Оценка перспективности использования почвенных изолятов Bacillus spp. в качестве биоремедиаторов подвижных форм тяжелых металлов
ВведениеТМ являются одним из основных загрязнителей, которые способствуют обострению проблемы загрязнения окружающей среды, в первую очередь попадая в чувствительные экологические среды обитания через промышленные стоки, сточные воды, а также сточные воды различных отраслей промышленности. Почва – основной компонент наземных экосистем – имеет жизненно важное значение как для людей, так и для благополучного состояния окружающей нас среды. Загрязнители, поступающие в атмосферу, аккумулируются почвой, и именно она является той депонирующей средой, в которой накапливаются вещества, представляющие гигиеническую и экологическую опасность для человека, животных, растений, тормозящие и останавливающие очищение и восстановление окружающей среды. Самыми массовыми загрязнителями почв, являются углеводороды, ТМ, полициклические ароматические углеводороды, хлорорганические соединения [ REF _Ref137395915 \r \h 10].
Содержание
Введение 6
1 Литературный обзор 8
1.1 Тяжёлые металлы 8
1.2 Токсичность тяжёлых металлов для микроорганизмов 17
1.3 Механизмы устойчивости микроорганизмов к тяжелым металлам 24
2 Материалы и методы оценки перспективности использования почвенных изолятов Bacillus spp. в качестве биоремедиаторов подвижных форм тяжелых металлов 31
2.1 Отбор проб почвы 31
2.2 Выделение и идентификация Bacillus spp. 32
2.3 Определение устойчивости культур к тяжёлым металлам 35
2.4 Определение динамики роста культур при культивировании с тяжёлыми металлами 36
2.5 Определение фитотоксичности загрязнённой тяжёлыми металлами почвы после обработки культурами Bacillus spp. 38
3 Результаты оценки перспективности использования почвенных изолятов Bacillus spp. в качестве биоремедиаторов подвижных форм тяжелых метал-
лов 40
3.1 Результаты выделения и идентификации культур Bacillus spp. 40
3.2 Результаты определения устойчивости культур к тяжёлым метал-
лам 41
3.3 Результаты определения динамики роста культур при культивировании с тяжёлыми металлами 46
3.4 Результаты определения фитотоксичности загрязнённой тяжёлыми металлами почвы после обработки культурами Bacillus spp. 50
Заключение 53
Список использованных источников 54
Приложение А (справочное) Список опубликованных работ 59
Список опубликованных работ
1 Емельянова, А. А. Роль бактерий рода Bacillus в черноземных почвах Южного Урала как продуцентов гумуса и регуляторов фитопатогенной микрофлоры / А.А. Емельянова, А.А. Пустовалова, О.К. Давыдова // Проблемы экологии Южного Урала. Сборник материалов X Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 25-летию кафедры биологии и почвоведения. – Оренбург, 2021. – С. 192-195.
2 Пустовалова, А. А. Микрофлора ризосферы как фактор повышения плодородия почв и биоремедиации /А.А. Пустовалова, А.А. Емельянова, О.К. Давыдова // Проблемы экологии Южного Урала. Сборник материалов X Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 25-летию кафедры биологии и почвоведения. – Оренбург, 2021. – С. 148-150.
3 Пустовалова, А. А. Оценка устойчивости почвенных изолятов Bacillus spp к высоким концентрациям эссенциальных тяжелых металлов / А. А. Пустовалова, А. А. Емельянова, К. Р. Ахмадеева // Фундаментальные исследования в области химии, биологии и экологии. Материалы международной студенческой научно-практической конференции. – Оренбург, 2022. – С. 311-315.
4 Емельянова, А. А. Оценка ингибирования роста почвенных изолятов Bacillus spp двухвалентными тяжелыми металлами / А.А. Емельянова, А.А. Пустовалова, К.Р. Ахмадеева // Фундаментальные исследования в области химии, биологии и экологии. Материалы международной студенческой научно-практической конференции. – Оренбург, 2022. – С. 215-218.
5 Емельянова, А. А. Влияние диких эндофитных культур Bacillus spp на прорастание и морфометрические показатели растений ячменя / А. А. Емельянова, О. К. Давыдова // Теория и практика инновационных исследований в области естественных наук : материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Оренбург, 21–22 апреля 2022 года / Оренбургский государственный университет. – Оренбург : Оренбургский государственный университет, 2022. – С. 273-276.
Штамм Klebsiella planticola образует сероводород из тиосульфата в анаэробных условиях и осаждает ионы кадмия в виде нерастворимых сульфидов. Также кадмий осаждается штаммом Pseudomonas aeruginosa в аэробных условиях. Штамм Vibrio harveyi осаждает растворимый двухвалентный свинец в виде комплексной фосфатной соли свинца.
4 Внеклеточный барьер, препятствующий проникновению металлов в микробную клетку.
Микробная плазматическая мембрана, клеточная стенка или капсула могут препятствовать проникновению ионов металлов в клетку. Бактерии способны адсорбировать ионы металлов ионизируемыми группами клеточной стенки (амино, карбоксильными, фосфатными и гидроксильными группами) [53]. Наблюдается высокий уровень пассивной биосорбции ионов тяжелых металлов для нежизнеспособных клеток Pseudomonas putida, Brevibacterium spp. и Bacillus spp.
Клетки биопленки Pseudomonas aeruginosa проявляют более высокую устойчивость к ионам меди, свинца и цинка, чем планктонные клетки, при этом клетки, расположенные на периферии биопленки, погибают. Внеклеточные полимеры биопленки аккумулируют ионы металлов и затем защищают бактериальные клетки внутри биопленки [54].