Водоросли Водоросли- кормовой и пищевой белок (Chlorella spp., Scenedesmus spp);- пищевые и витаминные добавки (Ulva spp., Porfira spp., Undaria spp., Rhodimenia spp., Alaria spp.);- глицерол (Dunaliella bardawil)Водоросли – богатейший источник микроэлементов, витаминов (тиамина, пиридоксина, рибофлавина, кобаламина, фолиевой, никотиновой, аминобензойной, пантотеновой и аскорбиновой кислот, каротина) и других физиологически активных веществ. Среди биотехнологических объектов, широко используемых во всем мире для получения ценных медицинских препаратов, пищевых и кормовых добавок, наибольший интерес представляют 3 рода водорослей – Dunaliella, Chlorella и Scenedesmus.
Dunaliella – одноклеточная зеленая водоросль — объект массового промышленного культивирования для получения витаминов, липидов, спиртов (в частности, этанола) и антибиотиков. Биомасса этой водоросли широко применяется в мировой практике в качестве кормовых добавок в животноводстве и птицеводстве. Особенно интенсивно эта водоросль используется для получения в промышленных масштабах каротина и полиненасыщенных жирных кислот, являющихся предшественниками простагландина и препятствующих развитию атеросклероза и других заболеваний. Эта водоросль по своим пищевым качествам не уступает, а в ряде случаев превосходит другие по высокому содержанию жиров (до 28%) и витаминов, полному набору аминокислот, в том числе незаменимых, а также низкому содержанию зольных веществ. В отличие от других водорослей, клетки Dunaliella лишены целлюлозной или пектиновой оболочки и окружены лишь тонкой эластичной протоплазматической мембраной, что существенно облегчает усвоение биомассы водоросли животными при кормлении. Dunaliella – одноклеточная зеленая водоросль — объект массового промышленного культивирования для получения витаминов, липидов, спиртов (в частности, этанола) и антибиотиков. Биомасса этой водоросли широко применяется в мировой практике в качестве кормовых добавок в животноводстве и птицеводстве. Особенно интенсивно эта водоросль используется для получения в промышленных масштабах каротина и полиненасыщенных жирных кислот, являющихся предшественниками простагландина и препятствующих развитию атеросклероза и других заболеваний. Эта водоросль по своим пищевым качествам не уступает, а в ряде случаев превосходит другие по высокому содержанию жиров (до 28%) и витаминов, полному набору аминокислот, в том числе незаменимых, а также низкому содержанию зольных веществ. В отличие от других водорослей, клетки Dunaliella лишены целлюлозной или пектиновой оболочки и окружены лишь тонкой эластичной протоплазматической мембраной, что существенно облегчает усвоение биомассы водоросли животными при кормлении.
В Израиле широко культивируется Dunaliella bardawil, которая синтезирует глицерол (в качестве осмопротектора для защиты от высоких концентраций солей). При оптимальных условиях и высоком содержании соли на долю глицерола приходится до 85% сухой массы клеток. В Израиле широко культивируется Dunaliella bardawil, которая синтезирует глицерол (в качестве осмопротектора для защиты от высоких концентраций солей). При оптимальных условиях и высоком содержании соли на долю глицерола приходится до 85% сухой массы клеток. Клетки данных водорослей также содержат значительное количество β-каротина. Таким образом, культивируя эту водоросль, можно получать глицерол, пигмент и белок, что весьма перспективно с экономической точки зрения. Для роста этим водорослям необходимы: морская вода, углекислый газ и солнечный свет.
