Объекты отечественных биотехнологий

ОБЪЕКТЫ

ОТЕЧЕСТВЕННЫХ

БИОТЕХНОЛОГИЙ

Визитной карточкой Института микробиологии являются биотехнологии - новейшие разработки на основе живых организмов, находящие применение во многих отраслях хозяйственной деятельности и выступающие одним из драйверов экономического роста во всем мире. В поле зрения ученых института - изучение биоразнообразия, экологии, физиологии, биохимии и генетики микроорганизмов; селекция и генно-инженерное конструирование штаммов-продуцентов ценных соединений; создание микробных биотехнологий для сельского хозяйства, промышленности, медицины, охраны окружающей среды. Среди практических разработок, внедренных в производство,- биологические средства защиты растений, микробные удобрения, пробиотики, биодезинфектанты, биоконсерванты, ферментные препараты, кормовой белок, биофармацевтические технологии, диагностикумы и другая импортозамещающая продукция.

Биотехнологии ферментных препаратов

Разработкой биотехнологий получения и применения ферментных препаратов занимается одно из старейших структурных подразделений института - лаборатория ферментов,образованная в январе 1969 г. У истоков ее создания стояли член-корреспондент АН БССР С. А. Самцевич, кандидат биологических наук С. М. Сосина, доктора биологических наук А.Г. Лоба-нок, Н.И. Астапович, В.Г. Бабицкая, Р.В. Михайлова. С 1972 г. бессменный руководитель лаборатории -академик НАН Беларуси, заслуженный деятель науки Республики Беларусь Анатолий Лобанок. Исследования конститутивного синтеза микроорганизмами внеклеточных ферментов, проведенные под его началом кандидатами биологических наук Б.Х. Шкляром, С.Г. Сни-гиревой, Л.А. Шукан, В.В. Гребенко, С. Л. Романовым, Ж.И. Павловской, О.Н. Зинченко, Л.И. Сапуновой, послужили основой для создания научной школы по биогенезу микробных ферментов, которая успешно развивается.

Высокую оценку научной общественности получили фундаментальные работы по изучению множественных молекулярных

форм вне- и внутриклеточных микробных ферментов. Их результатом стало выявление молекуляр-но-функциональной гетерогенности микробных гидролаз, ок-сидоредуктаз, эстераз и изомераз, различий свойств и механизмов регуляции синтеза отдельных молекулярных форм ферментов. Это позволило определить конститутивный, устойчивый к репрессии ка-таболитом контроль как базовый механизм регуляции образования функционально наиболее значимых ферментов. На различных модельных микроорганизмах определена роль субстратов, их структурных аналогов и продуктов ферментативной деструкции, кофакторов ферментов, оксидантов и низкомолекулярных антиоксидантов, других соединений в регуляции синтеза оксидоредуктаз и гидролаз.

Сотрудники лаборатории ферментов совместно с коллегами из Белорусского государственного университета и Института генетики и цитологии НАН Беларуси впервые в стране сконструировали продуценты промышленно значимых ферментов - глюкозоизомеразы, глюкозооксидазы, фитазы. Были разработаны способы выделения, очистки, иммобилизации и модификации ферментных белков с целью улучшения их каталитических свойств. Продолжается выявление новых штаммов-продуцентов ферментов, в том числе катализирующих реакции синтеза олигосаха-ридов пребиотического действия in vivo и in vitro.

Научные результаты исследований лаборатории внесли значительный вклад в развитие фундаментальных представлений

микробиологии и энзимологии, использованы при создании биотехнологий получения и способов применения ферментных препаратов. Многие из них запатентованы, реализованы в опытно-промышленных условиях, взяты на вооружение в научных изысканиях, аналитической химии, клинической диагностике, пищевой и текстильной промышленности, кормопроизводстве.

