Азотобактер туысы бактерияларының фитопатогенді саңырауқұлақтарға қатысты антогонистік белсенділігі бар штамдарды сұрыптау

 

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым  министрлігі

 

Әл-Фараби атындаіы Қазақ ұлттық университеті

 

 

 

 

«Қорғауға жіберілді»

 

Биотехнология

кафедра меңгерушісі, б.ғ.д., проффессор Заядан Б.К

 

                                    

 

 

 

ДИПЛОМДЫҚ  ЖҰМЫС

 

 

Тақырыбы: «АЗОТОБАКТЕР ТУЫСЫ БАКТЕРИЯЛАРЫНЫҢ  ФИТОПАТОГЕНДІ САҢЫРАУҚҰЛАҚТАРҒА  ҚАТЫСТЫ АНТОГОНИСТІК БЕЛСЕНДІЛІГІ БАР ШТАМДАРДЫ СҰРЫПТАУ»

 

 

 

                            050701 – «Биотехнология» мамандығы бойынша

 

 

 

Орындаған:                                                                    Абдуллаева Б.Р

 

 

Ғылыми  жетекші:                                                               

Б.ғ.д.,доцент                                                                  Сыдықбекова Р.Қ  

 

 

Норма бақылаушы:                                                       Садвакасова А.К

  Б.ғ.к                                                  

 

 

 

 

 

Алматы, 2012

РЕФЕРАТ

 

Жұмыс 8 кесте, 19 суреттен,  74 пайдаланған әдебиеттер тізімінен тұрады. Жалпы көлемі - 52 бет.

Дипломдық жұмыста  әр түрлі топырақ үлгілерінен  азототобактерия туысына жататын  бактерияларды бөліп алып, түрлі  қасиеттеріне зерттеулер жүргізілді.

Жұмыстың  негізгі мақсаты: Азотобактер туысы  бактерияларының  фитопатогенді  саңырауқұлақтарға қатысты антогонистік белсенділігі бар штамдарды сұрыптау.

Жұмыстың  міндеттері: 

1. Әртүрлі топырақ үлгілерінен азотобактериялардың санын анықтау
2. Әртүрлі топыррақ үлгілерінен азотобактериялар туысына жататын бактерияларды бөліп алу
3. Бөліп алған бактериялардың түрлік қасиеттерін зерттеу

Жұмыста қолданылған:

 

Алынған нәтижелер:

 

және азотобактерияларды идентификациялау үшін  Берджи анықтағышы бойынша зерттеу әдістерін қолдандық

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         

МАЗМҰНЫ

 

	КІРІСПЕ НЕГІЗГІ БӨЛІМ	3
1	ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ	5
1.1	Азотобактериялар туралы мәлімет	5
1.2	Фитопатогенді саңырауқұлақтар  және оның түрлері	10
1.3	Бактериялардың фитопатогенді саңырауқұлақтармен қарым-қатынасы	11
1.4	Азотобактериялардың ауылшаруашылық практикасында  қолданылуы	20
2	ЗЕРТТЕУ НЫСАНЫ, МАТЕРИАЛДАРЫ ЖӘНЕ ӘДІСТЕРІ	24
2.1	Зерттеу нысандары мен материалдары	24
2.2	Қоректік орталар	24
2.3	Қолданылған әдістер	24
3	АЛЫНҒАН НӘТИЖЕЛЕР МЕН ОЛАРДЫ ТАЛДАУ	29
3.1	Әртүрлі топырақтан Azotobacter туысына жататын бактерияларды бөліп алу	29
3.2	Azotobacter туысы бактерияларының биологиялық қасиеттерін зерттеу	33
3.3	Азотобактер туысы бактерияларының  фитопатогенді саңырауқұлақтарға  қатысты антогонистік белсенділігі бар штамдарды сұрыптау	36
3.4	Бөлініп алған Azotobacter туысы бактерияларының таксономиялық қасиеттерін зерттеу	39
	ҚОРЫТЫНДЫ	46
	ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР	47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 

Жұмыстың өзектілігі

Соңғы жылдары биологиялық препрараттарды жер өңдеу мен өсімдік шаруашылығында қолдануға көп көңіл бөлінуде. Биологиялық препараттар көбінесе жердің құнарлығын арттыруда, ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігін жоғарылатуда және жемдік мәселелерді шешуде, сонымен қатар, өсімдіктердің, соның ішінде жеміс жидектер мен көкөністердің адамға зиянды әсер ететін ауруларымен күресуде маңызды орын алады [66-68]. 