Водоросли промышленно используются, в основном, для получения белка. И весьма перспективны в этом отношении культуры одноклеточных водорослей, в частности высокопродуктивных штаммов рода Chlorella и Scenedesmus. Chlorella (С. vulgaris, С. ellipsoidea, С.руrenoidosa и др.) – одноклеточная зеленая водоросль – активный продуцент не только белка, но и углеводов, липидов, витаминов с легко регулируемым соотношением этих соединений при изменении условий культивирования. По качеству продуцируемого белка хлорелла превосходит все известные кормовые и пищевые продукты: в нем имеются все необходимые аминокислоты, в том числе незаменимые. В клетках хлореллы присутствуют каротин, витамины B1, В2, В3, В6, B12, С, D, К, РР, Е, пантотеновая кислота, фолиевая кислота, биотин. По содержанию витаминов хлорелла превосходит дрожжи. Хлорелла рекомендуется как терапевтическое и общеукрепляющее средство, повышающее иммунный статус организма. Водоросли промышленно используются, в основном, для получения белка. И весьма перспективны в этом отношении культуры одноклеточных водорослей, в частности высокопродуктивных штаммов рода Chlorella и Scenedesmus. Chlorella (С. vulgaris, С. ellipsoidea, С.руrenoidosa и др.) – одноклеточная зеленая водоросль – активный продуцент не только белка, но и углеводов, липидов, витаминов с легко регулируемым соотношением этих соединений при изменении условий культивирования. По качеству продуцируемого белка хлорелла превосходит все известные кормовые и пищевые продукты: в нем имеются все необходимые аминокислоты, в том числе незаменимые. В клетках хлореллы присутствуют каротин, витамины B1, В2, В3, В6, B12, С, D, К, РР, Е, пантотеновая кислота, фолиевая кислота, биотин. По содержанию витаминов хлорелла превосходит дрожжи. Хлорелла рекомендуется как терапевтическое и общеукрепляющее средство, повышающее иммунный статус организма.
Хлореллу весьма успешно применяют в сельскохозяйственном производстве (в скотоводстве, свиноводстве, звероводстве, птицеводстве, пчеловодстве) в качестве пищевых добавок к рациону различных животных, а также для улучшения плодородия почв, увеличения всхожести семян, при силосовании и т.д. Хлореллу весьма успешно применяют в сельскохозяйственном производстве (в скотоводстве, свиноводстве, звероводстве, птицеводстве, пчеловодстве) в качестве пищевых добавок к рациону различных животных, а также для улучшения плодородия почв, увеличения всхожести семян, при силосовании и т.д.
Одноклеточные водоросли выращивают в условиях мягкого теплого климата в открытых бассейнах со специальной питательной средой. К примеру, за теплый период года (6-8 месяцев) можно получить 50-60 т биомассы хлореллы с 1 га, тогда как одна из самых высокопродуктивных трав – люцерна – дает с той же площади только 15-20 т урожая. Хлорелла содержит около 50 % белка, а люцерна – лишь 18 %, что в пересчете на чистый белок составляет 20-30 т и 2-3,5 т, соответственно. Одноклеточные водоросли выращивают в условиях мягкого теплого климата в открытых бассейнах со специальной питательной средой. К примеру, за теплый период года (6-8 месяцев) можно получить 50-60 т биомассы хлореллы с 1 га, тогда как одна из самых высокопродуктивных трав – люцерна – дает с той же площади только 15-20 т урожая. Хлорелла содержит около 50 % белка, а люцерна – лишь 18 %, что в пересчете на чистый белок составляет 20-30 т и 2-3,5 т, соответственно. Варьируя состав питательной среды, можно сдвинуть процессы биосинтеза в клетках хлореллы в сторону накопления либо белков, либо углеводов, а также активировать образование тех или иных витаминов.
Гидролизаты белка зеленой водоросли Scenedesmus используются в медицине и косметической промышленности. Их биомасса после соответствующей обработки используется в качестве добавки в рационы скота, а также в пищевых целях. Гидролизаты белка зеленой водоросли Scenedesmus используются в медицине и косметической промышленности. Их биомасса после соответствующей обработки используется в качестве добавки в рационы скота, а также в пищевых целях.
Широко культивируются виды Laminaria и Porphyra дальневосточных или северных морей. Ламинария наряду с хлореллой является самой популярной съедобной и кормовой водорослью. Широко культивируются виды Laminaria и Porphyra дальневосточных или северных морей. Ламинария наряду с хлореллой является самой популярной съедобной и кормовой водорослью. Известны и другие съедобные макрофитные водоросли – Ulva, из которой делают разные зеленые салаты, а также Alaria, Rhodymenia, Chondrus, Undaria и др. В целом ряде стран (Франция, Шотландия, Швеция, Норвегия, Исландия, Дания, Япония, США и др.) водоросли используют как весьма полезную витаминную добавку к кормам для сельскохозяйственных животных.
