Продуцирование витаминов микроорганизмами-деструкторами

Аграрный вестник Урала № 3 (109), 2013 г. —

Агрономия

ПРОДУЦИРОВАНИЕ ВИТАМИНОВ МИКРООРГАНИЗМАМИ-ДЕСТРУКТОРАМИ

Л. Е. МАТРОСОВА кандидат биологических наук, заведующий сектором

В. В. ЧАСОВ

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

М. Я. ТРЕМАСОВ доктор биологических наук, профессор А. М. ТРЕМАСОВА

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Федеральный центр токсикологической радиационной и биологической безопасности

420075, г. Казань, Научный городок-2; тел.: 8 (843) 239-53-20

Положительная рецензия представлена Р. Я. Гильмутдиновым, доктором биологических наук, профессором, заведующим кафедрой патологической физиологии Казанской государственной академии ветеринарной медицины имени Н. Э. Баумана.

Современный этап развития общества характеризуется интенсивным вмешательством человека в природные процессы, приводящего к нарушению естественного функционирования экосистем, широкомасштабному загрязнению окружающей среды.

В настоящее время усиление антропогенного пресса привело к деградации почвенного покрова агроценозов, сопровождающейся уменьшением содержания гумуса, разрушением почвенной структуры и снижением плодородия.

Одним из подходов улучшения экологической ситуации современного индустриального общества является разработка и внедрение малозатратных, эффективных технологий реабилитации почвы и утилизации различного вида органического сырья. Приоритетным направлением являются микробиологические технологии, основанные на использовании микроорганизмов и моделировании природных процессов. Широко используются микроорганизмы в качестве стимуляторов роста растений, биофунгицидов. Среди разнообразия микроорганизмов используемых в качестве объекта биотехнологии привлекают внимания дрожжевые грибы. Большинство дрожжей непатогенные, быстро адаптируются и способны выживать в экстремальных условиях. Дрожжевые организмы находят применение при создании систем биодеградации углеводородов и ксенобиотиков, а также очистки окружающей среды от тяжелых металлов [3, 4]. Некоторые дрожжи способны к синтезу ауксинов, ускоряющие развитие зародышевого корешка.

Дрожжевые культуры используются и в качестве средств для ускоренной деструкции различного вида органического сырья [1, 2]. Несомненный интерес представляют данные характеризующие их биологическую активность (синтез биологически активных веществ, механизм межмикробных взаимодействий и т. п.), имеющее фундаментальное и прикладное значение, для расширения спектра применения и более эффективного их использования.

Цель и методика исследований.

Цель наших исследований — выяснение образования витаминов микроорганизмами-деструкторами органических соединений.

Объектами исследования явились дрожжи Saccharomyces cerevisiae-11 и Candida krusei-96, яв-

ляющиеся деструкторами органических соединений. Для поддержания и культивирования микроорганизмов использовали жидкую и агаризованную среду Сабуро.

Определение возможного образования витаминов проводили на комплексе капиллярного электрофореза модель P/ACE MDQ Capillary Electrophoresis System (США) с использованием программного обеспечения 32 Karat 8.0. Для удаления микробных клеток дрожжей культуральную жидкость перед исследованием центрифугировали при 3000 g в течение 15 мин. Электрофоретическое разделение проводили методом капиллярного зонного электофореза с использованием диодно-матричного детектора, регистрирующего спектр поглощения света в диапазоне от 200 до 460 нм, а также при длинах волн 210, 225, 235, 267, 375 и 455 нм. Фоновым электролитом служил раствор 20 mM тетрабората натрия, рН 9.2.

Способность изолятов продуцировать в среду витамины оценивали, сравнивая электрофореграм-мы супернатанта культуральной жидкости дрожжей с соответствующей питательной средой. В качестве контроля времени миграции соответствующего витамина использовали стандартные образцы.

Результаты исследований.

При исследовании супернатанта культуральной жидкости Saccharomyces cerevisiae-11 выявлено соединение идентифицированное нами как водорастворимый витамин группы В — рибофлавин (витамин В), время выхода которого 9,0 мин (рис. 1). Идентификацию и количественное определение витамина проводили, сравнивая его время выхода и спектра поглощения со стандартным образцом.

Сопоставление динамики микробной биомассы и концентрации витаминов в культуральной жидкости показало, что максимум накопления приходилось на стационарную фазу их роста (20,1 мг/л). В логарифмической фазе обнаружены следовые количества рибофлавина.

Candida krusei-96 в несколько меньшем количестве образовывал витамин В2. Максимальное накопление рибофлавина (10,05 мг/л) совпало с наступлением стационарной фазы роста.

Анализ электрофореграмм показал образование микроколичеств и других водорастворимых витаминов, не позволяющих их идентифицировать исполь-

www.m-avu. narod. ru www. avu.usaca. ru

ggg^>— Аграрный вестник Урала № 3 (109), 2013 г.

Агрономия ф

7 8 9 10 11 мин

Рисунок 1

Электрофореграмма (235 нм) культуральной жидкости Saccharomyces cerevisiae-11: 1 — супернатант культуральной жидкости; 2 — стерильная питательная среда

Time: 7.68236 Mnutes - Amplitude: 0.001356 AU

AU

0,0035

0.0015

0,0005

0,0000

-0,0005

5

PDA - 235nm 5 I Migration Time PDA - 235nm 4

Name p

И Б О

ф Л A

1 В И н

Ifil 1 1

Щ)

2

: :

s 9 w и мин

Рисунок 2

Электрофореграмма (235 нм) культуральной жидкости Candida krusei-96: 1 — супернатант культуральной жидкости; 2 — стерильная питательная среда

зованным методом и не представляющих биологиче- сновывает положительное влияние использованных ского значения из-за минимальных концентраций. изолятов для ускорения деструкции органического

Выводы. сырья, получения субстрата с высоким содержанием

Внеклеточная экскреция витамина В2 (кофермен- физиологически активных веществ, повышающих та многих биохимических процессов) частично обо- урожайность и качество растений.

Литература

1. Иванов А. А., Матросова Л. Е., Тремасов М. Я. Биопрепарат для обезвреживания и очистки сточных вод // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 3. С. 83-84.

2. Матросова Л. Е., Тремасов М. Я., Иванов А. А. Утилизация птичьего помета // Ветеринария. 2012. № 10. С. 42-43.

3. Bankar A., Kumar A., Zinjarde S. Environmental and industrial applications of Yarrowia lipolytica // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2009. № 4. P. 847-865.

4. Ziganshin A., Gerlach R., Borch T. Production of eight different hydride complexes and nitrite release from 2,4,6-trinitrotoluene by Yarrowia lipolytica // Appl. Environ. Microbiol. 2007. V 73. № 24. doi : 10.1128/AEM.01296-07.

www.m-avu.narod.ru

www.avu.usaca.ru