Введение к работе
Актуальность проблемы. Бактерии рода Pseudomonas - большая гетерогенная группа микроорганизмов. Данная группа широко населяет биосферу и принимает активное участие в процессах минерализации органических соединений, очищения окружающей среды от загрязнения. Псевдомонады являют собой пример истинного космополитизма, в основе которого лежит их высокая биохимическая лабильность, обеспечивающая им приспособляемость к разнообразным экологическим условиям.
В озере Байкал бактерии рода Pseudomonas изучены авторами в составе так называемых «физиологических групп» [Кузнецов С. И., 1957; Романова А. П., 1958; Младова Т. А., 1971; Максимова Э. А., Максимов В. Н., 1972; Лаптева Н. А, 1990; Белькова Н. Л., Денисова Л. Я., 1999]. В данных работах показано, что большую часть микробного сообщества воды и донных осадков озера Байкал составляют, главным образом, неспрообразующие палочки. Проведенные авторами исследования лишь косвенно затрагивают вопросы видового разнообразия Pseudomonas в озере Байкал. Многие виды, первоначально описанные ими как относящиеся к роду Pseudomonas, в настоящее время, согласно современной систематике, перенесены в другие рода и группы. Анализ работ показал, что в целом данная группа микроорганизмов в озере изучена недостаточно.
Определение видового состава, в соответствии с современной систематикой
бактерий рода Pseudomonas, с применением как микробиологических, так и
молекулярно-биологических методов, актуально при исследовании состава и
структуры микробного сообщества. Изучение особенностей распределения
представителей рода Pseudomonas в озере Байкал связано не только с
определением их места в микробном сообществе, но и роли в экосистеме озера.
Изучение физиолого-биохимических свойств культивируемых бактерий рода
Pseudomonas позволяет получить новые данные об их природных
возможностях. Кроме этого, сохранение природных экосистем и микробного
разнообразия в настоящее время является одной из актуальных задач
микробной экологии [Lemke М. J., Leff L. G., 2000]. В последние десятилетия
возрос интерес к микроорганизмам-деструкторам различных
высокомолекулярных соединений. Загрязнение окружающей среды нефтью,
нефтепродуктами, полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ)
является проблемой мирового масштаба. Поэтому в настоящее время
разрабатываются микробиологические методы, основанные на использовании
ферментативной активности микроорганизмов-деструкторов. Изучение и
выделение микроорганизмов рода Pseudomonas, обладающих
углеводородокисляющей активностью, из озера Байкал позволит оценить роль данных бактерий в процессах очищения и поддержания чистоты байкальских вод.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - изучить роль бактерий рода Pseudomonas в микробном сообществе оз. Байкал и определить степень участия их в процессах биодеградации углеводородов.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
-
Изучить биоразнообразие бактерий рода Pseudomonas в озере Байкал.
-
Исследовать сезонную, межгодовую динамику и пространственное распределение доминирующих видов Pseudomonas.
3. Определить ферментативную активность бактерий Pseudomonas.
4. В условиях лабораторного моделирования определить
углеводородокисляющую активность исследуемых бактерий и оценить
биологический потенциал природных штаммов в процессах деградации
углеводородов.
Научная новизна: в настоящей работе впервые проведено комплексное изучение большой группы микроорганизмов - бактерий рода Pseudomonas в микробном сообществе оз. Байкал. Из озера Байкал было выделено и идентифицировано 200 чистых культур, отнесенных к роду Pseudomonas. Согласно современной систематике в Байкале определены представители пяти основных филогенетических групп изучаемого рода из семи. Изучены особенности сезонной, межгодовой динамики бактерий рода Pseudomonas, а также их физиолого-биохимическая и углеводородокисляющая активность.
Практическая значимость работы: Полученные данные об экологических особенностях, видовом составе культивируемых видов рода Pseudomonas, являются частью работ по изучению состава и функционирования микробного сообщества оз. Байкал в целом и могут быть использованы при организации экологического мониторинга. Исследуемые бактерии, являются активными биодеструкторами как простых, так и сложных высокомолекулярных соединений и могут найти применение в биологической очистке сточных и природных вод.
Защищаемые положения:
-
Бактерии рода Pseudomonas доминируют в гетеротрофном микробном сообществе озера Байкал, сезонная динамика изучаемых бактерий характеризуется закономерностями, отличными от динамики развития гетеротрофов.
-
В культивируемом сообществе микроорганизмов озера Байкал обнаружены представители 5 из 7 филогенетических групп рода Pseudomonas, установленных современной систематикой: P. aeruginosa, P. alcaligenes, P. mendocina; P.putida; P. fluorescens; P. stutzeri; P.fragi.
-
Природные штаммы Pseudomonas, изолированные из воды и донных осадков оз. Байкал, являются активными продуцентами экзоферментов, благодаря которым происходит процесс биодеструкции как простых, так и сложных высокомолекулярных соединений, способствующий сохранению чистоты байкальских вод.
Апробация работы и публикации. Материалы исследований были доложены и обсуждены на: международной конференции «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики», Томск, 2001; совещании «Интеграция фундаментальной науки и высшей школы в устойчивом развитии Сибири», Иркутск, 2001; международном конгрессе по экологии «Proceeding of the VIII INTECOL International Congress of Ecology», Korea, 2002; третьем
международном симпозиуме «Ancient Lakes: speciation, development in time and
space, natural history», Irkutsk, 2002; научно-практической конференции
«Оценка современного состояния микробиологических исследований в
Восточно-Сибирском регионе», Иркутск, 2002; первом европейском
микробиологическом конгрессе «1st FEMS congress of European microbiologist»,
Ljubljana, 2003; научно-практическом совещании «Перспективы
нефтегазоносности Байкала и Западного Забайкалья», Улан-Удэ, 2003;
международном Байкальском микробиологическом симпозиуме
«Микроорганизмы в экосистемах озер, рек и водохранилищ», Иркутск, 2003; Иркутском региональном отделении Микробиологического общества, 2004. По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 3 глав собственных исследований, заключения, выводов, приложения, списка литературы из 160 источников. Материал диссертации изложен на 146 страницах, содержит 27 рисунков и 8 таблиц.
