Азотфиксациялаушы цианобактерия NOSTOC CALSICOLA – ның морфологиялық, физиологиялық, биохимиялық қасиеттерін зерттеу
КІРІСПЕ 3
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 Әдебиеттерге шолу 4
1.1 Цинобактериялар топтары 4
1.2 Азотфиксациялаушы цианобактериялар олардың биологиясы және таралуы 6
2 Материалдар мен зерттеу әдістері
2.1 Зерттеу объектiлерi 12
2.2 Цианбактерияларды жинау және анықтау 12
2.3 Цианобактерияларды бөлiп алу және өсiру 12
2.4 Цианобактериялардың кейбір түрлерін
өсiру жолдары 13
2.5 Штамдарды өсiру және биомасса алу
әдiстерi 14
2.6 Цианобактериялардың құрғақ биомассасын
анықтау 15
Зерттеу нәтижелері мен талқылаулар 16
3.1 Қызылорда обылысы Шиелі егістік алқабынан азотфиксациялаушы цианобактериялар таза дақылдарын бөліп алып, олардың морфологиялық және культуралдық қасиеттерін зерттеген нәтижелер 16
3.2 Цианобактерия . Nostoc calsicola дақылын лабораториялық микробиореакторда өсіріп, оның өсу динамикасы мен биомассасын анықтаған нәтижелері 23
3.3 Цианобактерия Nostoc calsicola . штамының бидай дақылдарының өсуіне әсері 25
ҚОРЫТЫНДЫ 29
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 30
ТҰЖЫРЫМ 32
РЕЗЮМЕ 32
SUMMARY 32
ҚОСЫМША 33
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 Әдебиеттерге шолу 4
1.1 Цинобактериялар топтары 4
1.2 Азотфиксациялаушы цианобактериялар олардың биологиясы және таралуы 6
2 Материалдар мен зерттеу әдістері
2.1 Зерттеу объектiлерi 12
2.2 Цианбактерияларды жинау және анықтау 12
2.3 Цианобактерияларды бөлiп алу және өсiру 12
2.4 Цианобактериялардың кейбір түрлерін
өсiру жолдары 13
2.5 Штамдарды өсiру және биомасса алу
әдiстерi 14
2.6 Цианобактериялардың құрғақ биомассасын
анықтау 15
Зерттеу нәтижелері мен талқылаулар 16
3.1 Қызылорда обылысы Шиелі егістік алқабынан азотфиксациялаушы цианобактериялар таза дақылдарын бөліп алып, олардың морфологиялық және культуралдық қасиеттерін зерттеген нәтижелер 16
3.2 Цианобактерия . Nostoc calsicola дақылын лабораториялық микробиореакторда өсіріп, оның өсу динамикасы мен биомассасын анықтаған нәтижелері 23
3.3 Цианобактерия Nostoc calsicola . штамының бидай дақылдарының өсуіне әсері 25
ҚОРЫТЫНДЫ 29
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 30
ТҰЖЫРЫМ 32
РЕЗЮМЕ 32
SUMMARY 32
ҚОСЫМША 33
Оксигенді фототрофты микроорганизмдердің үлкен бір тобы – цианобактериялар болып табылады. Цианобактериялар мофологиялық қасиеттеріне байланысты әртүрлі топтарды құрайды. Цианобактериялардың көптеген туыстары аудағы азотты фиксациялайтын қасиеттерімен ерекшеленеді. Бұл топ су тоғандары мен топырақтағы азот айналымына маңызды роль атқарады. Цианобактериялардың аудағы азотты сіңіретін алғаш F.E. Allison және H.J. Moriss -тар Nostoc muscorim- таза дақылында деректі анықтап көрсетті.
Қазіргі кезде әлемнің көптеген елдерінде азот сіңіруші цианобактерияларды егістік, күріш алқаптарының құнарлығын жоғарлатуға пайдаланып келеді [1].
Қазақстанда мұндай маңызды азот сіңіруші цианобактериялар өкілдерімен ешбір ғылыми зерттеулер жүргізілмей отыр. Елімізде құнарлығын жоғалтқан қаншама алқаптар игерілмей жатыр. Олардың құнарлығын жақсарту және ауыл шаруашылық өсімдіктерінің өнімділігін жоғарлатуда цианобактериялардың ролін маңызды деп қарастыруға болады.