К примеру, препараты «Пекто-мацерин», «Пектолиазин» и «Пек-таллиацин», катализирующие ограниченный гидролиз полимеров растительной клеточной стенки, стали основой ферментативных способов получения экстрактов биологически активных веществ из пряно-ароматических трав, экспресс-определения устойчивости клубней картофеля к внутренним механическим повреждениям, получения льняной тресты и пищевого цитрусового пектина. Обоснована эффективность применения названных препаратов в технологиях производства нектаров, пюре, соков осветленных и с мякотью, а декстра-назы, разработанной совместно с российским ВНИИ биотехнологии,- для улучшения фильтрационных свойств диффузионных соков, а также в составе зубных паст. В отделе льна Белорусского НИИ земледелия внедрен экспресс-метод оценки новых сортов льна-долгунца на первых этапах селекции с применением препарата пектатлиазы ма-церирующего действия. Для деградации ароматических эфиров ко-роткоцепочечных жирных кислот и индикации фосфорорганических соединений предложены препараты ацетилэстеразы и карбоксил-эстеразы; для удаления остатков перекиси, используемой в технологии отбеливания тканей, - каталазы;

для улучшения качества котонизированного льноволокна и суровых хлопкосодержащих трикотажных волокон - пероксидазы.

Среди достижений лаборатории - новые ресурсосберегающие технологии; производство ферментного препарата «Глюкозооксидаза» для клинической диагностики; индикаторного слоя бимедиаторных тест-полосок «Глюкосен» и модифицированного биосенсора «Глю-косен-М» для определения глюкозы в крови (в сотрудничестве с ОАО «Минский НИИ радиоматериалов»). Для пищевой промышленности разработана технология производства ферментированного и нефер-ментированного ржаного солода (совместно с Белорусским национальным техническим университетом и ОАО «Машпрод»); получены ферментные препараты иммобилизованной глюкозоизомеразы для производства сиропов из осахарен-ного крахмалсодержащего сырья, бета-галактозидазы - для безлак-тозных продуктов питания и га-лактоолигосахаридов. Совместно с Витебской государственной академией ветеринарной медицины разработаны первые на рынке Беларуси пребиотические кормовые добавки «КриптоЛайф» и «КриптоЛайф^», содержащие живые (активные) дрожжи. Начаты исследования по получению конъюгатов ферментных белков и наночастиц благородных металлов, изучению взаимодействия оксидоредуктаз с медиаторами различной природы, обосновывается возможность их использования как компонента биотопливных ячеек и тест-систем для определения глюкозы.

Изучение механизмов секреции продуктов микробного метаболизма обусловило формирование

нового научного направления, получившего дальнейшее развитие в рамках созданного в 1990 г. нового структурного подразделения -лаборатории биохимии микроорганизмов (с 1995 г.- лаборатория молочнокислых и бифидобактерий). Сначала его возглавила член-корреспондент НАН Беларуси Наталия Астапович, а затем - кандидат биологических наук Наталья Головнева.

Все разработки лаборатории ферментов по праву можно назвать импортозамещающими, социально значимыми и высокоэффективными. Например, выпуск препарата «Глюкозооксидаза» позволил полностью удовлетворить потребности больных сахарным диабетом в датчиках для измерения уровня глюкозы в крови и более чем в 10 раз окупить затраченные на его создание бюджетные

средства. Экономический эффект от использования кормовой биодобавки «КриптоЛайф» за период освоения производства в 11,5 раза превысил расходы на ее разработку.

С 2010 г. лаборатория аккредитована на соответствие требованиям СТБ ИСО/МЭК 17025-2007 в сфере проведения испытаний для пищевой, текстильной промышленности, изготовления дезинфицирующих и моющих средств, кормопроизводства и кормов. Ежегодный объем выполняемых хозяйственных работ по оценке качества поступающих на рынок Беларуси ферментных препаратов составляет 1520 тыс. руб.

Результаты выполненных в лаборатории теоретических и прикладных исследований обобщены в 10 монографиях, опубликованы более чем в 800 экспериментальных

и обзорных статьях по актуальным проблемам современной микробиологии, биотехнологии и энзимоло-гии, защищены 80 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения, ноу-хау.