Одним из самых ценных продуктов, получаемых из красных водорослей, является агар – полисахарид, присутствующий в их оболочках и состоящий из агарозы и агаропектина. Количество его доходит до 30-40 % от веса водорослей (водоросли анфельция, лауренция, грацилярия, гелидиум). Одним из самых ценных продуктов, получаемых из красных водорослей, является агар – полисахарид, присутствующий в их оболочках и состоящий из агарозы и агаропектина. Количество его доходит до 30-40 % от веса водорослей (водоросли анфельция, лауренция, грацилярия, гелидиум). Водоросли — единственный источник получения агара, агароидов, каррагенана, альгинатов.
Бурые водоросли являются единственным источником получения одних из самых ценных веществ водорослей – солей альгиновой кислоты (линейного гетерополи-сахарида) – альгинатов. Бурые водоросли являются единственным источником получения одних из самых ценных веществ водорослей – солей альгиновой кислоты (линейного гетерополи-сахарида) – альгинатов. Альгинаты исключительно широко применяются в народном хозяйстве при изготовлении высококачественных смазок для трущихся деталей машин; медицинских и парфюмерных мазей и кремов; синтетических волокон и пластика; стойких к любой погоде лакокрасочных покрытий; не выцветающих со временем тканей; при производстве шелка; клеящих веществ исключительно сильного действия; строительных материалов; пищевых продуктов отличного качества – фруктовых соков, консервов, мороженого; стабилизаторов растворов; брикетировании топлива; в литейном производстве и т.п.Альгинат натрия – наиболее используемое соединение – способен поглощать до 300 весовых единиц воды, образуя при этом вязкие растворы.
Бурые водоросли богаты также весьма полезным соединением — шестиатомным спиртом маннитом, который с успехом применяют в пищевой промышленности, фармацевтике, при производстве бумаги, красок, взрывчатки и др. Бурые водоросли богаты также весьма полезным соединением — шестиатомным спиртом маннитом, который с успехом применяют в пищевой промышленности, фармацевтике, при производстве бумаги, красок, взрывчатки и др.
Более грубо процессы промышленной биотехнологии принято подразделять на 2 большие группы: производство биомассы и получение продуктов метаболизма. Более грубо процессы промышленной биотехнологии принято подразделять на 2 большие группы: производство биомассы и получение продуктов метаболизма. Такая классификация не отражает наиболее существенных с технологической точки зрения аспектов промышленных процессов. В этом плане правильнее рассматривать стадии производства, их сходство и различие в зависимости от конечной цели осуществляемого процесса.
ПРОИЗВОДСТВА, ОСНОВАННЫЕ НА ПОЛУЧЕНИИ МИКРОБНОЙ БИОМАССЫ ПРОИЗВОДСТВА, ОСНОВАННЫЕ НА ПОЛУЧЕНИИ МИКРОБНОЙ БИОМАССЫПроизводство микробной биомассы – самое крупное микробиологическое производство. Микробные клетки сами по себе могут служить конечным продуктом производственного процесса. Помимо этого полученная микробная биомасса может использоваться: а) в качестве белково-витаминных добавок к кормам; б) как источник получения белков, липидов, ферментов, токсинов, витаминов, антибиотиков; в) для борьбы с возбудителями заболеваний и паразитами животных и растений; г) в качестве носителя ферментативной активности в реакциях микробиоло-гической (энзиматической) трансформации органических соединений.
Для получения накапливающихся вне микробной клетки метаболитов, в том числе ферментов, токсинов, антибиотиков, аминокислот, витаминов, нуклеотидов и т.п. Для получения накапливающихся вне микробной клетки метаболитов, в том числе ферментов, токсинов, антибиотиков, аминокислот, витаминов, нуклеотидов и т.п.
