Курс лекций для студентов специальности -48 02 01 «Биотехнология» Минск 2014 034)
жүктеу/скачать 1,87 Mb. Pdf көрінісі
|
| 11. БАКТЕРИАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ
Для обеспечения высокой урожайности растений в почву вносит- ся огромное количество органических и минеральных удобрений, вместе с которыми в почву попадают токсичные для человека и жи- вотных элементы и соединения (фтор, тяжелые металлы, нитриты, мышьяк и др.). Больше всего почвы нуждаются в соединениях азота, который в то же время является основным компонентом воздуха. По- пытки генетиков придать растениям способность к фиксации атмо- сферного азота не привели к успеху. В связи с этим исключительно важна роль микроорганизмов-азотфиксаторов, на основе которых производятся альтернативные химическим бактериальные удобрения, представляющие собой препараты живых клеток бактерий. К фиксации атмосферного азота способны развивающиеся в сим- биозе с бобовыми растениями клубеньковые бактерии рода Rhizobium, свободноживущие аэробные бактерии Azotobacter и анаэробные бак- терии Clostridium. В производстве бактериальных удобрений исполь- зуют ризобактерии и азотобактерии, которые являются основой наиболее широко применяющихся в сельском хозяйстве препаратов – ризоторфина и азотобактерина. Ризобактерии – это грамотрицательные палочки (при старении округляются) размером (0,5–0,9)×(1,2–3,0) мкм, аэробные, бесспоро- вые, размножаются делением. Подразделяются на быстрорастущие (бактерии гороха, клевера, фасоли, люцерны) и медленнорастущие (бактерии люпина, сои, арахиса и др.). Обладают видовой специфич- ностью по отношению к бобовым растениям: R. japonicum – соя, R. leguminosarum – горох, R. lupini – люпин, R. phaseoli – фасоль, R. trifolii – клевер. Ризобактерии проникают в корни бобовых и вызывают образова- ние клубеньков, внутри которых они развиваются как внутриклеточ- ные симбионты и фиксируют атмосферный азот. По отдельности ни бобовые растения, ни бактерии Rhizobium не могут усваивать азот, это свойство возникает при их взаимодействии. В образовании из мо- лекулярного азота аммиака участвует фермент нитрогеназа, который активен лишь в анаэробных условиях. В то же время ризобактерии являются строгими аэробами. Условия для действия нитрогеназы со- здаются с помощью железосодержащего пигмента – леггемоглобина, который, как и гемоглобин крови, обратимо связывает молекулярный кислород. Образование леггемоглобина бобовыми наблюдается толь- 117 ко в клубеньках (чем краснее клубеньки, тем больше в них леггемо- глобина и тем интенсивнее идет фиксация азота). Леггемоглобин связывается с молекулярным кислородом так, что нитрогеназа не ингибируется, но связанный кислород доступен в ды- хательных центрах в цитоплазме клеток хозяина. Некоторые растения- хозяева способны «сотрудничать» с широким спектром ризобактерий, тогда как другие – высокоспецифичны. Оптимальная температура для развития ризобактерий – 28–30°С, величина рН среды – 6,5–7,5. Размножают клубеньковые бактерии на агаризованной среде, со- держащей 100 г/дм 3 отвара гороха и 10–20 г/дм 3 сахарозы (для быст- рорастущих клубеньковых бактерий (БКБ)). Для медленнорастущих клубеньковых бактерий (МКБ) агаризованная среда отличается тем, что содержит не сахарозу, а смесь сахарозы и глюкозы в соотношении 1 : 1. Питательная среда для качалочных колб и производственного ферментатора имеет один и тот же состав (г/дм 3 ): сульфат аммония – 0,5; фосфат калия однозамещенный и фосфат калия двузамещенный – по 0,5; сульфат магния – 0,2; углекислый кальций – 1,0; кукурузный экстракт или отвар гороха – 7–10; сахароза – 20 (для БКБ) или глюко- за в том же количестве для МКБ. Продолжительность культивирова- ния ризобактерий в качалочных колбах 36–48 ч для БКБ и до 72 ч для МКБ. В производственных ферментаторах биомассу ризобактерий накапливают в условиях асептики при указанных ниже режимных па- раметрах (таблица). жүктеу/скачать 1,87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|