В планах коллектива - скрининг и генно-инженерное конструирование микроорганизмов - конкурентоспособных продуцентов ферментов; выделение и характеристика генов, ответственных за синтез ферментных белков, изучение регу-ляторных механизмов их экспрессии; разработка современных импортозамещающих биотехнологий для промышленности, сельского хозяйства, медицины и клинической диагностики. Продолжаются исследования по созданию биосенсоров нового поколения, содержащих наноматериалы в составе биорецеп-торного элемента, а также по разработке кормовых продуктов комплексного действия на основе живых дрожжей и их биологически активных метаболитов.

Биотехнологии для аграрного сектора

В институте существует крупная научная школа по биологическим основам взаимоотношений микроорганизмов почвы и высших растений, основоположником которой является член-корреспондент АН БССР, заслуженный

деятель науки БССР Семен Сам-цевич. Под его руководством организована лаборатория взаимоотношений микроорганизмов почвы и высших растений, исследования которой направлены на повышение продуктивности и качества урожая важнейших зерновых, бобовых, технических и овощных культур, возделываемых на территории нашей станы, а также на изучение микробных ценозов почв и восстановление почвенного плодородия биологическим путем. В настоящее время лабораторию возглавляет кандидат биологических наук Ирина Ананьева.

В нашей стране значительное внимание уделяется органическому земледелию, внедрение которого в агропромышленное производство способствует восстановлению плодородия почвы и максимальной реализации потенциальных возможностей сельскохозяйственных культур биологическим способом. Учитывая актуальность данной тематики, в лаборатории исследуется влияние антропогенной нагрузки на микробное разнообразие; изучается взаимодействие микроорганизмов с растениями; разрабатываются научные основы восстановления выведенных из сельскохозяйственного оборота почв с использованием биометодов; создаются технологии производства

Рис. 1. Однокомпонентные (А), двухкомпонентные (Б) и трехкомпонентные (В) микробные удобрения;

1 - азотфиксирующие бактерии;

2 - фосфатсолюбилизирующие бактерии;

3 - арбускулярные микоризные грибы

и применения комплексных микробных удобрений.

Среди разработок следует отметить однокомпонентные удобрения «СояРиз», «Сапронит», «Ризобакте-рин» и «Фитостимофос», которые обеспечивают сохранение положительного азотно-фосфорного баланса почв и значительное повышение урожайности важнейших сельскохозяйственных культур (рис. 1А). К примеру, предпосевная инокуляция семян сои биоудобрением «СояРиз» улучшает рост и развитие растений, повышает урожайность культуры на 7,8 ц/га без внесения азотных удобрений (рис. 2А). Применение «Сапронита» для обработки семян также увеличивает количество клубеньков и продуктивность бобовых на 10-15% (рис. 2Б). «Ризобакте-рин» повышает урожайность зерновых в среднем на 15%, «Фитостимофос» - корнеплодов и овощных культур в среднем на 24%, зерновых - до 30,0 ц/га при снижении доз азотных и фосфорных удобрений.

Комплексом положительных свойств, высокой выживаемостью и эффективностью микроорганизмов в полевых условиях характеризуются двухкомпонент-ные микробные удобрения «Био-линум», «Ризофос» и «Гордебак». В их составе - азотфиксирую-щие и фосфатсолюбилизирующие бактерии (рис. 1Б). Использование

«Биолинума» позволяет снизить дозы азотных удобрений на 10 кг/га и фосфорных - на 20 кг/га и обеспечивает урожайность соломы, тресты и выход волокна на уровне полной дозы минеральных удобрений. «Ризофос» повышает урожайность бобовых культур на 20-25% (рис. 2В), способен заменить азотные удобрения на 15-30%, фосфорные -на 20-30%, что положительно влияет на плодородие почвы. «Гордебак» ускоряет рост и развитие растений, до 10% увеличивает урожайность пивоваренного ячменя с высокими технологическими свойствами (рис. 2Г); дозы вносимых азотных и фосфорных удобрений при выращивании культуры снижаются на 15-20%.