Промышленные технологии, основанные на получении и использовании микробной биомассы, принято подразделять на: Промышленные технологии, основанные на получении и использовании микробной биомассы, принято подразделять на:Производство препаратов для сельского хозяйстваПроизводство белка микроорганизмовПроизводства, основанные на процессах жизнедеятельности биомассы микроорганизмов
Микробные препараты в сельском хозяйстве Микробные препараты в сельском хозяйствеМикробные препараты, применяющиеся в растениеводстве, можно условно разделить на две группы. Первая – бактериальные удобрения, препараты для оптимизации питания и активизации роста растений (на основе азотфиксирующих, фосфатмобилизирующих микроорганизмов), вторая группа – препараты для защиты растений от болезней, вредителей и сорняков (биофунгициды, биоинсектициды, биогербициды).
Собственно под микробными препаратами понимают препараты, содержащие живые клетки отселектированных по полезным свойствам микроорганизмов, а также продукты их метаболизма, которые находятся или в культуральной жидкости, или адсорбированы на нейтральном носителе. Собственно под микробными препаратами понимают препараты, содержащие живые клетки отселектированных по полезным свойствам микроорганизмов, а также продукты их метаболизма, которые находятся или в культуральной жидкости, или адсорбированы на нейтральном носителе. Главные преимущества применения биопрепаратов:1. Влияние биопрепаратов на всхожесть семян и биомассу растений. Воздействие на семена вызывает последействие, влияющее на продуктивность растений. Инокуляция семян ризосферными диазотрофами способна стимулировать их прорастание вследствие продуцирования физиологически активных веществ: витаминов, ауксинов, гиббереллинов, и ингибирования развития патогенной микрофлоры, обусловливая увеличение биомассы вегетативных частей растений.
2. Роль биопрепаратов в улучшении минерального питания растений. Биопрепараты на основе ризосферных микроорганизмов способны улучшать минеральное питание растений как за счет вовлечения в агроценоз азота атмосферы, так и в результате усиления поглощения из почвы хорошо развитой корневой системой основных элементов питания. 2. Роль биопрепаратов в улучшении минерального питания растений. Биопрепараты на основе ризосферных микроорганизмов способны улучшать минеральное питание растений как за счет вовлечения в агроценоз азота атмосферы, так и в результате усиления поглощения из почвы хорошо развитой корневой системой основных элементов питания. 3. Подавление развития фитопатогенных микроорганизмов, обеспечивающее снижение поражаемости растений болезнями. В подавлении фитопатогенных микроорганизмов используют грибные, бактериальные препараты и биопрепараты на основе антибиотиков.4. Способность повышать устойчивость растений к неблагоприятным условиям (засуха, заморозки).5. Повышение коэффициентов использования минеральных удобрений и поступление питательных веществ из почвы.6. Регуляция накопления в растениях тяжелых металлов, радионуклидов, нитратов и других вредных соединений.
Микробные культуры, являющиеся основой препаратов для растениеводства, должны отвечать следующим требованиям: Микробные культуры, являющиеся основой препаратов для растениеводства, должны отвечать следующим требованиям:отсутствие патогенных и токсических свойств, опасных для человека, теплокровных животных, полезных насекомых, рыб, почвенных микроорганизмов;максимальное проявление полезных свойств: азотфиксации, фосфатмобилизации, антагонизма к патогенам и т.д.технологичность в производстве – микроорганизмы должны иметь высокую скорость роста в условиях производственного культивирования на недорогих питательных средах, устойчивость к лизогенным фагам; препараты должны быть удобны при транспортировании и использовании.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ Микрофлора почвы оказывает непосредственное влияние на ее плодородие и, как следствие, на урожайность растений. Почвенные микроорганизмы в процессе роста и развития улучшают структуру почвы, накапливают в ней питательные вещества, минерализуют различные органические соединения, превращая их в легко усвояемые растением компоненты питания. Для стимуляции этих процессов применяют различные бактериальные удобрения, обогащающие ризосферу растений полезными микроорганизмами. Микроорганизмы, используемые для производства бактериальных препаратов, способствуют снабжению растений не только элементами минерального питания, но и физиологически активными веществами (фитогормонами, витаминами и др.).
В настоящее время выпускают такие микробиологические удобрения, как нитрагин, ризоторфин, азотобактерин, фосфобактерин, экстрасол, бактофосфин, бисолби, бисолбиФит, агрика, азофит, байкал М-1, восток М-1, ресойлинг, ризоагрин, ургаса, фосфато-вит, экофит. В настоящее время выпускают такие микробиологические удобрения, как нитрагин, ризоторфин, азотобактерин, фосфобактерин, экстрасол, бактофосфин, бисолби, бисолбиФит, агрика, азофит, байкал М-1, восток М-1, ресойлинг, ризоагрин, ургаса, фосфато-вит, экофит.
