Препараты клубеньковых бактерий

Сразу после открытия явления симбиотрофной фиксации молекулярного азота возникла мысль использовать клубеньковые бактерии в практических целей. Сначала для этого применяли почву, на которой выращивались бобовые культуры. Такую почву забрасывали (2 - 4 т/га) на площади, предназначенные для посева бобовых, где они ранее не выращивались. Более эффективным оказался другой метод: с корней бобовых собирали клубеньки, подсушивали и тонко размельчали. Таким материалом (с добавлением талька, бентонита) обрабатывали семена бобовых растений перед посевом. В препаратах содержались различные по азотофиксирующей активности бактерии, не считая посторонних микроорганизмов. В 1896 г. в Германии Ноббе и Гильтнер изготовили коммерческий препарат, содержащий смесь клубеньковых бактерий для девятнадцати видов бобовых. Препарат, получивший название «нитрагин», которое сохранилось и до настоящего времени, повышал урожайность бобовых, что привлекло к нему внимание во всём мире.

Препараты клубеньковых бактерий стали готовить в США (1986), Венгрии (1898), Англии (1906). В России опыты с препаратами клубеньковых бактерий начали проводить Л. И. Будинов (1907), затем И. А. Макринов (1915). После Великой Октябрьской социалистической революции работы по нитрагинизации значительно расширились. Использование нитрагина в начале не всегда давало положительный результат, но после улучшения качества препарата его применение стало оказывать существенное влияние на урожай.

Для приготовления препаратов клубеньковые бактерии можно выращивать на средах, представляющих собой отвары бобовых культур - зерна гороха, фасоли, безалкалоидного люпина и других растений. Дополнительное внесение углеводов – глюкозы, сахарозы или иных соединений углерода, например, маннита, увеличивает рост культур. Подобного рода агаризованные среды используются для получения препаратов клубеньковых бактерий до настоящего времени (Болгария, Румыния). Но промышленное производство нитрагина такой формы неоправдано из-за дефицита и высокой стоимости агара.

Относительно хорошие результаты были получены при использовании в качестве субстрата-носителя почвы, обычно садовой. Стерильную почву, размещенную в бутылках, флаконах и других сосудах, инокулируют жидкой культурой клубеньковых бактерий. Но высоких титров бактерий в почвенном нитрагине не удаётся достичь. Весьма заманчивой представлялась возможность идея получения сухого нитрагина путём непосредственного высушивания жидкой культуры бактерий. На разработку такого вида нитрагина было затрачено много усилий, но результаты оказались негативными. Клубеньковые бактерии, как и другие неспоровые микроорганизмы, очень чувствительны к потере воды, и, несмотря на добавку к культуре различных защитных средств, щадящие методы высушивания (лиофилизации), высокие титры бактерий в препарате сохранить не удалось.

В результате многолетних исследований показано, что препараты клубеньковых бактерий эффективны только в активном состоянии. Для этого культура должна быть обеспечена влагой при оптимальной температуре и обеспечении газообмена. Эти условия легко выполнимы при подборе подходящего субстрат-носителя - материала, отличающегося высокой влагоёмкостью, содержащего большое количество органического вещества, доступного, дешёвого и по возможности стандартного.

Таким требованиям в наибольшей степени отвечает торф. Он отличается весьма высокой удельной площадью поверхности (около 300 м²/г), что позволяет «посадить» на него большое количество микроорганизмов. Одним из недостатка торфа в качестве субстрат-носителя является его нестандартность; нередко в нём (например, в сфагновом) содержатся токсические вещества, ингибирующие рост клубеньковых бактерий. Поэтому образцы торфа предварительно должны быть испытаны на пригодность для производства препарата выращиванием на них клубеньковых бактерий.

В нашей стране выпускается торфяной препарат клубеньковых бактерий с коммерческим названием «ризоторфин». Технология его производства разработана в ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии ВАСХНИЛ. Принципиальная технологии получения ризоторфина представляет процесс в несколько стадий.

- выращивание и хранение культуры клубеньковых бактерий;

- получение жидкой культуры (инокулята);

- подготовка торфа;

- стерилизация;

- инокуляция и хранение препарата;

- контроль производства.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

1 Среди микробных препаратов против насекомых нет:

энтобактерин;

дендробациллин;

битоксибациллин;

БНП;

энтобактерицинид.

2 Механизм действия Bacillus thuringiensis:

образуется экзотоксин;

образуются споры;

образуется эндотоксин;

не растет на многих питательных средах;

хорошо растет на углеводородах нефти.

3 Какие отличия имеют биологические средства защиты для борьбы с вредными насекомыми по сравнению с химическими:

попадая в естественную среду обитания, загрязняют почву и воду;

имеют низкую эффективность;

способность поражать определенные виды вредных насекомых;

имеют малый срок хранения;

все ответы верны.

4 Способ получения ризоторфина:

окислением аминокислот;

восстановлением жиров;

микробиологический;

гидролизом восков;

автолизом дрожжей.

5 При фиксации атмосферного азота образуется:

азотная кислота;

аммиак;

сульфат аммония;

нитрат аммония;

азот.

1 – 2;
0 – 0,5;
0 - 0,05;
10 – 50;

можно использовать любую.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Биотехнология – принципы и применение / под ред. И. Хиггинса, Д. Беста и Дж. Джонса. – М., 1988.

2 Быков В. А., Винаров Ю. Ю., Шерстобитников В. В. Расчет процессов микробиологических производств. – Киев, 1985.

3 Виестур У. Э., Шмите И. А., Жилевич А. В. Биотехнология – биологические агенты, технология, аппаратура. – Рига, 1987.

4 Воробева Л. И. Промышленная микробиология. – М., 1989.

5 Лиепиныш Г. К., Дунце М. Э. Сырье и питательные субстраты для промышленной биотехнологии. – Рига, 1986.

6 Перт С. Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. – М., 1978.

7 Мосичев М. С., Складнев А. А., Котов В. Б. Общая технология микробиологических производств. – М., 1982.

8 Деймен А., Соломон Н. Промышленная микробиология. – М.,1984.

9 Виестур У. Э., Кузнецов А. М., Савенков В. В. Системы ферментации. – Рига, 1986

10 Биотехнология. /Под ред. А. А. Баева. – М., 1984.

11 Егорова Т. А. Основы биотехнологии. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 208 с.

12 Муромцев Г. С. и др. Основы сельскохозяйственной биотехнологии. – М.: Агропром, 1990. – 435 с.

13 Сельскохозяйственная биотехнология / Под ред. В. С. Шевелухи. – М.: Агропром, 1998. – 429 с.

14 Биотехнология / Т. Г. Волова – Новосибирск: Издательство СоРАН, 1999. – 252 с.

15 Солдатова А. В., Шумова Т. А. Культура клеток насекомых и ее использование для получения вирусных и энтомопатогенных препаратов. – М., 1983.

Тема 8. Препараты медицинского назначения

Форма проведения лекции: Лекция-конференция

Дата добавления: 2014-01-04