Қазіргі таңда ауылшаруашылығында экологиялық  қауіпсіз, сонымен қоса, энергияны  үнемдейтін, ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігін арттыру үшін қолданылып жүрген тыңайтқыштардың орнына микробтық  тыңайтқыштармен алмастыруға болады. Аталған тыңайтқыштар өсімдіктердің  қоректенуін жақсартуға, олардың  өсіп дамуы мен фитосанитарлы  әсер көрсетуге қабілетті микроорганизмдердің  культураларынан тұрады. Бұл микроорганизмдер азот тұтумен қатар өсімдіктердің өсіп-дамуын қамтамасыз ететін, патогенді микрофлораның дамуын тежейтін, өсімдіктердің өнімділігін және  сапасын арттыратын физиологиялық заттар өндіреді [69].

Қазіргі кезде ауылшаруашылығында минералды  және органикалық тыңайтқыштарды қолдануды  қысқартуына байланысты өсімдіктерді түрлі аурулардан қорғау  үшін кешенді  әсер ететін азот тұтушы микроорганизмдердің  негізінде дайындалған биопрепараттарды  дайындаудың қосымша көздерін көптеп қарастырылуда. [70,71].

Жұмыстың негізгі мақсаты әртүрлі топырақтардан азотобактер туысы бактерияларын бөліп алу және олардың фитопатогенді саңырауқұлақтарға қатысты антогонистік белсенділігі бар штамдарын сұрыптау болып табылады.

Қойылған  мақсаттарға жету алдымызға келесі міндеттер қойылды:

• топырақтан Azotobacter туысына жататын бактерияларды бөліп алу және олардың әр түрлі биологиялық қасиеттерін зерттеу
• азотобактер туысы бактерияларының фитопатогенді саңырауқұлақтарға қатысты антогонистік белсенділігі бар штамдарды сұрыптау
• бөлініп алған Azotobacter туысы бактерияларының таксономиялық қасиеттерін зерттеу

Жұмыстың жаңалығы

Алғаш рет Azotobacter туысына жататын бактериялардың жаңа 7 штамы бөліп алынды және оларды биопрепараттардың дайындауда қолдануға болатындығы анықталды.

 

 

 

 

1. ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ

 

1.1 Азотобактериялар туралы мәлімет

 

Азотобактер туысы грам теріс, азотфиксаторлардың еркін тіршілік ететін тобына жатады. Туыстың өкілдері бейтарап және сілтілі  топырақта және суда кейбір өсімдіктермен ассоциация құрып мекендейді. Ерекше форма – циста түзеді.

Туыстың бірінші өкілі Azotobacter chroococcum 1901жылы голландиялық микробиолог және ботаник Мартин Бейерник  тарапынан ашылып, сипатталды. Қазір азотобактерлер морфологиялық белгілері жағынан өзіндік ерекшеліктері бар бірнеше түрге бөлінеді, клеткалары таяқшалы және кокка тәрізді болады. Azotobacter chroococcum клеткасы шар тәрізді, екі-екіден жалғасқан, моншақ тәрізді әр түрлі ұзындықта, жеке күйінде ірі (4-6 мк) шамасында кездеседі. Клетканың жас кезінде сыртында талшықтары болады, сол арқылы олар жақсы қозғалады. Клетка “қартайған” сайын қозғалу қабілеті жоғалып қоңыр тартады. Осы күйінде ол ұзақ уақыт сақталады. Егер қолайлы жағдай туса одан жас клетка пайда болады. Азоты жоқ ортада тіршілік еткенде олардың сыртында шырыш қабық пайда болады. Оны капсула деп атайды. Шырышқа оралған азотобактер клеткасы ұзат уақыт тіршілігін жоймайды. Азотобактер вегетативті жолмен немесе басқа бактериялар тәрізді жай бөліну жолымен көбейеді. Azotobacter chroococcum жасанды қоректік ортада 1г қант пайдаланғанда 20мг-дай ауа азотын сіңіре алады. Бұдан басқада азотобактер агиле, азотобактер винеланди деп аталатын түрлері де бар. Олардың жалпы қасиетінің хроококкумге ұқсастығымен қатар, өзіндік ерекшелігі де бар. Бұларда атмосфера азотын жақсы сіңіре алады.

Azotobacter chroococcum 1901жылы голландиялық микробиолог және ботаник Мартин Бейерник  тарапынан ашылды. 1903  жылы Липман( Lipman) Azotobacter vinelandii–ді сипаттады. Бір жыл кейін 1904жылы  Мартин Бейерниктің құрметіне  Azotobacter beijerinkii LIPMAN атауы берілді. 1949 жылы орыс микробиологы Николай Александрович Краснильков Azotobacter nigricans KRASNILKOV түрін сипаттады.