Бактериальные удобрения на основе азотфиксирующих бактерий Бактериальные удобрения на основе азотфиксирующих бактерий Интенсивное растениеводство обедняет почву азотом, так как значительная его доля ежегодно выносится из почвы вместе с урожаем. С древних времен для восстановления и улучшения почв существует практика использования бобовых растений, способных в симбиозе с азотфиксирующими микроорганизмами восполнять почвенные запасы азота в результате диазотрофности (усвоения атмосферного азота). Большой положительный эффект от возделывания бобовых вызвал развитие исследований явления диазотрофности.
Микроорганизмы, фиксирующие азот воздуха, подразделяют на свободноживущие в природных условиях и симбиотические с растениями или другими микроорганизмами. К свободноживущим относят азотобактеры, актиномицеты, некоторые цианобактерии и др., к микроорганизмам-симбионтам: азотоспириллы, ризобии, отдельные виды цианобактерий в составе лишайников (лишайники представляют собой пример устойчивого симбиоза некоторых грибов с цианобактериями или водорослями) и др. Микроорганизмы, фиксирующие азот воздуха, подразделяют на свободноживущие в природных условиях и симбиотические с растениями или другими микроорганизмами. К свободноживущим относят азотобактеры, актиномицеты, некоторые цианобактерии и др., к микроорганизмам-симбионтам: азотоспириллы, ризобии, отдельные виды цианобактерий в составе лишайников (лишайники представляют собой пример устойчивого симбиоза некоторых грибов с цианобактериями или водорослями) и др. Микроорганизмы-азотофиксаторы ежегодно фиксируют примерно 17,5∙107 т молекулярного азота воздуха, из которых 10-15 % приходится на цианобактерии. Очевидно, что использование соответствующих «препаратов-удобрителей» является целесообразным и экономически оправданным.
Впервые наличие бактерий в клубеньках на корнях бобовых растений описали Лахман в 1858 и Воронин в 1866 гг. Чистая культура азофиксаторов была получена Бейеринком в 1888 г. Вскоре были выделены и описаны другие азотфиксирующие микроорганизмы: Виноградский в 1893 г. впервые выделил анаэробную спороносную бактерию, фиксирующую молекулярный азот, назвав ее в честь Л. Пастера Clostridium pasteurianum; в 1901 г. Бейеринк открыл вторую свободноживущую азотфиксирующую бактерию Azotobacter. Впервые наличие бактерий в клубеньках на корнях бобовых растений описали Лахман в 1858 и Воронин в 1866 гг. Чистая культура азофиксаторов была получена Бейеринком в 1888 г. Вскоре были выделены и описаны другие азотфиксирующие микроорганизмы: Виноградский в 1893 г. впервые выделил анаэробную спороносную бактерию, фиксирующую молекулярный азот, назвав ее в честь Л. Пастера Clostridium pasteurianum; в 1901 г. Бейеринк открыл вторую свободноживущую азотфиксирующую бактерию Azotobacter. Высокая продуктивность азотфиксации у Azotobacter стала использоваться для интродуцирования этих бактерий в почву с целью восполнения ресурсов азота. Практическое применение нашли также симбиотические бактерии рода Rhizobium, развивающиеся в клубеньках бобовых растений.
Бактериальные удобрения на основе клубеньковых азотфиксирующих бактерий (нитрагин и ризоторфин) Бактериальные удобрения на основе клубеньковых азотфиксирующих бактерий (нитрагин и ризоторфин)Клубеньковые бактерии рода Rhizobium, развиваясь в корневой системе бобовых растений, в симбиозе с ними фиксируют атмосферный азот, обеспечивая этим азотное питание растений. Как только была выяснена роль симбиотических бактерий рода Rhizobium в азотфиксации, стали разрабатываться способы внесения этих микроорганизмов в почву и инокуляции ими семян. Затраты на применение этих способов невелики, техника применения весьма проста, а эффект от их применения значителен. Культивирование бобовых, положительно влияя на азотный баланс почв, также облегчает борьбу с эрозией и помогает восстанавливать истощенные земли.
