Введение
ГЛАВА 1. Бактериальная деструкция полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) 20
1.1. Бактерии-деструкторы ПАУ 21
1.2. Метаболические пути деструкции нафталина и фенантрена у бактерий 22
1.3. Генетические системы биодеградации ПАУ 33
1.4. Микробная деструкция ПАУ в условиях повышенной солености среды 40
1.4.1. Галотолерантные/галофильные бактерии-деструкторы ПАУ 41
1.4.2. Механизмы галоадаптации у бактерий 44
1.4.3. Ассоциации бактерий, осуществляющие разложение ПАУ в условиях повышенной солености среды 50
ГЛАВА 2. Бактериальная деструкция бифенила и полихлорированных бифенилов (ПХБ) 55
2.1. Бактерии-деструкторы бифенила/ПХБ 55
2.2. Метаболические пути деструкции бифенила/ПХБ у бактерий 59
2.3. Бифенил 2,3-диоксигеназа - ключевой фермент разложения бифенила и хлорированных бифенилов 61
2.4. Генетические системы биодеградации бифенила/ПХБ 67
ГЛАВА 3. Разложение замещенных бензойных кислот бактериями 72
3.1. Бактерии-деструкторы хлорбензойных кислот (ХБК) 72
3.2. Метаболические пути и генетические системы деструкции ХБК у бактерий 76
3.3. Пути метаболизма пирокатехина и (метил)замещенных пирокатехина...83
3.4. Генетическое конструирование штаммов-деструкторов ХБК и ПХБ 88
ГЛАВА 4. Материалы и методы исследования 91
4.1. Объекты исследования 91
4.2. Среды и условия культивирования 94
4.3. Накопительные культуры 96
4.4. Ростовые характеристики и определение субстратной специфичности бактерий 97
4.5. Эксперименты по моделированию смешанных культур 97
4.6. Определение таксономического положения бактерий 98
4.6.1. Морфологические и физиолого-биохимические признаки 98
4.6.2. Методы анализа хемотаксономических признаков 99
4.6.3. Молекулярно-генетические методы 100
4.7. Денатурирующий градиентный гель электрофорез 101
4.8. Плазмиды и определение стабильности признаков биодеградации 102
4.9. Определение активностей ферментов биодеградации ПАУ 105
4.10. Очистка и характеристика ферментов штамма Я. ruber Р25 106
4.11. Изучение генов деструкции нафталина, бифенила, ХБК 109
4.11.1. Изучение функциональных генов методом ПЦР 109
4.11.2. Клонирование и изучение генов деструкции 2ХБК и 4ХБК 111
4.12. Аналитические методы 112
4.12.1. Изучение бактериальной деструкции ПАУ, ПХБ и ХБК 112
4.12.2. Выделение и анализ осмопротекторных соединений 115
4.13. Модельные почвенные системы 116
4.14. Статистическая обработка 117
ГЛАВА 5. Бактерии-деструкторы полициклических ароматических углеводородов 118
5.1. Бактерии рода Arthrobacter 118
5.2. Бактерии родаRhodococcus 127
5.3. Спорообразующие бактерии родов Bacillus и Paenibacillus 130
5.4. Бактерии рода Pseudomonas 134
5.5. Бактерии порядка Actinomycetales, выделенные из почв/грунтов района солеразработок 138
5.6. Галотолерантные свойства бактерий-деструкторов ПАУ 143
5.7. Бактериальные гены, контролирующие начальные этапы деструкции нафталина 146
ГЛАВА 6. Бактерии-деструкторы бифенила и полихлорбифенилов 151
6.1. Характеристика бактерий-деструкторов 151
6.2. Особенности разложения ароматических соединений штаммами Rhodococcus ruber Р25 и Microbacterium sp. В51 159
6.2.1. R. ruber P25 - деструктор орто-, иора-хлорированных бифенилов...159
6.2.2. Деструкция 4-метилбензойной кислоты (МБК) R. ruber Р25, ключевые ферменты катаболизма МБК 162
6.2.3. Экстрахромосомальные ДНК штамма R. ruber Р25 168
6.2.4. Деструкция ПХБ штаммом Microbacterium sp. В51 169
6.3. Разнообразие генов, кодирующих а-субъединицы ферментов подсемейства бифенил/толуол диоксигеназ, исследуемых бактерий 171
ГЛАВА 7. Природные и генетически-модифицированные бактерии-деструкторы хлорированных бензойных кислот 180
7.1. Характеристика бактерий-деструкторов ХБК, изолированных из техногенных почв 180
7.2. Генетические системы деградации хлорбензойных кислот 182
7.2.1. Гены раннего дегалогенирования 4ХБК бактерий рода Arthrobacter...182
7.2.2. fcb-Геиы бактерий-деструкторов из техногеннозагрязненных почв... 185
7.3. ohb-Геяы, контролирующие окислительное дегалогенирование орто-замещенных хлорбензоатов, штамма Pseudomonas aeruginosa 142 187
7.4. Конструирование метаболических путей деструкции хлорароматических соединений с использованием fcb- и O/ZZJ-ГЄНОВ 192
7.4.1. Клонирование и экспрессия усб-генов в составе рекомбинантной плазмиды в клетках P. putida, конструирование гибридного пути деградации 4-хлорбензоата 192
7.4.2. Конструирование рекомбинантного штамма, содержащего /сЬ-гепы в хромосоме P. putida 194
7.4.3. Штаммы-деструкторы ПХБ, сконструированные при использовании fcb- и ohb-гепов 195
ГЛАВА 8. Природные и модельные ассоциации бактерий, перспективные для использования в биотехнологиях очистки окружающей среды 197
8.1. Нафталинметаболизирующие ассоциации бактерий, выделенные из техногеннозасоленной почвы 197
8.1.1. Характеристика нафталинметаболизирующих ассоциаций 198
8.1.2. Изучение взаимовыгодных отношений между бактериями в нафталинметаболизирующих ассоциациях 207
8.1.3. Использование бактериального консорциума SMB3 для очистки загрязненных почв 211
8.2. Двухкомпонентная бактериальная ассоциация, утилизирующая 2,4-дихлорбифенил 213
ГЛАВА 9. Описание новых таксонов бактерий, изолированных из нафталинметаболизирующих ассоциаций SMB1 и SMB3 215
9.1. Новый род и вид Salinicola socius sp. nov., gen. nov 215
9.2. Новый вид — «Thalassospira permensis» sp. nov 223
9.3. Новый вид - «Rhodococcus naphthalenivorans» sp. nov 227
9.4. Новые виды рода Brevibacterium (В. permense sp. nov., B. antiquum sp. nov. и В. aurantiacum sp. nov.), характеризующиеся оранжевой окраской колоний 231
Заключение 235
Выводы 238
Список литературы 240
Приложение 308
