Главная » 2014»Июль»17 » Скачать Изучение возможности использования компактина в качестве биопестицида против фитопатогенов и получение высокопродуктивных бесплатно
03:44
Скачать Изучение возможности использования компактина в качестве биопестицида против фитопатогенов и получение высокопродуктивных бесплатно
Изучение возможности использования компактина в качестве биопестицида против фитопатогенов и получение высокопродуктивных штаммов гриба Penicillium citrinum - продуцента компактина
Диссертация
Автор: Украинцева, Светлана Николаевна
Название: Изучение возможности использования компактина в качестве биопестицида против фитопатогенов и получение высокопродуктивных штаммов гриба Penicillium citrinum - продуцента компактина
Справка: Украинцева, Светлана Николаевна. Изучение возможности использования компактина в качестве биопестицида против фитопатогенов и получение высокопродуктивных штаммов гриба Penicillium citrinum - продуцента компактина : диссертация кандидата биологических наук : 06.01.11 / Украинцева Светлана Николаевна; [Место защиты: Рос. гос. аграр. ун-т] Москва, 2008 111 c. : 61 08-3/316
Объем: 111 стр.
Информация: Москва, 2008
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
11 Возможность использования компактина — природного 10 ингибитора биосинтеза холестерина, в качестве биопестицида против фитопатогенов
111 Открытие первых представителей класса статинов — компактина и ловастатина
112 Физико-химические свойства компактина
12 Биосинтез стеринов
13 Биосинтетическая активность культур грибов и способы ее повышения
131 Фазы роста грибов
132 Питание и культивирование грибов
14 Мутагенез - метод получения высокопродуктивных 29 штаммов
141 Получение мутантов
142 Методы отбора мутантов с повышенным уровнем 34 продукции
Глава II МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
21 Материалы
22 Методы
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Глава III ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ КОМПАКТИНА НА
ФИТОПАТОГЕНЫ
31 Влияние предпосадочной обработки клубней картофеля компактином на развитие фитофтороза
32 Изучение фунгицидных свойств компактина
33 Влияние компактина на прорастание спор гриба Stagonospora nodorum
34 Изучение действия компактина на устойчивость пшеницы к возбудителю септориоза {St nodorum)
Изучение действия компактина на устойчивость пшеницы
35 61 к возбудителю ржавчины (Puccinia graminis)
36 Влияние компактина на устойчивость табака к вирусу табачной мозаики при искусственном заражении
37 Изучение действия компактина на устойчивость к грибу Alternaria longipes
38 Оценка действия компактина на устойчивость картофеля к Х-вирусу при искусственном заражении
Глава IV ПОВЫШЕНИЕ АКТИВНОСТИ ГРИБА
PENICILLIUM CITRINUM - ПРОДУЦЕНТА КОМПАКТИНА МЕТОДОМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ИНДУЦИРОВАННОГО МУТАГЕНЕЗА И ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ
41 Оптимизация ферментационной среды для мутанта 18-12
42 Оптимизация условий культивирования мутанта 18-12
43 Определение кривой выживаемости клеток мицелия гриба
P citrinum в зависимости от дозы мутагена
44 Влияние концентраций спор гриба в посевном материале на биосинтез компактина штаммом 20
45 Сравнение продуктивности штаммов 18-12, 20-01 и 21на исходной и оптимизированной средах
46 Оптимизация агаризованной среды
47 Сравнение методик экстракции с помощью этилацета и с использованием ацетона
Введение:
Современное сельское хозяйство характеризуется высокой степенью использования пестицидов. На сегодняшний день экологические нарушения, вызванные применением химических средств защиты растений, настолько велики, что все более острым становится вопрос о снижении количества используемых синтетических пестицидов. В качестве альтернативы или дополнения к химическим препаратам выступают биологические методы борьбы с фитопатогенными организмами (Груздев и др., 1980; Лутова и др. 1990).
Одним из направлений биологической защиты растений, является использование микроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности в качестве биопестицидов.
Изучение роли растительных стеринов для насекомых и оомицетов открыло путь к получению новых препаратов для борьбы с фитопатогенами и вредителями, действие которых заключается в изменении уровня биосинтеза стеринов. Насекомые, нематоды и оомицеты неспособны к самостоятельному синтезу стеринов. Эти организмы извлекают стерины из тканей растения-хозяина (Svoboda, Feldlaufter, 1991; Инге-Вечтомов, 1997). Было показано, что снижение содержания стеринов в растительных тканях приводит к повышению устойчивости растений к этим фитостеринзависимым организмам (Лутова и др., 1998).
Обработка клубней картофеля компактином приводила к защитному эффекту против фитопаразитических нематод (Romanenko et al., 2002).
Насекомые-фитофаги способны конвертировать растительные стерины в холестерин и другие стероиды, включая гормон линыси экдизон и экдистероиды. Отдельные реакции этих превращений высокоспецифичны для разных видов насекомых. Было показано, что снижение стеринов в пище оказывало негативное воздействие на насекомых, чье развитие зависит от фитостеринов (Ходжайова и др., 2000).