Технология получения биоудобрений на основе клубеньковых бактерий Технология получения биоудобрений на основе клубеньковых бактерий Наиболее простой способ инокуляции основан на использовании почвы после выращивания на ней бобовых растений. Этот метод разработан в конце XIX века и применяется до настоящего времени. Недостаток метода – необходимость перемещения достаточно больших объемов почвы (100–1000 кг/га), а также возможность распространения болезней. Более эффективным оказалось применение для инокуляции семян специальных препаратов азотфиксирующих бактерий. Первый коммерческий препарат «нитрагин» для инокуляции семян был запатентован в 1896 г. в Великобритании Ноббе и Хилтнером, причем для разных бобовых растений выпускали 17 вариантов культур.
Российская промышленность выпускает два вида препаратов клубеньковых бактерий: нитрагин и ризоторфин. Оба препарата производятся на основе активных жизнеспособных клубеньковых бактерий из рода Rhizobium. Эти бактерии в симбиозе с бобовыми культурами способны фиксировать свободный азот атмосферы, превращая его в соединения, легкоусвояемые растением. Российская промышленность выпускает два вида препаратов клубеньковых бактерий: нитрагин и ризоторфин. Оба препарата производятся на основе активных жизнеспособных клубеньковых бактерий из рода Rhizobium. Эти бактерии в симбиозе с бобовыми культурами способны фиксировать свободный азот атмосферы, превращая его в соединения, легкоусвояемые растением. Бактерии рода Rhizobium - строгие аэробы. Среди них различают активные, малоактивные и неактивные культуры. Критерием активности клубеньковых бактерий служит их способность в симбиозе с бобовым растением фиксировать атмосферный азот и использовать его в виде соединений для корневого питания растений.
Фиксация атмосферного азота возможна только в клубеньках, образующихся на корнях растений и возникающих при инфицировании корневой системы бактериями рода Rhizobium. Заражение корневой системы происходит через молодые корневые волоски. После внедрения происходит образование инфекционной нити прорастающей внутри корневого волоска. Разросшиеся нити проникают сквозь стенки эпидермиса в клетки корня, разветвляются и распределяются по клетками корня. При этом индуцируется деление клеток хозяина и разрастание тканей. В месте локализации бактерий на корне растения-хозяина образуются клубеньки, в которых бактерии быстро размножаются. Фиксация атмосферного азота возможна только в клубеньках, образующихся на корнях растений и возникающих при инфицировании корневой системы бактериями рода Rhizobium. Заражение корневой системы происходит через молодые корневые волоски. После внедрения происходит образование инфекционной нити прорастающей внутри корневого волоска. Разросшиеся нити проникают сквозь стенки эпидермиса в клетки корня, разветвляются и распределяются по клетками корня. При этом индуцируется деление клеток хозяина и разрастание тканей. В месте локализации бактерий на корне растения-хозяина образуются клубеньки, в которых бактерии быстро размножаются. Сами бактериальные клетки увеличиваются в несколько раз и меняют окраску. Если клубеньки имеют красноватую или розовую окраску, обусловленную наличием леггемоглобина, то они способны фиксировать молекулярный азот. Неокрашенные («пустые») или имеющие зеленоватую окраску клубеньки не фиксируют азот.
Бактерии, находящиеся в клубеньках, синтезируют ферментную систему с нитрогеназной активностью, восстанавливающую молекулярный азот до аммиака. Ассимиляция аммиака происходит, в основном, путем вовлечения его в ряд ферментативных превращений, приводящих к образованию глутамина и глутаминовой кислоты, идущих в дальнейшем на биосинтез белка. Бактерии, находящиеся в клубеньках, синтезируют ферментную систему с нитрогеназной активностью, восстанавливающую молекулярный азот до аммиака. Ассимиляция аммиака происходит, в основном, путем вовлечения его в ряд ферментативных превращений, приводящих к образованию глутамина и глутаминовой кислоты, идущих в дальнейшем на биосинтез белка.