Әлемнің көптеген елдерінде азотфиксациялаушы цианобактериялардың биологиялық тыңайтқыш шығарып алуға және де күріш алқаптарына азоттық тыңайтқыш ретінде пайдаланып келеді.
Соңғы жылдары цианобактериялар және жасыл микробалдырлармен ауылшаруашылық өсімдіктерінің тұқымдық дәнін өңдеу арқылы олардың өсуі мен өнімдерін жоғарлатқан деректер көп [2,3]. Осыған байланысты азотфиксациялайтын цианобактериялардың таза дақылдарын бөліп алып, оларды өсімдіктер өнімін жоғарлатуға пайдалану мүмкіншіліктерін қарастырдық.
Біздің зерттеу жұмысымыздың мақсаты ауадағы азотты сіңіруші цианобактериялардың жаңа түрлерін бөліп алып, морфологиялық және физиологиялық қасиеттерін зерттей отырып оларды бидай дақылдарының өсуіне әсерін зерттеу болып табылады. Мақсатқа жету үшін зерттеу жұмыcымызға төмендегідей міндеттерді қойдық:
1. Қызылорда обылысы Шиелі күріш алқабынан азотфиксациялаушы цианобактериялардың таза дақылдарын бөліп алып, олардың түрлік құрамын анықтау
2. Бөліп алған цианобактериялар дақылдарының морфологиялық және культуралық қасиеттерін зерттеу
3. Азотфиксациялаушы цианобактерия дақылдарын лабораториялық жағдайда өсіріп, олардың клеткаларының өсу динамикасы мен биомасса жиналуына зерттеу жүргізу
4. Азотфиксациялаушы цианобактерия - Nostoc calsicola штамының бидайдың тұқымдық дәнінінің өсіп дамуына әсерін зерттеу
Қазіргі кезде әлемнің көптеген елдерінде азот сіңіруші цианобактерияларды егістік, күріш алқаптарының құнарлығын жоғарлатуға пайдаланып келеді [1].
Қазақстанда мұндай маңызды азот сіңіруші цианобактериялар өкілдерімен ешбір ғылыми зерттеулер жүргізілмей отыр. Елімізде құнарлығын жоғалтқан қаншама алқаптар игерілмей жатыр. Олардың құнарлығын жақсарту және ауыл шаруашылық өсімдіктерінің өнімділігін жоғарлатуда цианобактериялардың ролін маңызды деп қарастыруға болады.
Әлемнің көптеген елдерінде азотфиксациялаушы цианобактериялардың биологиялық тыңайтқыш шығарып алуға және де күріш алқаптарына азоттық тыңайтқыш ретінде пайдаланып келеді.
Соңғы жылдары цианобактериялар және жасыл микробалдырлармен ауылшаруашылық өсімдіктерінің тұқымдық дәнін өңдеу арқылы олардың өсуі мен өнімдерін жоғарлатқан деректер көп [2,3]. Осыған байланысты азотфиксациялайтын цианобактериялардың таза дақылдарын бөліп алып, оларды өсімдіктер өнімін жоғарлатуға пайдалану мүмкіншіліктерін қарастырдық.
Біздің зерттеу жұмысымыздың мақсаты ауадағы азотты сіңіруші цианобактериялардың жаңа түрлерін бөліп алып, морфологиялық және физиологиялық қасиеттерін зерттей отырып оларды бидай дақылдарының өсуіне әсерін зерттеу болып табылады. Мақсатқа жету үшін зерттеу жұмыcымызға төмендегідей міндеттерді қойдық:
1. Қызылорда обылысы Шиелі күріш алқабынан азотфиксациялаушы цианобактериялардың таза дақылдарын бөліп алып, олардың түрлік құрамын анықтау
2. Бөліп алған цианобактериялар дақылдарының морфологиялық және культуралық қасиеттерін зерттеу
3. Азотфиксациялаушы цианобактерия дақылдарын лабораториялық жағдайда өсіріп, олардың клеткаларының өсу динамикасы мен биомасса жиналуына зерттеу жүргізу
4. Азотфиксациялаушы цианобактерия - Nostoc calsicola штамының бидайдың тұқымдық дәнінінің өсіп дамуына әсерін зерттеу
1. ШтинаЭ.А. Распространение азотофиксирующих синезеленых водорослей в почвах СССР и их рольв накоплении азота //Новое в изучении биологической фиксации азота. –М:Наука, 1971. –С.183-190.
