Ерденецогт У. .. Біотехнологія використання нанокомпозитного бактеріального препарату Азогран і його протекторна роль в агроекосистемі ячменю

Біотехнологія використання нанокомпозитного бактеріального препарату Азогран і його протекторна роль в агроекосистемі ячменю. – Кваліфікаційна наукова робота на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії з галузi знань 16 Хiмiчна та Бiоiнженерiя за спеціальнiстю 162 Біотехнологія та біоінженерія. – Національний технічний університет України "Київський Політехнічний Інститут іменi Ігоря Сікорського", Київ, 2020. У дисертаційній роботі розглянуто актуальне питання про використання біопрепаратів, які допомагають підвищенню стійкості рослин ячменю до дії стрес-факторів середовища, поліпшення врожайності і якості насіння культури в різних кліматичних зонах вирощування. Перевірялася ефективність впливу нанокомпозитного комплексного бактеріального препарату Азогран на ріст і розвиток рослин ячменю різних сортів, що вирощуються в Україні, Монголії та Канаді. Експериментальна частина роботи виконувалася у відділі мікробіологічних процесів на твердих поверхнях Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України. Проводилось дослідження впливу бактеризації стресованного насіння ячменю нанокомпозитним комплексним бактеріальним препаратом Азогран на ріст і розвиток ячменю. Компонентами препарату є штами Azotobacter vinelandii ІМВ В-7076 і Bacillus subtilis ІMB B-7023, а також наноструктурований глинистий мінерал бентоніт. У дослідженнях використовували насіння ярого ячменю сортів Бурхант (Монголія), Віраж (Україна) і Копленд (Канада). Застосовували 2 варіанти обробки посівного матеріалу з використанням : 33% Н2О2 і 33% Н2О2+Азогран. Вперше показана ефективна протекторна роль нанокомпозитного комплексного бактеріального препарату Азогран при обробці насіння досліджуваної злакової культури стрес-агентом – пероксидом водню. Показано, що ефективність впливу бентоніту на антиоксидантні та антирадикальні властивості метаболітних комплексів Azotobacter vinelandii і Bacillus subtilis була концентраційно залежною. Відповідно за культивування досліджуваних штамів бактерій з 0,05 – 0,1 г/л глинистого мінералу антиоксидантний потенціал їх метаболітних комплексів зростав, а при більш високих його концентраціях в живильному середовищі – знижувався. За допомогою квантово-хімічної програми Gaussian 09W отримані нові розрахунки термодинамічних показників механізмів інактивації агресивних стрес-агентів для 2,3-дигідрокси-6-метил-(4Н)-піран-4-ону (DDMP) метаболiту Bacillus subtilis IMB B-7023. Встановлено, що дана сполука дезактивує активні форми кисню за механізмами одноелектронного перенесення (SET) і електронно-донорного, що супроводжується відщеплення протона (SET-PT). Вперше встановлено, що обробка посівного матеріалу досліджуваних 3-х сортів ячменю, пероксидом водню і препаратом Азогран істотно впливала на якісний і кількісний склад фенолкарбонових кислот і флавоноїдів в рослинах цієї злакової культури. В роботі показано, що ефективна протекторна роль нанокомпозитного комплексного бактеріального препарату Азогран в агроекосистемі ячменю корелює з раніше встановленим стимулюючим ефектом біопрепарату на ріст і розвиток інших злаків. Це вказує на перспективність використання Азограна на інші перспективні об'єкти рослинництва в умовах оксидативного стресу. Результати дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі кафедри біоінформатики факультету біотехнології і біотехніки Національного технічного університету України "КПІ ім. Ігоря Сікорського" при розробці лекцій і практичних занять. Проведений аналіз даних показав, що при пост-обробці стресованного посівного матеріалу ячменю препаратом Азогран відбувається приріст по висоті рослин для всіх сортів ячменю у фазах виходу в трубку та “цвітіння –воскова стиглість” в порівнянні з варіантом, де рослини розвивалися з насіння, обробленого тільки пероксидом водню. В роботі була встановлена також залежність інгібуючого впливу пероксиду водню на схожість насіння різних сортів ячменю від концентрації стрес-агента. Показано, що пост-обробка посівного матеріалу нанокомпозитним бактеріальним препаратом Азогран проявляла антиоксидантну дію на ріст рослин в різних фазах розвитку.