Помимо критерия активности в характеристике клубеньковых бактерий используют критерий вирулентности. Он характеризует способность микроорганизма вступать в симбиоз с бобовым растением, то есть проникать через корневые волоски внутрь корня и вызывать образование клубеньков. Большое значение имеет скорость такого проникновения. В симбиотическом комплексе растение-Rhizobium бактерии обеспечиваются питательными веществами, а сами снабжают растение азотистым питанием. С вирулентностью связана и видовая избирательность, которая характеризует способность данного вида бактерий к симбиозу с определенным видом бобового растения. Классификация различных видов Rhizobium учитывает растение-хозяина, например: Rhizobium phaseoli - для фасоли, Rhizobium lupini - для люпина, сараделлы и т.д. Вирулентность и видоспецифичность взаимосвязаны и не являются постоянными свойствами штамма. Помимо критерия активности в характеристике клубеньковых бактерий используют критерий вирулентности. Он характеризует способность микроорганизма вступать в симбиоз с бобовым растением, то есть проникать через корневые волоски внутрь корня и вызывать образование клубеньков. Большое значение имеет скорость такого проникновения. В симбиотическом комплексе растение-Rhizobium бактерии обеспечиваются питательными веществами, а сами снабжают растение азотистым питанием. С вирулентностью связана и видовая избирательность, которая характеризует способность данного вида бактерий к симбиозу с определенным видом бобового растения. Классификация различных видов Rhizobium учитывает растение-хозяина, например: Rhizobium phaseoli - для фасоли, Rhizobium lupini - для люпина, сараделлы и т.д. Вирулентность и видоспецифичность взаимосвязаны и не являются постоянными свойствами штамма.
Задачей производства бактериальных удобрения является максимальное накопление жизнеспособных клеток, сохранение их жизнеспособности на всех стадиях технологического процесса, приготовление на их основе готовых форм препарата с сохранением активности в течение гарантийного срока хранения. Задачей производства бактериальных удобрения является максимальное накопление жизнеспособных клеток, сохранение их жизнеспособности на всех стадиях технологического процесса, приготовление на их основе готовых форм препарата с сохранением активности в течение гарантийного срока хранения. Биотехнологическая промышленность выпускает два вида нитрагина: почвенный и сухой. Впервые культура клубеньковых бактерий на почвенном субстрате была приготовлена в 1911 г. на бактериально-агрономической станции в Москве. В настоящее время его производство имеет ограниченное значение, так как технология довольно сложна и трудоемка при выполнении отдельных операций. Более перспективна технология производства сухого нитрагина.
Сухой нитрагин – порошок светло-серого цвета, содержащий в 1 г не менее 9 млрд. жизнеспособных бактерий в смеси с наполнителем. Влажность не превышает 5-7 %. Промышленное производство имеет типовую схему. Необходимо отметить, что важно подбирать штаммы, устойчивые к высушиванию. Для производства посевного материала исходную культуру клубеньковых бактерий выращивают на агаризованной среде, содержащей отвар бобовых семян, 2 % агара и 1 % сахарозы, затем культуру размножают в колбах на жидкой питательной среде в течение 1-2 суток при 28-30 оС и рН 6.5-7.5. На всех этапах промышленного культивирования применяют питательную среду, включающую такие компоненты, как меласса, кукурузный экстракт, минеральные соли в виде сульфатов аммония и магния, мел, хлорид натрия и двузамещенный фосфат калия. Основная ферментация идет при тех же условиях в течение 2-3 суток. Сухой нитрагин – порошок светло-серого цвета, содержащий в 1 г не менее 9 млрд. жизнеспособных бактерий в смеси с наполнителем. Влажность не превышает 5-7 %. Промышленное производство имеет типовую схему. Необходимо отметить, что важно подбирать штаммы, устойчивые к высушиванию. Для производства посевного материала исходную культуру клубеньковых бактерий выращивают на агаризованной среде, содержащей отвар бобовых семян, 2 % агара и 1 % сахарозы, затем культуру размножают в колбах на жидкой питательной среде в течение 1-2 суток при 28-30 оС и рН 6.5-7.5. На всех этапах промышленного культивирования применяют питательную среду, включающую такие компоненты, как меласса, кукурузный экстракт, минеральные соли в виде сульфатов аммония и магния, мел, хлорид натрия и двузамещенный фосфат калия. Основная ферментация идет при тех же условиях в течение 2-3 суток.
