CC BY
29<Тешетневс^ие чтения. 2016
УДК 860.30
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ ВЕГЕТАТИВНОЙ ЧАСТИ ТОПОЛЯ
Е. В. Исаева, О. О. Мамаева
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Представлены результаты биоконверсии почек и листьев тополя бальзамического с использованием грибов рода Trichoderma aspirellum штаммов М99-9 и МГ-97.
Ключевые слова: биоконверсия, тополь, вегетативная часть.
MICROBIAL CONVERSION OF THE POPLAR VEGETATIVE PARTS
E. V. Isaeva, O. O. Mamaeva
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The paper presents the results of bioconversion of poplar buds and leaves with using fungi of the genus Trichoderma aspirellum (М99-9 и МГ-97).
Keywords: bioconversion, poplar, vegetative part, Trichoderma.
В настоящее время является актуальной проблема поиска доступного и дешевого сырья для промышленной биотехнологии, с помощью которой можно получать различные препараты, в том числе для защиты растений и др.
Одним из важных направлений по ограничению развития организмов, наносящих значительный ущерб в сельском и лесном хозяйстве, служит разработка биологического метода контроля, позволяющего отказаться в ряде случаев от использования пестицидов или значительно снизить дозы их применения. Во всем мире занимаются разработкой разных форм биопрепаратов на основе грибов Тт1скос1егта. В качестве питательных сред для получения биопрепарата используются такие растительные материалы, как солома, трава, отходы зерна, торф, однако формы этого препарата не отвечают требованиям современного крупнотоннажного производства. В этой связи, одним из перспективных направлений является получение биопрепаратов путем биоконверсии лигноуглеводных отходов, обеспечивающее существование и функционирование безотходных и ресурсосберегающих технологий в промышленности и сельском хозяйстве.
В работах последних лет показана возможность получения различных биопрепаратов на отходах деревообрабатывающей промышленности (например, кора, одубина коры), нетрадиционных отходах сельского хозяйства (топинамбур), и сделан акцент на использование в практике защиты растений аборигенных штаммов грибов рода Тт1скос1егта [1; 2]. К числу перспективных субстратов для культивирования грибов этого рода, основываясь на результатах наших исследований, можно отнести и вегетативную часть тополя бальзамического после извлечения из нее био-
логически активных веществ, имеющих самостоятельное применение [3]. Результаты исследования послеэкстракционных остатков (п.э.о.) вегетативной части тополя показали, что для почек они на 89-90 %, для листьев - на 75-77 % представляют собой лигно-углеводный комплекс, который может служить источником углерода для питания микроорганизмов. На долю полисахаридов в п.э.о. почек приходится порядка 38-40 %, листьев - 66-68 %, которые представлены как легко-, так и трудногидролизуемыми углеводами. Содержание целлюлозы в исследуемых остатках составляет 48-49 % от суммы углеводов [4; 5].
Для микробиологической конверсии использовали два штамма грибов рода Trichoderma aspirellum: М99-9, выделенный из почв Мининского лесного питомника в 1999 г., - для листьев и штамм «Маганский-97» (ВКПМ F-765). Sect. Trichoderma - для почек тополя. Культивирование грибов проводили в чашках Петри, которые заполняли субстратом в количестве 20 г с влажностью 70-75 %. Субстрат подвергали стерилизации в автоклаве ВК-75 в течение 30 мин.
Для биодеструкции в качестве субстратов использовали твердый остаток почек и листьев тополя: после водной экстракции (субстрат I); экстракции этиловым спиртом (субстрат II); извлечения водой и этиловым спиртом экстрактивных веществ (субстрат III). Микробиологическую конверсию субстратов проводили в течение 21 суток, с отбором проб на 7-е, 14-е и 21-е сутки от начала культивирования. Для получения инокулята штамм гриба рода Trichoderma размножали глубинным методом культивирования на среде Чапека, культивировали в течение 24 ч, после чего посевной материал (из расчета 1 • 106 спор на 1 г) соединяли с увлажненным остатком в чашках Петри.
"Комплексная переработка возобновляемого сырья
После посева субстрат культивировали в термостате при температуре (26 ± 2) оС. Подсчет количества спор осуществляли с помощью камеры Горяева.
Урожай колониеобразующих единиц (КОЕ) на различных субстратах тополя бальзамического представлен в таблице.
Из данных таблицы видно, что на протяжении всего времени культивирования грибов рода Т. aspirellum на почках тополя более интенсивный процесс кони-диообразования наблюдался на субстрате III. Уже на 14-е сутки урожай составлял 4,27 -109 КОЕ на 1 г субстрата, что в 1,4 раза больше, чем на субстрате II, и в 1,7 раза, больше, чем на субстрате из почек и побегов тополя. Дальнейшее увеличение продолжительности культивирования на твердых остатках почек тополя после удаления экстрактивных веществ не приводило к значительному увеличению содержания КОЕ.