Ертеректе туыстың өкілдері Azotobacteraceae PRIBRAM тұқымдасына жатқызылған 1933жылы, кейінірек Pseudomonadaceae тұқымдасына ауыстырылды. 2004 жылы фиолгенетикалық зерттеулер жүргізгенде Azotobacter  vinelandii Pseudomonas aeruginoza бактериясының бір кладасына кіретіні анықталған. 2007 жылы Azotobacter, Azomonas және Pseudomonas ұқсастықтары туралы болжау жасалған. Azotobacter туысына ертеректе Azotobacter agilis, Azotobacter macrocytogenes және Azotobacter paspali түрлері жатқызылған.

Азотобактердің  барлық түрі ауалы жерде, +25 - +30◦C температурада реакциясы нейтралды, көміртегі қосылыстары мол ортада жақсы тіршілік етеді. Крахмалды да ыдыратады. Сонымен қатар, олар спиртті және түрлі органикалық қышқылдарды да пайдаланады. Азотобактер клеткасында болатын  нитрогеназа ферменті атмосфера азотын клетканың сіңіруінде үлкен рөл атқарады.

Азотобактер ауадағы азотты сіңіру үшін қажетті  энергияны азотсыз органикалық  заттарды тотықтыру арқылы алады. Азот қоректік заты ортада жеткілікті болса, азотобактер онымен қоректенеді, ал азотсыз қоректік зат алынса, олар атмосфера азотын сіңіре бастайды.

Топырақты органикалық заттармен байыту –  азотобактер тіршілігін күшейтетін тиімді шаралардың бірі. Азотобактер  тіршілігі үшін фосфор, кальций, молибден, бор және марганец сияқты элементтер қажет.

Басқа микроорганизидерге қарағанда азотобактер ылғалды  көбірек қажет етеді. Ол топырақтың ылғал сыйымдылығы  25-30% болғанда жақсы дамиды. Қазақстанда жүргізілген зерттеулерге қарағанда, гумусы аз қара топырақты тың жерлерде ылғал біршама мол болғанда ғана  олар жақсы тіршілік ете алады. Жаз айларында топырақ құрғаған кезде, азотобактер кездеспейді. Су ішінде азотобактер төрт – бес жылға дейін тіршілік ете алады.

Азотобактер барлық топырақта бірдей мөлшерде кездесе  бермейді. Ол көбінесе қышқылы аз, нашар  күлгінді, әктелген немесе қара шірікті  - карбонатты топырақтарда көп болады. Өсімдіктердің тамыр жүйесінің айналасында (ризосферада) кездесетін азотобактер, тамырдан бөлінген заттармен қоректенеді. Олар сіңірген атмосфера азотымен топырақты байытып, өсімдіктер тіршілігіне қолайлы жағдай туғызады.

Азотобактерлер  биік тау топырақтарында кездеспейді. Таудың тегіс беткейлеріндегі сұр, қоңыр және қара топырақтарында айтарлықтай  аз мөлшерде кездеседі. Азотобактер  әр түрлі суларда да тіршілік етеді. Олар Қарa теңізден, Азов және Балтық теңіздерінен табылған. Отанымыздың солтүстік бөлігіндегі топырақтарда азотобактерлер кездеспейді. Бірақ бұл жерлерді өңдесе олардың тіршілігіне қолайлы жағдай жасалады. Мәселен, Мурманск облысының өңделген және тың жерлерінің топырағынан алынған топырағынан алынған 370  үлгінің 102- сінен азотобактерлер табылған. Сонымен қатар олар Енисей аймағынан да табылған. Өңделген жерлердегі топырақтың  бір грамындағы олардың саны жүзге дейін жетеді. Сибирьдің әр түрлі топырақтарын зерттеген Г.Н. Блинков азотобактерді көптеген топырақ типтерінен, соның ішінде шымды – күлгін топырақтардан да кездестірген [2].

Azotobacter туысы өкілдерінің цисталары вегетативті клеткаларға қарағанда ішкі ортаның жағымсыз факторларының әсеріне тұрақты:ультрафиолетке, кептіруге, гамма сулелеріне, күн иррадиациясына, ультрадыбысқа, бірақта жоғары температура әсеріне тұрақты бола алмайды [3].

