Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние десятилетия огромное количество синтетических органических соединений поступает в окружающую среду в результате интенсивной деятельности человека. Существенная роль в их минерализации принадлежи микроорганизмам. Вместе с тем, многие из этих соединений устойчивы к микробному разложению и способны накапливаться, представляя серьезную опасность для окружающей среды и здоровья человека. Среди них наибольшую опасность представляют полихлорированные соединения, такие, как полихдорбифенилы, ДДТ, полихлорфенолы, 2,4,5-Т. Эти ксенобиотики кроме своей персистентности имеют еше одно, весьма отрицательное свойство - способность метабо-лизироваться с образованием чрезвычайно токсичных интермедиа-тов типа пояихлордиоксинов или полихлордибенз(о)фуранов. Биологический метод очистки, с использованием как природных, так и генно-инкэнерных штаммов микроорганизмов-деструкторов, наиболее эффективен для детоксикации такого рода соединений. В последние годы он приобрел большое значение, особенно для био-ремедиации загрязненных почв, промышленных стоков и грунтовых вод. Изучение механизмов биодеградации устойчивых поллютантов представляет значительный интерес.
Состояние вопроса, цель и задачи исследования. В последние годы достигнут значительный прогресс в выделении микроорганизмов, разлагающих особо устойчивые соединения, например такие как, полихлорбифенилы (Ahmed & Focht, 1973; Mokross et al., 1990) и полихлорфенолы (Chii & Kirsch, 1973-,. Apajalahti et al., 1986; Golovleva et al., 1991; Kiychara et al., 1992). Более десяти лет назад методом молекулярного бридинга был получен штамм Pseudononas cepacia AC 1100, осуществляющий полную утилизацию такого персисгентного соединения, как 2,4,5-Т (Kilbane et al., 1982). Штамм характеризовался способностью разлагать хлорзамещенные фенолы, но не был способен минерализовать 2,4-Д ( аналог 2,4,5-Т). В лаборатории энзиматической деградации органических соединений ИКСМ ?АН был выделен штамм Nocardio-ides sinplex ЗЕ, разлагающий и 2,4,5-Т и 2,4-Д ( Головлева, , Шрцова, 1990). Это свойство штамма- утилизировать оба гербицида - является уникальным и не встречается у других известых деструкторов этих токсикантов.
Основной целью диссертационной работы было изучение деградации гербицидов 2,4-Д и 2,4,5-Г культурой Nocardioides simplex ЗЕ.
В задачи данного исследования входило:
-
Научение динамики разложения хдорфеноксиалкановых кислот штаммом N. sinplex ЗЕ.
-
Установление путей деградации 2,4-Д и 2,4,5-Т.
-
Исследование возможности разложения смеси 2,4-Д и 2,4,5-Т штаммом N. sinplex ЗЕ.
-
Анализ ключевых ферментов разложения данных гербицидов у штамма И. si.nplex ЗЕ.
-
Оценка возможности применения штамма N. sinplex ЗЕ для Сиореыедиации почв, загрязненных 2,4-Д и 2,4,5-Т.
Научная новизна. Впервые продемонстрирована способность природного штамма N. sinplex ЗЕ разлагать смесь гербицидов 2,4-Д и 2,4,5-Т. Показано существование нового пути метаболизма 2,4-Д, включавшего образование из 3,5-ДХПК тригидроксилиро-ванного производного - 3,5- дихлоргидроксигидрохинона. Показано участие гидроксигидрохинон 1,2-диоксигеназы в растеплении ароматического кольца в процессе разложения данных гербицидов. Установлено, что способность N. simplex ЗЕ разлагать смеси 2,4-Д и 2,4,5-Т обусловлена сходством метаболических путей деградации 2,4-Д и 2,4,5-Т.
Практическая значимость. Штамм N. sinplex ЗЕ является уникальным природным штаммом, использующим широкий спектр хлор-ароматических соединений в качестве единственных источников углерода и энергии. Широкий метаболический потенциал штамма позволяет предложить его к использованию для очистки загрязненных территорий и промышленных сточных вод предприятий, выпускающих гербициды и хлорфенолы. Показано ускорение разложения 2,4-Д и 2,4,5-Т в почве при интродукции штамма N. simplex ЗЕ.
Апробация работа Основные положения диссертационной работы были представлены на 4-ой Всесоюзной научной конференции "микроорганизмы в сельском хозяйстве" (Пущине, 1992), 5-ой конфе-
ренции Российской Федерации "Новые направления биотехнологии" (Цущино, 1992).
Публикации, to материалам диссертации опубликовано 5 работ.
Структура и объем диссертации, диссертация состоит из введения, обзора литературы (2 главы), экспериментальной части (4 главы), обсуждения результатов, выводов и списка литературы, содержащего /7 литературных источников, в том числе -/69 иностранных. Работа излояена на JW страницах машинописного текста, включая б таблиц и d& рисунков.