Нормальный рост и развитие оомицетов зависит от типа стеринов, так, наиболее эффективным индуктором споруляции у Phytophthora является |3-ситостерин. Было показано, что снижение содержания стеринов в растениях картофеля увеличивает устойчивость растений к Ph. infestans, уменьшение содержания стеринов у растений снижает их питательную ценность для оомицетов (Ходжайова и др., 2000).
Тесная зависимость насекомых и оомицетов от содержания стеринов в растениях является для них "ахиллесовой пятой". Нарушив эту зависимость, по образцу, происходящему в природе, можно ограничить возможности насекомых к размножению, не вызывая тотальное уничтожение вида.
Из всех известных ингибиторов биосинтеза стеринов наиболее эффективными и специфическими являются соединения, относящиеся к классу статинов. Статины являются продуктами вторичного метаболизма микробиологического синтеза и успешно используются в медицине как ингибиторы биосинтеза холестерина в качестве профилактического средства для лечения пациентов с повышенным содержанием холестерина в крови. В результате действия статинов блокируется связывание фермента З-окси-З-метилглутарил-КоА-редуктазы (ОМГКоА-редуктазы), катализирующего превращение ОМГКоА в мевалоновую кислоту, которая является предшественником стеринов (Endo et al., 1976). Вещества, относящиеся к группе статинов, различаются по эффективности воздействия на биосинтез стеринов. Среди наиболее изученных такие, как компактен, ловастатин и правастатин. Компактен - это природный ингибитор биосинтеза стеринов, относящийся к классу статинов. Продуцентом компактина является несовершенный гриб Penicillium citrinum (Thom).
Перечисленные факты дают основания для начала исследований влияния компактина на фитопатогены и изучения возможности разработки на основе компактина новых средств защиты растений от болезней.
Актуальность выбранного направления исследований обусловлена необходимостью разработки новых биопестицидов и создания соответствующих новых технологий их производства. Известные до сих пор технологии производства компактина слишком дорогостоящие, поскольку они разработаны для производства фармакологических препаратов. Для производства же средств защиты растений необходимо разработать более простые и дешевые технологии. Одним из путей снижения себестоимости целевого продукта является увеличение продуктивности штаммов-продуцентов при сохранении общих производственных затрат. В этой связи было актуально повысить продуктивность штамма гриба P. citrinum путем генетических изменений и оптимизации процессов ферментации.
Цели и задачи исследований. Целью данной работы было изучение влияния компактина на различные фитопатогены. А так же была поставлена цель существенного повышения продуктивности штаммов гриба P. citrinum -продуцентов компактина и разработка оптимальной методики глубинного культивирования вновь полученных мутантов-суперпродуцентов.
Основные задачи:
1. Изучение защитных свойств компактина с целью оценки возможности использования его для защиты растений от фитопатогенов.
2. Получение новых высокопродуктивных штаммов гриба P. citrinum методом индуцированного мутагенеза.
3. Оптимизация условий культивирования полученных мутантных штаммов P. citrinum на агаризованной питательной среде и в жидкой культуре.
Научная новизна исследований.
1. Впервые показаны защитные свойства компактина против грибных фитопатогенов.
2. Впервые показана способность компактина ингибировать у грибов биосинтез меланина.
3. Впервые показана антивирусная активность компактина в системах табак - вирус табачной мозаики (ВТМ), картофель - Х-вирус картофеля.
4. Впервые получен высокопродуктивный спорообразующий штамм гриба Penicillium citrinum, продуцирующий около 15 г/л компактина при глубинном культивировании в колбах.
5. Подобрана оптимальная питательная среда для глубинного культивирования нового высокопродуктивного мутанта.
Практическая значимость работы.
1. Полученные в ходе работы результаты могут быть использованы при создании фунгицидных препаратов на основе компактина для защиты растений против Stagonospora nodorum, Magnaporthe grisea, Cladosporium cucumerinum, Puccinia graminis и Alternaria longipes, a также против оомицета Phytophthora infestans. Показанные меланинингибирующие свойства компактина позволяют предположить что, полученные на основе компактина препараты будут обладать помимо контактного фунгицидного действия способностью подавлять патогенность грибов путем ингибирования меланиногенеза. *
2. Впервые показанная антивирусная активность компактина открывает возможность разработки вирулицидов против фитовирусов.
3. Полученный высокопродуктивный спорулирующий штамм гриба Р. citrinum, оптимизация питательной среды и условий культивирования для этого штамма послужили основой для разработатки полупромышленной технологии производства компактина.
Апробация работы и публикация результатов исследований.
Материалы диссертации были представлены: на Всероссийском совещании: "Современные системы защиты растений от болезней и перспективы использования достижений биотехнологии и генной инженерии", 16-18 июля 2003 года, на II и III Московских международных конгрессах «Биотехнология: состояние и перспективы развития», 10-14 ноября 2003 г. и 14-18 марта 2005 г. соответственно; на международной конференции "Наука и бизнес", «Поиск и использование новых биомолекул: биоразнобразие, окружающая среда, биомедицина», Пущино, 10-12 марта, 2004; на Третьей международной конференции из серии "Наука и бизнес", «Международное сотрудничество в биотехнологии: ожидания и реальность», Пущино, 19-21 июня, 2006 г.
По материалам диссертации опубликовано 8 работ. Объем и структура диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, включающей описание материалов, методов и результатов исследований, выводов, списка использованной литературы и