2. Кучкарова М.А.; Покровская Н.Н. Действие гербицидов на альгофлору рисовых полей№ -Ташкент: ФАН, 1981.-120.
3. Панкратова Е. М., Мезенцева Г.В., Значение синезеленых водорослей (цианобактерий) в круговорте азота в почвах умеренной зоны//Бюл.ВНИИ с.-х. Микробиологии. -1985. -№42.-С.48-51
4. Гусев М.В., Никитина К.А. Цианобактерии. – М.: Наука, 1979. – 320 с.
5. Кондратьева Н.В., Кордюм Е.Л., Масюк Н.П. Строение водорослей // Водоросли справочник. К.: Наука думка. 1969.С.18-39
6. Водоросли // Справ. Киев. 1969. N. 605. С.1-25.
7. ”Актуальные проблемы современной альгологии” Наука Думка К.: 1987. С. 2087.
8. Громов Б.В. Ультраструктура сине-зеленых водореслей. Л.: Наука. 1976. С. 120.
9. Саут Р., Уиттик А. Основы альгологии. М.Мир. 1990.С.449.
10. Горюнова С.В., и др. Синезеленые водоросли.М.: Наука. 1969.228 с.
11. Андреева Н.А. Азотфиксирующие цианобактерии ризосферы риса6 выращиваемого бессменно и в севообороте // Бюл. Всесоюз. НИИ с.-х. микробиологии -1985. -42. – С. 37-40.
12. Баев А.А. Золотников К.М. Биологическая фиксация азота и гентическая инженерия // Биотехнология. –М.: Наука, 1984. –С. 217-223.
13. Горюнова С.В. О возможности применения азотофиксирующих синезеленых водорослей для повышения урожайности рисовых полей // Успехи микробиол. - 1971. - Т. 7, - С. 195-207.
14. Болышев Н.Н. Водоросли и их роль в образовании почв. –М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1968. -83с.
15. Ватанабе А. Синезеленые водоросли в качестве фиксаторов азота //IX Междунар. Конгр. по микробиологии. – М., 1966. –С. 58-64.
16. Вахрушев А.С. Полевой метод определения азотфиксации синезеленых водорослей с помощью 15N : Автореф. дис. … канд. биол. наук. –М., 1974. -20С.
17. Голлербах М.М., Штина Э.А. Почвенные водоросли. –Л.: Наука, 1969. -227с.
18. Журкина В.В. Водоросли рисовых полей Дальновосточной рисовой опытной станции // Вопр. Сел. и лес. Хоз-ва Дального Востока. -1956. -№1. – С. 71-74.
19. Шаркань П. Сельское хозяйство будущего. М.: Колос, 1975. - 264 с.
20. Калининская Т.А., Панкратова Е. М., Хохлова В. Ф. Усвоение молекулярного азота цианобактериями, не образующими гетероцист // Микробиология. -1981. -50, №3. –С.550-555.
21. Дзержинская И.С. Альгобактериальные аспекты интенсификации биогидрохимического круговорота в техногенных экосистемах. Автореф. ...док. биол.наук. М., 1993, 25 с
22. Балашова Н.Б., Никитина Н.В. Водоросли. Ленинград, 1989, С. 120. Ильичев В.Н., Коршунов Н.А. Состояние плодородия почв севера Омской области и пути его повышения / Природа, природопользование и природообустройство Омского Прииртышья. – Омск: Курьер, 2001. – С. 150-152.
23. Заядан Б.К., Фототрофты микроорганизмдер биотехнологиясы. –Павлодар, 2010.-432бет
24. Заядан Б.К., Экологическая биотехнология фототрофных микроорганизмов, Алматы, 2011, -368с.
25. Анисимов О.А., Альбицкая О.Н., Горюнова О.А. Перспективы прмышленного автротрофного культивирования и промышленного использования почвенных водорослей. – М.: Наука, 1972. - С. 268-275.
26. Ветрова З.В., Царенко П.М., Виноградова О.Н., Юнгер В.П. Экология и распространение водорослей. - Киев: Наука думка, 1989. - С. 107-129.
27. Сиренко Л.А. и др. Методы физиолого-биохимического исследование водорослей в гидробиологической практике. - Киев. Наука думка, 1975.
28. Кастиского Г.И., Полянцева В.А. Руководство к практикуму по физиологиии: Учеб. пособие. - М.: Медицина, 1988. – 288 с.