Готовую культуральную жидкость сепарируют, получается биомасса в виде пасты с влажностью 70-80 %. Пасту смешивают с защитной средой, содержащей тиомочевину и мелассу (1:20) и направляют на высушивание путем сублимации в вакуум-сушильных шкафах. (Производительнее высушивание в распылительных сушках, но при этом 75 % клеток теряют жизнеспособность.) Высушенную биомассу размалывают. Препараты сухого нитрагина фасуют и герметизируют в полиэтиленовые пакеты по 0.2 - 1 кг, хранят при температуре 15 оС не более 6 месяцев. Семена опудривают перед посевом. Внесение нитрагина повышает урожайность в среднем на 15-25 %. Готовую культуральную жидкость сепарируют, получается биомасса в виде пасты с влажностью 70-80 %. Пасту смешивают с защитной средой, содержащей тиомочевину и мелассу (1:20) и направляют на высушивание путем сублимации в вакуум-сушильных шкафах. (Производительнее высушивание в распылительных сушках, но при этом 75 % клеток теряют жизнеспособность.) Высушенную биомассу размалывают. Препараты сухого нитрагина фасуют и герметизируют в полиэтиленовые пакеты по 0.2 - 1 кг, хранят при температуре 15 оС не более 6 месяцев. Семена опудривают перед посевом. Внесение нитрагина повышает урожайность в среднем на 15-25 %.
Препарат клубеньковых бактерий может выпускаться и в виде ризоторфина. Впервые торфяной препарат клубеньковых бактерий был приготовлен в 30-х гг., но технология была создана в 1973-77 гг. Для приготовления ризоторфина торф сушат при температуре не выше 100 оС и размалывают в порошок. Наиболее эффективным способом стерилизации является облучение его гамма-лучами. Перед стерилизацией размолотый, нейтрализованный мелом и увлажненный до 30-40 % торф расфасовывают в полиэтиленовые пакеты. Затем его облучают и заражают клубеньковыми бактериями, используя шприц, с помощью которого впрыскивается питательная среда, содержащая бактерии. Прокол после внесения бактерий заклеивается липкой лентой. Препарат клубеньковых бактерий может выпускаться и в виде ризоторфина. Впервые торфяной препарат клубеньковых бактерий был приготовлен в 30-х гг., но технология была создана в 1973-77 гг. Для приготовления ризоторфина торф сушат при температуре не выше 100 оС и размалывают в порошок. Наиболее эффективным способом стерилизации является облучение его гамма-лучами. Перед стерилизацией размолотый, нейтрализованный мелом и увлажненный до 30-40 % торф расфасовывают в полиэтиленовые пакеты. Затем его облучают и заражают клубеньковыми бактериями, используя шприц, с помощью которого впрыскивается питательная среда, содержащая бактерии. Прокол после внесения бактерий заклеивается липкой лентой.
Каждый грамм ризоторфина должен содержать не менее 2.5 млрд. жизнеспособных клеток с высокой конкурентоспособностью и интенсивной азотфиксацией. Препарат хранят при температуре 5-6 оС и влажности воздуха 40-55 %. Пакеты могут быть весом от 0.2 до 1.0 кг. Доза препарата составляет 200 г на га. Каждый грамм ризоторфина должен содержать не менее 2.5 млрд. жизнеспособных клеток с высокой конкурентоспособностью и интенсивной азотфиксацией. Препарат хранят при температуре 5-6 оС и влажности воздуха 40-55 %. Пакеты могут быть весом от 0.2 до 1.0 кг. Доза препарата составляет 200 г на га. Заражение семян производят следующем образом: ризоторфин разбавляют водой и процеживают через двойной слой марли. Полученной суспензией обрабатывают семена. Семена высевают в день обработки или на следующий. Обработка семян бобовых культур прочно вошла в мировую сельскохозяйственную практику. Крупнейшими производителями таких препаратов являются США и Австралия.
Достарыңызбен бөлісу: |
