различных загрязненных источников выделены и охарактеризованы штаммы бактерий, устойчивые к кобальту, никелю, цинку и кадмию. У бактерий рода Comamonas впервые обнаружена плазмида устойчивости к тяжелым металлам. Показано, что конъюгативная плазмида pBS501 в штамме, идентифицированном как Comamonas testosteroni, содержит детерминанту устойчивости к кобальту/никелю, гомологичную оперону cnr из Cupriavidus metallidurans CH34. Получены трансконъюгантные штаммы ризосферных бактерий P. aureofaciens, P. fluorescens, P. chlororaphis, содержащие плазмиду pBS501, способные к колонизации ризосферы, синтезу индольных соединений и супрессии фитопатогенов в присутствии высоких концентраций никеля/кобальта. Трансконъюгантный штамм P. aureofaciens BS1393(pBS501), растущий в присутствии 0.5 мМ хлорида кобальта, способен аккумулировать из среды до 17% кобальта, который локализуется на поверхности клеток в виде гранул. В вегетационных экспериментах, моделирующих загрязнение никелем (235 мг/кг субстрата), устойчивый к кобальту/никелю ризосферный штамм P. aureofaciens BS1393(pBS501) обеспечивает значительный прирост биомассы ячменя (до 40%) и двукратное снижение аккумуляции никеля в растениях, по сравнению с исходным чувствительным штаммом P. aureofaciens BS1393. Сконструированы ризосферные штаммы P. aureofaciens, P. fluorescens, P. chlororaphis, содержащие две плазмиды – устойчивости к кобальту/никелю и биодеградации ПАУ, способные полностью окислять нафталин в присутствии 100 мкМ никеля. Инокуляция семян ячменя и сорго штаммом P. aureofaciens BS1393(pBS216,pBS501) обеспечивает увеличение биомассы растений на 50–70% в условиях смешанного загрязнения почвы ПАУ и никелем.

Благодарности. Автор искренне признателен сотрудникам, способствовавшим выполнению данной диссертационной работы: к. б.н. , к. х.н. , к. б.н. , к. б.н. , вед. инж. ИБК , м. н.с. . Особую благодарность автор выражает своему руководителю к. б.н. . Автор искренне признателен чл.-корр. РАН проф. за ценные советы, внимание и постоянную поддержку.

Работа была выполнена при поддержке грантов РФФИ №02-04-48708; Программы фундаментальных исследований №13 РАН (проект 4.1.1.), проектов РНП №2.1.1.9321 и №2.1.1/4341; ФЦП ГК №02.512.11.2337, №02.740.11.0682, №02.740.11.0040, №14.740.11.0414, №43.073.1.1.2502; проектов МНТЦ № 000 и IPP ANL-72-0227-RU (DOE-IPP-CRDF RBO-10118).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи

, , Боронин A. M. Устойчивость к металлам грам-отрицательных бактерий, выделенных из почвы и сточных вод индустриальных регионов // Микробиология. 1993. Т. 62. Вып. 5. С. 843–848. , , Хасанова некоторых штаммов бактерий рода Pseudomonas к повреждающему действию ионов тяжелых металлов // Микробиология. 1999. Т. 68, №3, С. 366–374. , , Боронин феназиновых антибиотиков у штамма Pseudomonas aureofaciens, содержащего плазмиду резистентности к кобальту и никелю // Микробиология. 2002. Т. 71. № 6. С. 778–785. , , Боронин ризосферных бактерий на аккумуляцию никеля растениями ячменя // Агрохимия. 2006. № 10. С. 80–84. , , Боронин штамм Pseudomonas chlororaphis, способный к деградации нафталина в присутствии кобальта/никеля //  Микробиология. 2007. Т. 76. С. 212–218. , , Сизова микробного сообщества ризосферных микроорганизмов под влиянием антропогенного загрязнения окружающей среды и интродукции в ризосферу плазмидосодержащих бактерий / Коллективная монография «Изменение окружающей среды и климата» в 8-ми томах. Т. 4. «Процессы в биосфере: изменения почвенно-растительного покрова и территориальных вод РФ, круговорот веществ под влиянием глобальных изменении климата и катастрофических процессов», Пред. ред. кол. , РАН.-М. ИФЗ РАН, 2008, С. 113−124. , , cnr-подобный оперон в штамме Comamonas sp., кодирующий устойчивость к кобальту и никелю // Генетика. 2009. Т. 45, № 3, С. 336–341. T. V.Siunova, T. O. Anokhina, O. I. Sizova, V. V. Kochetkov, A. M. Boronin. Impact of Plant Growth Promoting Rhizobacteria Pseudomonas in Phytoremediation Process / Handbook of Phytoremediation. I. A. Golubev, 2011. Ch. 17, pp. 551−572.

Патент

, , Боронин бактерий Pseudomonas aureofaciens ВКМ В-2501 Д для биодеградации полициклических ароматических углеводородов в условиях загрязнения почв солями никеля. Патент РФ на изобретение № 000. Приоритет изобретения 02.07.2008 г.

Тезисы

, , Боронин генетически модифицированных ризосферных бактерий рода Pseudomonas в фиторемедиации // Сб. тезисов конференции «Экобиотехнология: Борьба с нефтяным загрязнением окружающей среды». Пущино, 2001, С. 85−87. , , Боронин аспекты биоремедиации техногенно-загрязненных территорий // Тезисы докладов. Всероссийская конференция «Сельскохозяйственная микробиология в ХIХ−ХХI веках». Санкт-Петербург, 14−19 июня 2001 г., С. 64−65. , , Боронин природных и генетически модифицированных бактерий Pseudomonas aureofaciens для защиты растений и биоремедиации // Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология 2003», Сочи, 22−26 сентября, 2003 г., С. 53−54. , , Боронин ризосферных бактерий и растений в почве, загрязненной никелем // 1-я Международная геоэкологическая конференция «Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами», Тула, 30−31 октября, 2003 г., С. 457−461. , , Боронин штаммы бактерий рода Pseudomonas для фиторемедиации почв с комплексным загрязнением // Материалы 8-го международного семинара-презентации инновационных научно-технических проектов «Биотехнология – 2005», Пущино 18−19 ноября 2005 г., С. 143−145. Kochetkov V. V., Siunova T. V., Anokhina T. O., Sizova O. I., Boronin A. M.. Plant-growth promotion rhizosphere Pseudomonas for phytoremediation of co-contaminated soils // 11 International Symposium on Microbial Ecology–ISME-11, Vienna, Austria, August 20−25, 2006. Book of abstracts, P. 351. Negri M. C., Kochetkov V. V., Siunova T. V., Anokhina T. O., Sizova O. I., Zyakun A. M., Boronin A. M. Plasmid-Bearing Rhizosphere Pseudomonas for Enhanced Phytoremediation Performance // 4th International Phytoremediation Conference, Denver, Colorado, September, 2007. Kochetkov V. V., Siunova T. V., Anokhina T. O., Sizova O. I., Boronin A. M. Beneficial Rhizosphere Bacteria for Bioremediation of Oil-Contaminated Soils // 2nd International Conference RHIZOSPHERE, Montpellier, France, August 25−31, 2007. Boronin A. M., Kochetkov V. V., Siunova T. V., Anokhina T. O., Sizova O. I., Vinogradova E. V., Sokolov S. L. Plasmid Bearing Rhizosphere Bacteria Pseudomonas for Phytoremediation // International Symposium on Applied Molecular Microbiology in Oil Systems (ISMOS) – «What can microbiology and molecular biology offer oil industry?» Colchester, England, September 16−18, 2007.