Особого внимания заслуживают трехкомпонентные микробные удобрения «Бактопин», «АгроМик» и «МаКлоР», содержащие азотфик-сирующие и фосфатмобилизующие бактерии, а также арбускулярные микоризные грибы (рис. 1В). Этим биоудобрениям присущ комплекс полезных свойств: они положительно воздействуют на растения, обеспечивают их макро- и микроэлементами, защищают от болезней, делают более устойчивыми к неблагоприятным биотическим и абиотическим факторам.

«Бактопин» эффективен для предпосевной обработки семян

Рис. 2. Влияние микробных удобрений «СояРиз» (А), «Сапронит» (Б),

«Ризофос»

Г

и вегетирующих деревьев хвойных пород (рис. 2Д), «АгроМик» - тритикале, цветочных, декоративных хвойных и древесно-кустарнико-вых растений. Их использование повышает приживаемость сеянцев ели и сосны в 1,3 и 2 раза соответственно, увеличивает высоту кустарников и цветов, способствует более раннему началу фаз бутонизации и цветения. «МаКлоР» создан для адаптации, стимуляции роста и развития голубики, брусники и клюквы. Его применение благоприятствует развитию мощной корневой системы микроклонов ягодных культур - их масса в 20 раз превышает контрольную, обеспечивает увеличение облиствен-ности культур на 53-96%, площади листовой поверхности в 4 раза и приживаемости до 100%.

Еще одна инновационная разработка - биоудобрение «ПолиФун-Кур», полученное на основе аэробной ферментации подстилочного куриного помета и обогащенное азотфиксирующими бактериями. Его использование обеспечивает

до 32% прибавки урожая клубней картофеля и до 14% прироста содержания в них крахмала. До 41% повышается сбор зеленой массы кукурузы и до 17% - содержание сырого протеина в ней, а также урожай сахарной свеклы до 41 ц/га с увеличением ее сахаристости до 18%. «ПолиФунКур» также повышает урожайность озимой пшеницы, стимулирует активное развитие декоративных растений.

Ряд актуальных научно-исследовательских работ выполнен в рамках международного сотрудничества. Совместно со специалистами Никитского ботанического сада (Ялта, Россия) изучено микробное сообщество ризосферы декоративных культур в почвах степного Крыма, освоен способ обработки микроорганизмами семян и корневой системы сеянцев плодовых культур (патент Республики Беларусь №19961). По контракту с ТОО «Biotron Group» (Казахстан) выделены и отобраны штаммы фосфатмо-билизующих и азотфиксирующих бактерий,разработана технология

получения на их основе комплексного биоудобрения. С учеными Венесуэльского института научных исследований создано комплексное биоудобрение для широкого спектра бобовых культур - сои, лядвен-ца, фасоли, вигны.

В настоящее время сотрудники лаборатории работают над новым трехкомпонентным микробным удобрением «БактоФиш», содержащим азотфиксирующие и фосфатмобилизующие бактерии и предназначенным для улучшения естественной кормовой базы рыбоводных прудов. Его применение обогащает водоемы биологическим азотом и фосфором, увеличивает естественную рыбопродуктивность карпа на 15% при снижении кормовых затрат на 18-20%.

Широкий научный и практический интерес для растениеводства Беларуси представляют эндофит-ные бактерии, которые проникают внутрь семян, стеблей, листьев и корней растений, развиваются в них и благотворно влияют на развитие сельскохозяйственных культур. Это обусловлено их способностью улучшать азотное и фосфорное питание растений, выделять витамины и сидерофоры, что уменьшает вред, наносимый патогенными грибами, бактериями, вирусами, насекомыми и нематодами. Этот аспект стал предметом исследований лаборатории наряду с изучением бактерий, устойчивых к хлориду натрия, отобранных из почвы в районе Старобинского месторождения калийных солей. Ученые получили солеустойчивые азотфиксирующие и фосфатмобилизующие бактерии и создали их коллекцию. Оказалось, что выделенные штаммы в комплексе с бобовыми растениями перспективны

для восстановления выведенных из хозяйственного оборота засоленных малоплодородных почв. На основе коллекционных микроорганизмов планируется разработать технологию получения и применения микробного удобрения для повышения устойчивости придорожных насаждений к высокому содержанию в почве хлорида натрия. Это позволит минимизировать последствия использования противогололедных реагентов, сократить затраты на мероприятия по замене и восстановлению зеленых насаждений на 10-15% и значительно улучшить экологическую ситуацию.