При биодеструкции листьев тополя наибольший урожай конидиоспор достигнут на субстрате, полученном после удаления водоэкстрактивных веществ на 14-й день культивирования. Наименьшее количество конидий штамм М99-9 образует на остатках листьев после полного извлечения как водо-, так и
Библиографические ссылки
1. Махова Е. Г. Культивирование грибов рода на углеводных субстратах и получение биопрепарата: автореф. дисс. ... канд. техн. наук / СибГТУ. Красноярск, 2003. 22 с.
2. Рязанова Т. В., Чупрова Н. А., Литовка Ю. А. Биоконверсия вегетативной части топинамбура микро- и макроскопическими грибами // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 1 (29). С. 147-151.
3. Пат. 2322501 Российская Федерация, МКИ С 12 Р 1/02, С 11 В 1/10, С 11 С 1/00, С 09 F 1/00. Способ комплексной переработки вегетативной части тополя бальзамического / Ложкина Г. А., Исаева Е. В. Заявл. 05.07.06 ; опубл. 20.04.08, Бюл. № 11. 5 с.
4. Исаева Е. В., Рязанова Т. В. Состав, свойства и переработка отходов вегетативной части тополя после извлечения экстрактивных веществ. Сообщение 1. Химический состав твердых и жидких отходов // Химия растительного сырья. 2012. № 3. С. 59-65.
5. Исаева Е. В., Рязанова Т. В. Лигноуглеводный комплекс почек тополя бальзамического // Международный научный институт Education : ежемес. науч. журн. 2014. № 6, ч. 2. С. 144-147.
References
1. Mahova E. G. Kul'tivirovanie gribov roda na uglevodnyh substratah i poluchenie biopreparata: av-toref. diss. ... kand. tekhn. nauk. [Cultivation of mush-
спирторастворимых веществ. Дальнейшее увеличение продолжительности культивирования на твердых остатках вегетативной части тополя после удаления экстрактивных веществ не приводило к значительному увеличению содержания КОЕ. Очевидно, что удаление экстрактивных веществ увеличивает биодоступность полимеров клеточных стенок различных структур почек при использовании их в качестве субстрата в условиях твердофазного культивирования микроорганизмов. Кроме того, часть экстрактивных веществ обладает ингибирующим действием, и их удаление интенсифицирует процесс биоконверсии. Деструкция лигноуглеводного комплекса субстратов сопровождается образованием гуминовых веществ, содержание которых составляет от 6,7 до 11 %.
Таким образом, вегетативную часть тополя после извлечения экстрактивных веществ можно утилизировать с помощью гриба рода Trichoderma. В зависимости от назначения препаратов продолжительность процесса культивирования можно варьировать. Для получения биопрепарата типа «Триходермин» для сельского хозяйства она составляет до 15-ти суток, более - для гумификации почвы.
rooms of sort on carbohydrate substrates and receipt of a biological product: Kand. tech. sci. abstract]. Krasnoyarsk: SibGTU, 2003. 22 s.
2. Ryazanova T. V., Chuprova N. A., Litovka Yu. A. Biokonversiya vegetativnoj chasti topinambura mikro- i makroskopicheskimi gribami [Bioconversion of the vegetative part of Jerusalem artichoke micro - and macroscopic fungi] // Sistemy. Metody. Tekhnologii. 2016. № 1 (29). S. 147-151.
3. Lozhkina G. A., Isaeva E. V. Sposob kompleksnoj pererabotki vegetativnoj chasti topolya bal'zamicheskogo [Method of complex processing of vegetative parts of balsam poplar]. Pat. RF, no 2322501, 2008.
4. Isaeva E. V., Ryazanova T. V. Sostav, svojstva i pererabotka othodov vegetativnoj chasti topolya posle izvlecheniya ehkstraktivnyh veshchestv. Soobshchenie 1. Himicheskij sostav tverdyh i zhidkih othodov [Composition, properties and recycling of the vegetative part of a poplar after removing extractives. Message 1. Chemical composition of solid and liquid waste] // Himiya ras-titel'nogo syr'ya. 2012, no. 3. p. 59-65. (In Russ.)
5. Isaeva E. V., Ryazanova T. V. Lignouglevodnyj kompleks pochek topolya bal'zamicheskogo [Limnogeol-ogy complex buds of poplars] // Mezhdunarodnyj nauch-nyj institut "Education": ezhemes. nauch. zhurn. 2014, no. 6, ch. 2, pp. 144-147. (In Russ.)
© Исаева Е. В., Мамаева О. О., 2016
Урожай конидиоспор на различных субстратах вегетативной части тополя
Продолжительность культивирования,сутки Содержание КОЕ на 1 г субстрата
Субстрат I Субстрат II Субст рат III
Почки Листья Почки Листья Почки Листья
7 9,76 ■ 106 4,2 ■ 108 1,20 ■ 107 4,4 ■ 108 2,90 ■ 107 3,0 ■ 107
14 2,77 ■ 107 8,4 ■ 108 3,12 ■ 109 2,9 ■ 108 4,27 ■ 109 1,9 ■ 108
21 2,49 ■ 108 6,9 ■ 108 3,64 -109 2,6 ■ 108 4,35 ■ 109 2,0 ■ 108
