Введение
ГЛАВА 1. Микробные сообщества сфагновых болот. Экологическая роль в функционировании болотных экосистем. Полезные растительно-микробные системы в сельскохозяйственной биотехнологии. Основные перспективные направления развития (Обзор литературы) . 14
1.1. Микробные сообщества сфагновых болот. Экологическая роль в
функционировании болотных экосистем 14
1.1.1. Микроорганизмы болотных экосистем, связанные с круговоротом метана 15
1.1.1.1. Метаногены 15
1.1.1.2. Метанотрофы .21
1.1.2. Микробные ассоциации торфяных отложений, микроорганизмы, связанные с деструкцией торфа .25
1.1.2.1. Alphaproteobacteria 28
1.1.2.2. Acidobacteria 29
1.1.2.3. Actinobacteria .30
1.1.2.4. Bacteroides 30
1.1.3. Микроорганизмы - ассоцианты сфагновых мхов 31
1.1.3.1. Метанотрофные и метаногенные ассоцианты сфагновых мхов .33
1.1.3.2. Азотфиксирующие ассоцианты сфагновых мхов .35
1.1.3.3. Гетеротрофные бактерии, ассоцианты сфагновых мхов .38
1.1.3.4. Дрожжи и грибы арбускулярной микоризы - ассоцианты мхов .40
1.2. Полезные растительно-микробные системы в сельскохозяйственной биотехнологии.
Основные востребованные и перспективные направления развития 42
1.2.1. Микроорганизмы, как продуценты биопрепаратов стимулирующего действия .43
1.2.1.1. Продукция бактериями регуляторов роста растений 45
1.2.1.2. Ризосферные и эндофитные бактерии в основе микробиологических удобрений 47
1.2.1.3. Опыт применения и эффективность микробиологических удобрений 48
1.2.2. Микроорганизмы, как продуценты биопрепаратов защитного действия
49
1.2.2.1. Продукция бактериями сидерафоров, антибиотиков и бактериоцинов 50
1.2.2.2. Индуцированная устойчивость .52
1.2.3. Фосфатмобилизующие бактерии в основе микробиологических препаратов для
растениеводства 55
1.2.4. Целлюлозолитические микроорганизмы, как продуценты биопрепаратов для деградации
отходов сельскохозяйственного производства 60
1.2.4.1. Микробные целлюлазы .62
1.2.4.2. Механизмы микробного гидролиза целлюлозы 63
1.2.4.3. Распространение целлюлозолитических микроорганизмов в природе и их роль в
деградации целлюлозы 65
1.2.4.4. Опыт применения биопрепаратов на основе целлюлолозолитических микроорганизмов .66
1.3. Заключение к обзору литературы 68
ГЛАВА 2. Материалы и методы .71
2.1. Сбор образцов сфагновых мхов и определение их видовой принадлежности .71
2.2. Флуоресцентная in situ гибридизация (FISH) и конфокальная сканирующая лазерная
микроскопия (CSLM) .71
2.3. Выделение бактериальных изолятов эндофитных бактерий .74
2.4. Молекулярно-генетическая идентификация выделенных изолятов 75
2.4.1. Выделение бактериальной ДНК 75
2.4.2. Амплификация фрагментов гена 16-S рРНК .76
2.4.3. Анализ полиморфизма длин рестрикционных фрагментов гена 16-S рРНК .77
2.4.4. Секвенирование фрагментов гена 16-S рРНК и определение видовой принадлежности
изучаемых изолятов бактерий 77
2.5. Изучение культурально-морфологических, хозяйственно-ценных и физиолого- биохимических свойств выделенных изолятов эндофитных бактерий .79
2.5.1. Изучение культурально-морфологических свойств 79
2.5.2. Изучение фунгицидной активности 79
2.5.3. Изучение бактерицидной активности .80
2.5.4. Изучение способности изолятов к продукции ИУК и ее производных на среде с L-триптофаном .80
2.5.5. Изучение ростстимулирующей активности на проростках редиса 82
2.5.6. Изучение способности изолятов растворять неорганичесике соединения фосфора 82
2.5.7. Изучение ферментативной (протеазной, амилазной, липазной, целлюлазной) активности 83
2.5.8. Изучение физиолого-биохимических свойств 85
2.6. Изучение in planta колонизационного потенциала, биоконтрольной, ростстимулирующей
и целлюлолитической активности перспективных штаммов 86
2.6.1. Определение колонизационной активности с помощью метода гнотобиотических
систем .86
2.6.2. Визуализация интродуцируемых штаммов бактерий с помощью метода флуоресцентной in situ гибридизации (FISH) 87
2.6.3. Детекция интродуцируемых штаммов бактерий методом полимеразной цепной реакции (PCR) 87
2.6.4. Изучение биоконтрольной активности штаммов in planta 88
2.6.5. Изучение ростстимулирующей активности штаммов in planta 89
2.6.6. Изучение скорости разложения соломы целлюлозолитической микробной ассоциацией (ЦМА). 89
2.7. Создание и апробация лабораторных образцов микробиологических препаратов 90
2.7.1. Условия культивирования перспективных штамов 90
2.7.2. Создание оптимальной композиции лабораторного образца микробиологического препарата 90
2.7.3. Апробация лабораторных образцов микробиологических препаратов в полевых экспериментах .91
ГЛАВА 3. Результаты исследований и обсуждение .92
3.1. Характеристика и география отбора образцов сфагновых мхов .92
3.2. Эндофитные бактерии – характерные обитатели гаметофитов сфагнума 98
3.3. Культивируемые бактериальные эндофиты сфагнума: характеристика состава популяций и перспективные штаммы – обладатели комплекса хозяйственно-ценных свойств 103
3.3.1. Культурально-морфологические свойства выделенных изолятов бактерий 104
3.3.2. Таксономический состав бактериальных популяций 106
3.3.3. Антифунгальные и антибактериальные свойства выделенных изолятов .109
3.3.4. Продукция ауксинов и стимуляция проростков кресс-салата 111
3.3.5. Растворение малорастворимых неорганических соединений фосфора и ферментативная активность .117
3.3.6.Таксономическое положение, культурально-морфологическая и физиолого-биохимическая характеристика наиболее перспективных штаммов 118
3.3.7. Заключение к разделу 3.3 121
3.4. Эндофитные бактерии-ассоцианты сфагновых мхов, как активные колонизаторы
ризосферы сельскохозяйственных культур и продуценты высокоэффективных биопрепаратов
для сельского хозяйства .124
3.4.1. Колонизационная активность в экспериментах in planta 124
3.4.2. Ростстимулирующий и биоконтрольный эффекты в экспериментах in planta .129
3.4.3. Целлюлозолитическая микробная ассоциация (ЦМА) и его эффективность
.133
3.4.4. Заключение к разделу 3.4 136
3.5. Создание и апробация лабораторного образца микробиологического препарата на основе
эндофитных бактерий сфагновых мхов 137
3.5.1. Технологические режимы культивирования перспективных штаммов-продуцентов .137
3.5.2. Создание стабильной формы лабораторного образца микробиологического препарата на основе штамма Pseudomonas asplenii RF13H 140
3.5.3. Апробация лабораторных образцов микробиологических препаратов препаратов 143
3.5.4. Заключение к разделу 3.5 .143
Заключение 144
Выводы .146
Список литературы .