Таким образом, есть твердая уверенность в том, что разработки лаборатории позволят перейти от традиционного к органическому ведению сельского хозяйства, что полностью отвечает стратегии устойчивого развития Беларуси и будет способствовать обеспечению продовольственной безопасности республики.

Биотехнологии для здравоохранения

Лаборатория молекулярной биотехнологии под руководством члена-корреспондента НАН Беларуси Анатолия Зинченко выполняет исследования, связанные с целенаправленной трансформацией нуклеиновых кислот и их компонентов ферментами микроорганизмов. Изучена субстратная специфичность ферментов нуклеинового обмена микроорганизмов в отношении широкого спектра природных нуклео-зидов и нуклеотидов и их модифицированных аналогов. Полученные фундаментальные данные о связи структуры молекул субстратов с их активностью позволили совместно с Институтом биоорганической

химии НАН Беларуси разработать оригинальный химико-ферментативный подход к синтезу модифицированных нуклеозидов и нуклеотидов, получение которых только химическим или ферментативным путем затруднено или невозможно. Результаты этих исследований вошли в цикл работ «Химико-энзи-матическая модификация компонентов нуклеиновых кислот и биохимическое моделирование как научно-практическая основа поиска, создания и производства противовирусных и противоопухолевых лекарственных средств», отмеченный в 2004 г. Государственной премией Республики Беларусь в области науки и техники.

В лаборатории сконструирован штамм бактерий, продуцирующих химерный белок, который состоит из человеческого аннексина-А5 и бактериальной аденозиндезами-назы. Согласно исследованиям, такой белок должен «снимать тормоз» с противоопухолевого иммунитета человека и служить высокоэффективным препаратом для терапии

онкологических заболеваний. Предполагается, что по сравнению с аналогами подобный препарат будет иметь широкий спектр действия и отсутствие побочных эффектов. Эти особенности обусловлены тем, что в результате адресной доставки он будет связываться с молекулярной мишенью - фосфолипидом, который выстилает поверхность только раковых клеток и отсутствует на поверхности подавляющего большинства здоровых клеток.

Охрана

окружающей среды

Лаборатория природоохранных биотехнологий, возглавляемая кандидатом биологических наук Еленой Глушень, занимается разработкой биотехнологических подходов для решения экологических проблем, наиболее актуальной из которых является очистка производственных и коммунальных стоков. В лаборатории создан первый в республике микробный препарат «Клинбак» на основе микроорганизмов, разлагающих органику

с высокой скоростью. Он может использоваться на промышленных предприятиях, для жилищно-коммунальных нужд, в сельском хозяйстве, в быту. Эффективность очистки при применении препарата достигает 90%.

Методом адаптивной селекции получены высокоактивные микроорганизмы-деструкторы жиров и масел, на их основе создан микробный препарат «Антойл». Его высокая эффективность продемонстрирована на биологических очистных сооружениях предприятий ЖКХ и мясо-молочной промышленности. Внесение деструкторов жировых веществ, составляющих основу препарата, способствовало интенсификации процесса очистки, улучшению качества обработанного активного ила и повышению его окислительной способности. Использовать «Антойл» можно не только на предприятиях, но и в автономных канализациях коттеджной застройки. Появление его на рынке положило конец доминированию зарубежных биопрепаратов и обеспечило импортозамещение. Сейчас сотрудники лаборатории работают над усовершенствованной версией препарата - «Антойл+».

