Введение к работе
Актуальность проблемы. Культивирование микроорганизмов на плотных среда в чашках Петри занимает значительное место в повседневной работе микробиологов, вырастающие на поверхности плотных сред колонии микроорганизмов, являются тра диционным объектом фундаментальных исследований в микробиологии [Pirt, 1967 Cooper и др., 1968]. Колониальный рост также интересен как упрощенный пример pea лизации гетерогенного роста микроорганизмов в почве, грунтах и других природны? средах. Однако до сих пор количественные закономерности роста колоний, их развития и внутренней организации остаются менее изученными по сравнению р другими разделами микробиологической кинетики.
Успешная работа в этом направлении невозможна без создания адекватных математических моделей. Они должны давать ответ на то, какие факторы определяют скорость роста колоний, каким образом скорость распространения колонии по поверхности среды связана с увеличением ее массы, от чего зависит форма колонии, все ли части колонии в одинаковой степени участвуют в процессе роста, каков характер коммуникации, дифференциации и "разделения труда" между клетками колонии. Решение этих вопросов несомненно обогатит традиционные области применения плотных сред новыми методическими подходами, а также облегчит изучение количественных закономерностей роста в экологии микроорганизмов.
Цель и задачи работы. - Выяснение количественных закономерностей роста колоний бактерий и дрожжей, включая:
-
регистрацию динамики роста радиуса и высоты колонии;
-
разработку кинетической двухмерной модели роста (ДМР) колоний одноклеточных микроорганизмов;
-
создание на ее основе новых методических подходов для количественной оценки колониального роста;
-
изучение роста колоний на полиакриламидной гелевой основе, заменяющей агар.
Научная новизна. Предыдущие исследования роста микроколоннй проводились на специальных подложках или в камерах, то есть в условиях, отличных от таковых при культивировании в чашках Петри. В данной работе содержится экспериментальный материал, описывающий развитие колонии на поверхности агаризовапной среды в чашке Петри от одной клетки до макроколонии в одних и тех ж<> уолп-«-т.
Иївеетіїги мидель Иертч {Virt. (957] расс-ыагриниет только колонии, находящиеся на видимой невооруженным глазом стадии линейного роста радиуса, и не учитывает рост колоний в высоту. Разработанная нами модель восполняет отмеченное упущение и адекватно описывает рост радиуса и высоты микро- и макроколоний. При помощи модели выведены функциональные зависимости между параметрами, характеризующими рост радиуса колонии на стадии линейного роста и максимальной удельной скоростью роста в гомогенной культуре.
Разработанная модель позволила предложить новые количественные способы оценки физиологического состояния инокулята и особенностей роста колоний микроорганизмов на плотных средах.
Практическая ценность. Результаты проведенных исследований дают возможность разработать систему биологических параметров, позволяющих контролировать качество и стандартность плотных питательных сред. Они могут быть также использованы для объективной количественной оценки особенностей роста колоний при конструировании плотных сред, в рекламных проспектах фирм производителей питательных сред и так далее.
Апробация работы. Основные результаты работ доложены на Международном микробиологическом конгрессе (Прага, 1994), а также на заседании лаборатории пита-
-4-тельных сред ГосНИИ ПМ и лаборатории почвенной микробиологии Института микробиологии РАН.
Публикации. Материалы диссертации вошли в тезисы двух докладов и в три статьи, две из которых опубликованы и одна сдана в печать.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, объектов и методов исследования, обсуждения результатов, выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на 97 стр., содержит 22 рисунка и 7 таблиц. Список использованной литературы содержит 40 наименований.