Введение
Научная новизна 9
Научно-практическая значимость работы 9
Апробация работы 10
Публикации 11
Структура и объем диссертации 11
Литературный обзор 12
2.1. Проблемы и актуальность ремедиации территорий, загрязненных нефтью, в регионах с жарким климатом 12
2.1.1. Особенности состава нефти, добываемой на территориях с жарким климатом
2.1.2. Методы очистки от нефтяных загрязнений, применяемые на территориях с жарким климатом 14
2.2. Методы биоремедиации 17
2.2.1. Факторы, влияющие на биоремедиацию в условиях жаркого климата 17
2.2.2. Особенности микроорганизмов, обнаруженных и применяемых при биоремедиации в условиях повышенных температур, их разнообразие и таксономическая принадлежность 20
2.3. Организация метаболических путей деструкции углеводородов термотолерантными штаммами 23
2.3.1. Микробная деградация алифатических углеводородов при повышенных температурах 24
2.3.2. Микробная деградация ароматических углеводородов при повышенных температурах 28
2.4. Поверхностно-активные соединения, продуцируемые термотолерантными нефтеокисляющими бактериями 33
2.4.1. Продукция биосурфактантов грамотрицательными термотолерантными бактериями 34
2.4.2. Продукция биосурфактантов грамположительными термотолерантными бактериями 36 2.5. Применение термотолерантных бактерий для ремедиации нефтезагрязненных грунтов в регионах с жарким климатом 40
2.5.1. Биостимуляция органическими и неорганическими удобрениями как инструмент ремедиации нефтезагрязненных экосистем в жарком климате 41
2.5.2. Биоаугментация загрязненных экосистем консорциумами бактерий нефтедеструкторов 43
2.5.3. Биопрепараты, которые могут быть применены для очистки нефтезагрязненных участков при повышенных температурах 46
Материалы и методы 51
2.1. Бактериальные штаммы, среды и условия культивирования 51
2.1.1. Среды, субстраты, условия культивирования 51
2.1.2. Выделение нефтеокисляющих бактерий из природных образцов
2.2. Анализ зависимости ростовых параметров (удельной скорости роста и численности) термотолерантных микроорганизмов от температуры 52
2.3. Операции с ДНК и молекулярные методики 53
2.3.1. Выделение ДНК и ПЦР-амплификация фрагментов 53
2.4. Определение физиологических характеристик термотолерантных бактерий 55
2.4.1. Определение спектра утилизируемых субстратов изучаемых штаммов 55
2.4.2. Изучение способности штаммов к росту и деградации дизельного топлива в присутствии различных концентраций хлорида натрия 55
2.4.3. Изучение способности штаммов-нефтедеструкторов к росту и деградации углеводородов нефти при различных значениях рН среды 55
2.4.4. Определение способности термотолерантных бактерий утилизировать нефть при различных ее концентрациях в среде 55
2.4.5. Определение нефтеокисляющей активности микроорганизмов жидкой среде
2.5. Составление консорциума термотолерантных штаммов и изучение процесса деструкции нефти консорциумом в модельных системах 56
2.5.1. Изучение совместимости термотолерантных штаммов 56
2.5.2. Составление консорциума термотолерантных штаммов и оценка эффективности консорциума 56
2.5.3. Моделирование процесса деструкции нефти консорциумом в грунте 56
2.5.4. Анализ фракционного состава остаточной нефти в модельных системах относительно ее исходного состава в результате культивирования термотолерантных бактерий и консорциума в жидкой среде с нефтью при 24С и 45С 57
2.6. Изучение способности бактерий продуцировать поверхностно-активные вещества58
2.6.1. Измерение индекса эмульгирования 58
2.6.2. Измерение поверхностного натяжения 59
2.6.3. Экстракция гликодипидных ПАВ 59
2.6.4. Тонкослойная хроматография смесей гликолипидных ПАВ 59
2.6.5. Очистка биоПАВ методом колоночной хроматографии 60
3. Результаты работы 61
3.1. Отбор термотолерантных штаммов-нефтедеструкторов и определение их основных ростовых параметров 61
3.2. Идентификация и филогенетическая характеристика термотолерантных штаммов-нефтедеструкторов 63
3.3. Анализ способности термотолерантных культур утилизировать углеводороды и продуцировать биоПАВ 68
3.3.1. Субстратная специфичность бактерий 68
3.3.2. Детекция, секвенирование и анализ генов алкан монооксигеназ у Gordonia и Rhodococcus 71
3.4. Изучение способности штаммов продуцировать поверхностно-активные вещества 79
3.5. Отбор наиболее эффективных нефтеокисляющих термотолерантных штаммов и составление бактериального консорциума для ремедиации грунтов в жарком климате 83
3.5.1. Физиологическая характеристика штаммов 83
3.5.2. Анализ способности бактерий утилизировать нефть при различных температурах в модельных системах и составление консорциумов термотолерантных бактерий 85
3.6. Генетические особенности термотолерантных актиномицетов 94
3.6.1. Определение локализации генов деструкции алканов у штаммов Gordonia sp. 1D
и Rhodococcus erythropolis Par7 и генов деструкции ПАУ у штамма R. pyridinivorans L5A-BSU 94
3.7. Депонирование штаммов, подготовка заявки на патент РФ 97
3.7.1. Депонирование культур термотолерантных актиномицетов 97
3.7.2. Патентование консорциума термотолерантных актиномицетов для очистки грунтов и вод от нефти в условиях жаркого климата 97
Обсуждение 98
4.1. Фенотипические и генетические особенности термотолерантных нефтеокисляющих бактерий 100
4.1.1. Особенности деструкции алканов термотолерантными гордониями 101
4.1.2. Термотолерантные штаммы Rhodococcus как эффективные деструкторы углеводородов различной химической природы 103
4.2. Биодеструкция нефти наиболее активными термотолерантными нефтеокисляющими штаммами и составление эффективного консорциума для деградации нефти в условиях жаркого климата 109
4.2.1. Составление консорциумов термотолерантных актиномицетов и сравнение эффективности деструкции ими нефти 111
4.2.2. Оценка деградирующей активности консорциума термотолерантных бактерий в грунте и анализ деградации штаммами консорциума основных фракций нефти 115
Выводы 119
Список литературы 120
