Дімова М. І. Мікробіоценози забруднених гексахлорбензолом грунтів України та шляхи їх біоремедіації

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0823U100405

Здобувач

Спеціальність

  • 091 - Біологія та біохімія

18-05-2023

Спеціалізована вчена рада

ДФ 26.233.003

Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного Національної академії наук України

Анотація

Мікробіоценози чорноземного, темно-каштанового та дерново-підзолистого грунтів чутливі до впливу гексахлорбензолу. Чисельність бактерій еколого-функціональних груп за експериментального забруднення дозою ГХБ 10 гранично допустимих концентрацій (ГДК) знижувалась на 10 – 15% порівняно з незабрудненим контролем у всіх трьох типах ґрунтів. За дії найвищої дози забруднення 10 000 ГДК чисельність мікрорганізмів знижувалася на 50 – 90%, від контролю. За дії 10000 ГДК ГХБ швидкість базального дихання зменшувалась у чорноземному, темно-каштановому та дерново-підзолистому ґрунтах відповідно на 50, 47, 36%. За додавання енергетичного субстрату (глюкози) зростала активність субстрат-індукованого дихання, що свідчило про підвищення фізіологічної активності мікроорганізмів. За найбільшого забруднення 10000 ГДК швидкість субстрат-індукованого дихання знижувалась порівняно з контролем у чорноземному та темно-каштановому ґрунтах втричі, дерново-підзолистому – у 2,6 рази. Із ґрунту полігону захоронення хлорорганічних відходів було ізольовано бактеріальні культури № 46 і 47, резистентні до ГХБ іздатні до його деструкції. За морфологічними ознаками ізоляти № 46 і 47 є грамнегативними паличками розмірами 0,4 × 2,5 мкм і 0,3 × 2,1 мкм, відповідно. Встановлено наступні фізіолого-біохімічні властивості досліджуваних ізолятів: аеробні, каталазопозитивні та оксидазопозитивні, здатні до підлуження лактату та сукцинату, проявляють тірозинариламідазну, пірролідон-ариламідазну активності, нездатні асимілювати малонат, цитрат натрія, глюкозу, лактозу, трегалозу та інші цукри, відсутня продукція сірководню. Хемотаксономічні властивості було визначено за спектром жирних кислот загальних клітинних ліпідів. Виявлення у жирнокислотному спектрі обох ізолятів таких маркерних кислот, як 2-гідроксигексадеканової (C16:0 2OH) та 3-гідроксидеканової (C10:0 3OH) у межах 2 – 5% від загального вмісту жирних кислот, підтвердили їх приналежність до представників роду Comamonas. Характерним для виду C. testosteroni є вміст (2 – 7%) 2-гідроксигексадеканової (C16:0 2OH), тетрадеканової (С14:0) (< 1%) кислот. Філогенетичний аналіз генів послідовності 16S рРНК показав, що ізолят № 47 має подібність на 98,05 до штаму Comamonas testosteronі LMG 1800 (депонований референтний штам у базі GenBank ), а ізолят № 46 споріднений до Comamonas testosteronі LMG 1800 на 97,77%, що дає підстави віднести ці два ново виділені штами до виду Comamonas testosteronі. Штами зареєстровано в Українській колекції мікроорганізмів під номерами УКМ В-400 та В-401, депоновано у базі GenBank під номерами MW861636 та MW861637. Також було проведено вивчення їх здатності до деструкції цього пестициду. Після 7-ми добового культивування у рідкому середовищі LB з додаванням 10, 20 і 50 мг/л ГХБ, його концентрації зменшились відповідно у культуральій рідині C.testosteroni УКМ В-400 на 70,2%, 64,0%, 58,5%, а C.testosteroni УКМ В-401 – на 70,1%, 68,7%, 56,2%. Отже, нами вперше встановлено здатність представників виду C.testosteroni знижувати концентрацію ГХБ. Індекс ненасиченості ліпідів мембрани для штамів C. testosteroni УКМ B-400 і В-401 у чистому контролі культури становив 0,52 і 0,6, а за дії дози 20 мг/л ГХБ знизився відповідно до 0,36 і 0,56. Фізіологічна реакція C. testosteroni В-400 і В-401 на присутність ГХБ відрізнялася більш високим порівняно з контролем вмістом у бактеріальних клітинах первинних продуктів перекисного окиснення ліпідів – дієнових кон’югатів (за дози 20 мг/л ГХБ у штаму В-400, а у штаму В-401 – у всіх дослідних варіантах). Вміст вторинних продуктів – триєнових кон’югатів і третинних продуктів – основ Шиффа був значно значно нижчим за токсичного навантаження ГХБ, що свідчить про активацію механізмів резистентності. У вегетаційних дослідах з експериментальним забрудненням грунту було показано, що внесення культуральної рідини досліджуваних штамів позитивно впливало на розвиток рослин томатів, що підтверджувалося підвищенням усіх біометричних показників. У варіантах із ГХБ забрудненням з подальшою інтродукцією культуральної рідини бактерій стійкість до Clavibacter michiganensis УКМ Ас-629 підвищувалась на 8 – 16%. Стійкість томатів до Alternaria alternata УКМ F-16866 у варіантах з біоаугментацією незабрудненого ґрунту зростала на 32%, від контролю з незабрудненим ґрунтом. Рівень ураження мікозом листя томатів у варіантах із біоаугментацією забрудненого ГХБ ґрунту зменшився на 20 – 28%, порівняно з забрудненим контролем, де штами не було застосовано. У польових умовах після застосування комплексної біоремедіації кукурудзи-ремедіанта та штаму С. testosteroni УКМ B-400 протягом вегетаційного періоду, зниження вмісту ГХБ у грунті становило 82%, у варіанті з монокультурою С. testosteroni УКМ B-400 – 70%, а застосування фіторемедіанта дало зниження на 27,3%.

Файли

Схожі дисертації