Интересное решение предложено учеными для сточных вод, очистка которых осложнена высоким содержанием аммонийного азота. Путем обогащения активного ила специально подобранными микроорганизмами, входящими в состав микробного препарата «Деам-мон», концентрация аммонийного азота была снижена до предельно допустимых значений, эффект сохранялся на протяжении 6 месяцев. Показатели качества стоков улучшились на 20-40%, увеличилась

окислительная мощность активного ила. Следовательно, у препарата хорошие перспективы для широкого применения на предприятиях ЖКХ.

Заслуживают внимания нефте-деструкторы, созданные в лаборатории,- «Экобел», «Родобел», «Родо-бел-Т», «Родобел-ТН». Они не уступают, а в большинстве случаев даже превосходят зарубежные аналоги, такие как «Деворойл», «Дестройл», «Эконадин» и др., и более предпочтительны для использования в нашей стране, поскольку базируются на аборигенных штаммах, адаптированных к местным условиям. При этом их стоимость существенно ниже. Экологическая безопасность их применения обусловлена полной деструкцией нефти углеводородокисляющими микроорганизмами, что позволяет исключить накопление токсичных промежуточных продуктов метаболизма в очищаемой почве. Эффективность белорусских препаратов для ликвидации нефтяных загрязнений подтверждена многочисленными актами внедрения.

Совместно с УП «Промышленные экологические системы» разработана биотехнология, основанная на функционировании абсорб-ционно-биохимических установок (АБХУ), которые используются в литейном, металлургическом, лакокрасочном, деревообрабатывающем и химическом производстве для очистки вентиляционного воздуха от вредных органических веществ. Степень улавливания АБХУ большой гаммы вредных газов - фенола, формальдегида, фурфурола, метанола и других веществ - из вентиляционного воздуха составляет 70,0-99,9%. Регенерацию абсорбционного раствора в биореакторе

ведут специализированные микроорганизмы-деструкторы, иммобилизованные на нейтральных носителях. Абсорбционно-биохимиче-ский метод хорошо зарекомендовал себя в очистке вентвоздуха от широкого ряда токсических органических соединений и с успехом может заменить любой другой из наиболее известных.

Более 50 установок с использованием микробных загрузок, разработанных Институтом микробиологии НАН Беларуси, функционирует в настоящее время на 42 предприятиях различной отраслевой направленности в странах СНГ, в том числе на гигантах машиностроения.

На основе высокоактивных микроорганизмов-деструкторов третичных аминов разработан не имеющий мировых аналогов микробный препарат «Тэамин», который применяется в АБХУ на крупных машиностроительных заводах Беларуси и России. Он обеспечивает полную минерализацию аминов, что исключает накопление в среде токсичных метаболитов и очищает абсорбционные растворы на 94-99%.

На предприятиях деревообрабатывающей промышленности проходит апробацию новый препарат «ФеноФорм», задача которого - снизить выбросы фенола и формальдегида в воздух рабочей зоны и атмосферу.

Совместно с Полесским аграр-но-экологическим институтом ведутся исследования по биопереработке избыточного активного ила биологических очистных сооружений и отходов животноводческих комплексов крупного рогатого скота. Ставится цель снизить экологическую нагрузку на окружающую среду вследствие вторичного использования отходов.

Сотрудниками лаборатории активно ведется работа по выделению и изучению новых штаммов микроорганизмов-деструкторов гидрофобных органических веществ, обладающих высоким флокулирую-щим потенциалом. Их применение позволит создать биофлокулянты и разработать новые биотехнологии очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности. Использование новаторских биотехнологических подходов для решения проблем охраны окружающей среды позволяет коллективу занимать лидирующую позицию в этой области.

Биологические средства защиты растений и животных

Отечественная научная школа по изучению биогенеза биологически активных соединений с антимикробным действием успешно развивается в институте с 1994 г. под руководством члена-корреспондента НАН Беларуси, заслуженного деятеля науки Республики Беларусь Эмилии Коломиец, заведующей лабораторией средств биологического контроля. В лаборатории создана коллекция промышленно-цен-ных микроорганизмов, перспективных для разработки биопестицидов, биодезинфектантов, пробиотиков, кормовых добавок; установлены механизмы взаимодействия бактерий-антагонистов с патогенами растений и животных, расшифрована природа продуцируемых антимикробных метаболитов и осуществлен их направленный синтез. Результаты фундаментальных исследований явились основой конкурентоспособных технологий получения и применения оригинальных биопрепаратов с фитозащитной,

дезинфицирующей, рост- и иммуностимулирующей активностями.

