Введение к работе
Актуальность проблемы. Целлюлоза наиболее распространенный в природе растительный полимер. Деградация целлюлозы является преимущественно микробиологическим процессом CSwlft, 1977; Fenchel, Yorgensen, 1977), и хотя большая часть целлюлозы разлагается в аэробных условиях, однако ее анаэробная деструкция протекает достаточно интенсивно а анаэробные бактерии вносят весомый вклад в процесс разрушения клетчатки микроорганизмами. В настоящее время в связи с проблемами разложения растительного сырья и органических отходов возрос интерес исследователей к анаэробным целлслолитическим бактериям САнІІБ). Исследована целлюлолитическая микрофлора рубца и пищеварительного тракта растительноядных животных (Hungate et al., 1964; Bryant, 1964; Hungate, 1966; Hobson, I971; Wolin, 1979; Hobson, Wallace, 1982). В настоянеє время проводятся работы по выделению новых видов АнЦБ, преимущественно из биореакторов и различных- органических отходов, а также из экстремальных мест обитания - термальные источники, фумаролы. Другим аспектом изучения АнЦБ является исследование их роли в анаэробном сообществе. Невысокая скорость гидролиза целлюлозы ограничивает развитие микроорганизмов, функционирующих на следующих этапах трофической цепи. Необходимо исследование метабиотических связей в анаэробном сообаестве, поиск путей интенсификации гидролиза целлюлозы. Решение этих проблем имеет практическое значение, так как тесно связано с задачами по активизации процессов переработки органических отходов в метантенках.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - изучение АнШЗ анаэробных очистных сооружений, соленых и гиперсоленых водоемов. Конкретные задачи исследования состояли в следующем: I. Исследовать целлюлолитическую микрофлору, а также некоторые
другие группы гидролитических бактерий ' метантанков.
сбраживающих различные органические отходы. Разработать микробиологические методы оценки стабильности работы установок, разлагающих целлюлозосодержашіе органические отходы. 2 Исследовать процессы гидролиза целлюлозы в анаэробных осадках соленых и гиперсоленых водоемов. Описать целлюлолитическую микрофлору данных экосистем и проследить ее возможные трофические связи в анаэробном сообществе.
3. Выделить и описать чистда культуры АнЦБ из различных экосистем.
4. Исследовать трофические связи в анаэробном сообществе,
разлагающем целлюлозу, используя бинарные культуры, содержание
целлюлолитический организм. . Установить стационарные
концентрации метаболитов в данных системах. На основании
исследования бинарных культур выявить закономерности разложения
целлюлозы анаэробным бактериальным сообществом.
Научная новизна работы. Из различных экотопов выделен ряд штаммої термофильной целлюлолитической бактерии Clostridium thermocellum. Среди них отобран штамм Jf-5 - продуцент высокоактивных і термостабильных целлюлаэ.
Впервые, установлена деструкция целлюлозы в условиях предельно*
солености. Выявлено раэноообраэие форм АнЦБ в данном экотопе.
Впервые выделена чистая культура галофильных анаэробны:
целлюлолитических бактерий - Halocella cellulolytica gen. nov., sp.
nov.
Исследовано влияние различных групп бактерий анаэробногс сообщества на процесс разложения целлюлозы. Определены стационарны! концентрации метаболитов в системе. , ,
Показано наличие активных процессов лизиса микробной биомассы : метантенках и в исходных органических отходах. приводящих і появлению дополнительных источников питания микрофлоры.исследовании
систем.
Практическая ценность исследования, Разработаны микробиологические методы оценки стабильности работы метантенков, сбраживающих твердые органические отходы. Показано влияние концентрации метаболитов в сообществе на процесс разложения целлюлозы. Полученные данные могут быть использованы для интенсификации метанового брожения в метантенках, разлагающих твердые органические отходы.
Апробация работы. Результаты проведенных исследований были доложены на 4-ой Всесоюзной межуниверситетской конференции "Биология клетки" (Тбилиси. 1985). на конференции "Архебактерии" СПущино, 1987), на конференции молодых ученых "Современные проблемы биотехнологии (Рига. 1987), на 3-й Всесоюзной конференции "Микробиологические методы запиты окружающей среды" СПущино. 1988), на международном .симпозиума "Рост микроорганизмов на Cj соединениях" С ФРГ, Геттинген. 1989). -на международном симпозиуме "Микробиология и биохимия, строгих анаэробов, участвуюшіх в межвидовом переносе водорода" С Франция,. Марсель, 1989).
Публикации. По метериалам диссертации опубликовано 16 печатных работ С7 статей и 9 тезисов), получено одно авторское свидетельство. Две статьи сданы в печать.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, включающих обзор литературы и экспериментальную часть, заключения,выводов и списка литературы.' . Работа изложена на страницах машинописного текста, включает 17 таблиц и 21 рисунок.Список литературы содержит отечественных и иностранных наименований.