Цистаның  қалыптасуы қоректік ортада кейбір органикалық  заттардың (мысалы,этанол, н – бутанол  және β –гидроксибутират ) қосылуынан қоректік заттардың концентрациясының өзгеруімен индуцирленеді. Цисталар сирек сұйық қоректік орталарда да қалыптасады. Инцистирлену  химиялық факторлармен және метаболитикалық жылжулар әсерінен индуцирленуі мүмкін. Инцистирлену индукциясында анық мағынаға альдегиддегидрогеназа ие болады, сонымен қатар регулятор жауабы  AlgR.

Азотобактер цистасы – орталық деп аталатын шар тәрізді дене вегетативті  клеткалардың үлкен мөлшерлі вакуолімен кішірейтілген көшірмесі және екіқатпарлы  қабықшадан, интима деп аталатын ішкі бөлігінің құрылысы талшықты, ал сыртқы бөлігінің құрылысы кристалды гексагональдан тұрады. Экзин трипсинмен гидролизденеді және лизоцим әсеріне тұрақтылығымен орталық дененден ерекшеленеді. Цистаның ішкі қабықшасының негізгі компоненті  ұзын алифатты тізбектен және ароматты сақинадан тұратын алкилрезорцинол. Алкилрезорцинол басқа да бактерияларда, жануарларда және өсімдіктерде кездеседі. Циста көбеюге қатыспайды.

Физиологиялық қасиеті. Электрон доноры ретінде органикалық байланыстарды қолданып, қышқылды – қалпына келтіретін реакциялардан энергия алады. Өсуі үшін оттегі керек, бірақ оттегінің төмен концентрациясында да өсуге қабілетті, каталазны және оксидазаны түзеді. Әр түрлі көмірсуларды, спирттерді және органикалық қышқылдың тұздарын көмірсу көзі ретінде пайдалана алады. Азот көзі ретінде нитраттарды, аммоний иондарын  және амин қышқылдарын пайдаланады. Азот фиксацияға және өсу үшін оптимум рН 7,0-7,5 болады. 4,8-ден 8,5 диапозонында  да өсуге қабілетті.

Дақылдық қасиеті. Azotobacter туысының өкілдері  көмірсуларды (мысалы, маннит, сахароза, глюкоза), спирттерді (этанол, бутанол), органикалық қышқылдың тұздарын сонымен қоса бензоаттарды, көмірсу және энергия көзі ретінде пайдаланады. Туыстың өкілдері еркін тіршілік ететін азотфиксирлеуші және олигонитрофилді организмдерді бөліп алуға арналған азотсыз ортада, мысалы көмірсу көзі (сахароза, глюкоза) және қажетті микроэлементтер (фосфор, күкірт және т.б) бар Эшби ортасында немесе құрамында микроэементтері көп М.В. Фёдеров және Бейерниктің сұйық орталарында өседі.

Тығыз орталарда  туыс өкілдері тегіс, шырышты колониялар түзеді, диаметрі 5-10мм, сұйық ортада  қабық түзеді. Колония  пигменттелген  қоңыр, жасыл және басқа түстерге боялған немесе түссіз болуы мүмкін. Туыстың өкілдері мезофильді микроорганизмдер 20-30◦С температурада өседі.

Пигменттері. Azotobacter туысының өкілдері пигмент өндіреді. Мысалы, Azotobacter chroococcum қою – қоңыр суда еритін пигмент меланинді өндіреді. Басқа түрлеріде сары – жасыл-түстен пурпурлы түске дейін, сонымен қатар жасыл флюоресцирлеуші және көкшіл пигменттер өндіреді.

Геном. Azotobakter vinelandiі AvOP штамының   хромосомасы анықталған. Azotobakter vinelandiі хромосомасы– сақиналы ДНҚ молекуласы, нуклеотид жұбы 5 342 073 және 5043 генді қамтиды оның 4988-і белоктарды кодтайды, Г +Ц жұбының үлесі 65моль% құрайды. Azotobacter туысының өкілдерінің өмірлік циклы барысында плоидтылығы өзгереді: дақыл ескіргенде клеткалардың өсетін стационарлы фазасында хромосомалардың 100-ге дейінгі көшірмесі пайда болады, клеткадағы хромосомалар саны және ДНҚ құрамы жоғарылайды. Жаңа қоректі ортаға отырғызғанда бастапқы ДНҚ (бір көшірмелі) қалпына келеді. Хромосомалық ДНҚ-дан басқа Azotobacter туысының өкілдерінен плазмидалар табылып, экзогенді плазмидалық ДНҚ трансформацияға мүмкіншілігі бар екені дәлелденген.