В линейке наиболее востребованных отечественных биопестицидов следует отметить «Бетапро-тектин» и «Бактосол» для защиты корнеплодов сахарной,столовой свеклы и моркови, а также картофеля от наиболее вредоносных возбудителей болезней в процессе вегетации и при хранении; «Эко-грин» для защиты овощных и зеленных культур от болезней в условиях малообъемной гидропоники; «Мультифаг» для контроля бактериозов овощных культур в открытом грунте; «Фрутин» и «Экосад», проявляющие фитозащитный эффект на плодово-ягодных культурах. Комплексный микробный препарат «Полибакт» совмещает сразу несколько полезных свойств: ускоряет разложение растительных остатков в почве, обогащает ее азотом и фосфором в доступной для растений форме, способствует восстановлению агробиоценозов, повышает плодородие почвы и увеличивает продуктивность сельскохозяйственных культур на 10-20%.

Совместно с Институтом экспериментальной ботаники НАН Беларуси создан экологически чистый искусственный субстрат «Глин-торф-БФП» с фитопротекторной активностью, использование которого позволяет получать высококачественный здоровый посадочный материал для тепличных, лесопарковых, декоративно-садоводческих хозяйств.

Результатом выполнения Государственной научно-технической программы «Промышленные биотехнологии» и Межгосударственной целевой программы ЕврАзЭС «Инновационные биотехнологии» стали новые способы получения

пробиотических препаратов для ветеринарии, кормопроизводства, промышленного рыбоводства. В их числе «Бацинил», «Бацинил-К», «Ветоспорин», «Энатин», «Споро-бакт», «Споробакт-К», «Эмилин», «Биовир».

Для оздоровления и повышения плодородия почв, увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества получаемой продукции разработана технология получения комплексного микробного препарата «Агроревитол». Созданный на основе консорциума бактерий с взаимодополняющими фитоза-щитными, ростстимулирующими и деструктивными свойствами, он предназначен для регуляции ми-кробоценоза почвы и деструкции остаточных количеств гербицидов, что позволит снизить пестицидную нагрузку на агроценозы.

В перспективе сотрудники лаборатории планируют продолжить исследования по созданию суперпродуцентов антимикробных метаболитов и ряда других биологически активных соединений, разработке высокоточных тест-систем для экспресс-диагностики возбудителей болезней сельскохозяйственных растений, оригинальных технологий получения биогербицидов, биологических средств защиты растений комплексного действия, полифункциональных пробиотических препаратов и кормовых добавок для животноводства.

Молекулярное

конструирование

микроорганизмов

В Центре аналитических и генно-инженерных исследований проводятся работы в области биохимии, геномики и генной инженерии

Г

микроорганизмов. Это новое подразделение, созданное по инициативе члена-корреспондента НАН Беларуси Э.И. Коломиец, занимается конструированием штаммов микроорганизмов с заданными свойствами, их генетической характеристикой, определением структуры и физико-химических свойств микробных метаболитов как основы для разработки инновационных биотехнологий.

Значительный вклад в научный потенциал лаборатории внесла доктор биологических наук Марина Титок. Руководителем Центра является кандидат биологических наук Леонид Валентович.

В Центре выполняются исследования качественного и количественного состава органических соединений методами газовой и жидкостной хроматографии: определяется концентрация продуктов ацетоно-бутилового брожения бактерий Clostridium acetobutylicum в ферментационной

среде; исследован состав жирных кислот клеточной стенки, создана библиотека жирнокислотных профилей экстремофильных бактерий, изолированных в Антарктике.

Исследования в области молекулярной фитопатологии увенчались созданием библиотеки генетических конструкций, несущих гены, кодирующие белки-хар-пины фитопатогенных бактерий родов Pectobacterium, Erwinia, Dickeya, Xanthomonas. Экспериментально подтверждена возможность стимуляции иммунитета растений данными белками. Секвенированы и аннотированы геномы актуальных для Беларуси фитопатогенных бактерий: Pectobacterium carotovorum, Pectobacterium atrosepticum, Erwinia amylovora, Clavibacter michiganiensis, Pseudomonas spp. Совместно с лабораторией средств биологического контроля создается определитель грибных и бактериальных возбудителей болезней

сельскохозяйственных растений на основе ДНК-типирования.

Сотрудниками Центра выполнена молекулярно-генетическая идентификация более 500 штаммов бактерий и 100 штаммов дрожжевых и мицелиальных грибов. Ведется конструирование генно-инженерных штаммов-продуцентов биологически активных соединений. Спроектированы оригинальные векторы для экспрессии чужеродного генетического материала в клетках бактерий Bacillus subtilis. Создан генно-инженерный штамм B. subtilis 344 М, характеризующийся высокими антимикробной и инсектицидной активностями, как основа биопрепарата для комплексной защиты картофеля и овощных культур от болезней и насекомых-вредителей.

Значительное внимание уделяется созданию и поддержанию коллекции генетических ресурсов, в первую очередь векторных конструкций для генно-инженерных

целей, призванных обеспечивать возрастающие потребности фундаментальной науки и прикладных исследований. Коллекция генетических конструкций (плазмид, транспозонов, интерпозонов, кассет антибиотикорезистентности) значительно упрощает и удешевляет процесс разработки биотехнологической продукции, поскольку ученым доступны необходимые образцы векторных молекул, а иногда и целевых генов для молекулярного клонирования и других генно-инженерных целей. В лаборатории хранится более 100 различных векторов, ведется работа по созданию электронной базы данных генетических конструкций.

Центр одним из первых в нашей стране начал работы по геномике микроорганизмов. Секвенированы и аннотированы геномы ряда бактерий Bacillus subtilis, Pseudomonas brassicacearum, Bacilluspumilus, обладающих выраженными антагонистическими свойствами, обнаружены гены, ответственные за синтез антимикробных веществ. Проведен геномный анализ

психрофильных микроорганизмов Glaciozyma antarctica, Sporosarcina psychrophila, Carnobacterium sp., Porphyrobacter sanguineus, изолированных из различных источников на территории Антарктиды с целью выявления потенциальных продуцентов хозяйственно ценных ферментов и метаболитов. Определены нуклеотидные последовательности геномов биотехно-логически перспективных штаммов Bifidobacterium animalis subsp. lactis. Секвенированы геномы бактериофагов Pf-10, перспективных для создания средств защиты растений от бактериозов.

В арсенале инновационных разработок Института микробиологии НАН Беларуси более 50 биопрепаратов и биотехнологий,востребованных экономикой страны.

Учреждение выступает головной организацией ГНПО «Химический синтез и биотехнологии», координирует выполнение Плана развития биотехнологической отрасли Республики Беларусь на 2012-2015 гг. и на период до 2020 г., представляет нашу

страну в Евразийской технологической платформе «Евразия-Био» и Восточно-Палеарктиче-ской региональной секции Международной организации по биологической борьбе с вредными животными и растениями. Институт является головной организацией-исполнителем ряда государственных программ - подпрограммы «Микробные биотехнологии» Государственной программы научных исследований «Биотехнологии», подпрограммы «Инновационные биотехнологии - 2020» Государственной программы «Наукоемкие технологии и техника», Государственной научно-технической программы «Инновационные био- и нанотех-нологии - 2020», направленных на расширение биоресурсной базы и разработку конкурентоспособных отечественных биотехнологий. Накопленный опыт позволяет институту успешно прогнозировать востребованные направления научных исследований и выработать долгосрочную стратегию устойчивого развития.