29. Музафаров А.М., Эргашев А.Э., Халилов С.Х. Определитель сине-зеленых водорослей Средней Азии. – Ташкент: Фан, 1988. - Т.2, - С. 406-815.
30. Голлербах М.М. Определитель пресноводных водорослей СССР. Том 1-14. Москва-Ленинград Издание с !954 по 1984гг.
31. Музафаров А.М., Эргашев А.Э., Халилов С. Определитель сине-зеленых водорослей Средней Азии, Ташкент, 1987, Òîì1-3.
32. Кондратьева Н.В., Вассер С.П., Масюк Н.П. Принципы и методы систематика водорослей. Вопросы номенклатуры. // Водоросли-справочник.К.: Наука думка.1989.С. 18-39.
33. Сиренко Л.А. и др. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. Киев.: Наук. думка, 1975, 255 с.
34. Горюнова С.В. В: Методы изучения и практическое использования почвенных водорослей. – Киров. - 1972. - 8 с.
35. Егоров Н.С. Практикум по микробиологии. Уч. пособие. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. - 307 с.
36. Заядан Б.К., Өнерхан Г., Микробалдырлардың таза дақылдарын бөліп алу және оларды белсенді өсіру тәсілдері, 2008
2. Кучкарова М.А.; Покровская Н.Н. Действие гербицидов на альгофлору рисовых полей№ -Ташкент: ФАН, 1981.-120.
3. Панкратова Е. М., Мезенцева Г.В., Значение синезеленых водорослей (цианобактерий) в круговорте азота в почвах умеренной зоны//Бюл.ВНИИ с.-х. Микробиологии. -1985. -№42.-С.48-51
4. Гусев М.В., Никитина К.А. Цианобактерии. – М.: Наука, 1979. – 320 с.
5. Кондратьева Н.В., Кордюм Е.Л., Масюк Н.П. Строение водорослей // Водоросли справочник. К.: Наука думка. 1969.С.18-39
6. Водоросли // Справ. Киев. 1969. N. 605. С.1-25.
7. ”Актуальные проблемы современной альгологии” Наука Думка К.: 1987. С. 2087.
8. Громов Б.В. Ультраструктура сине-зеленых водореслей. Л.: Наука. 1976. С. 120.
9. Саут Р., Уиттик А. Основы альгологии. М.Мир. 1990.С.449.
10. Горюнова С.В., и др. Синезеленые водоросли.М.: Наука. 1969.228 с.
11. Андреева Н.А. Азотфиксирующие цианобактерии ризосферы риса6 выращиваемого бессменно и в севообороте // Бюл. Всесоюз. НИИ с.-х. микробиологии -1985. -42. – С. 37-40.
12. Баев А.А. Золотников К.М. Биологическая фиксация азота и гентическая инженерия // Биотехнология. –М.: Наука, 1984. –С. 217-223.
13. Горюнова С.В. О возможности применения азотофиксирующих синезеленых водорослей для повышения урожайности рисовых полей // Успехи микробиол. - 1971. - Т. 7, - С. 195-207.
14. Болышев Н.Н. Водоросли и их роль в образовании почв. –М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1968. -83с.
15. Ватанабе А. Синезеленые водоросли в качестве фиксаторов азота //IX Междунар. Конгр. по микробиологии. – М., 1966. –С. 58-64.
16. Вахрушев А.С. Полевой метод определения азотфиксации синезеленых водорослей с помощью 15N : Автореф. дис. … канд. биол. наук. –М., 1974. -20С.
17. Голлербах М.М., Штина Э.А. Почвенные водоросли. –Л.: Наука, 1969. -227с.
18. Журкина В.В. Водоросли рисовых полей Дальновосточной рисовой опытной станции // Вопр. Сел. и лес. Хоз-ва Дального Востока. -1956. -№1. – С. 71-74.
19. Шаркань П. Сельское хозяйство будущего. М.: Колос, 1975. - 264 с.
20. Калининская Т.А., Панкратова Е. М., Хохлова В. Ф. Усвоение молекулярного азота цианобактериями, не образующими гетероцист // Микробиология. -1981. -50, №3. –С.550-555.
21. Дзержинская И.С. Альгобактериальные аспекты интенсификации биогидрохимического круговорота в техногенных экосистемах. Автореф. ...док. биол.наук. М., 1993, 25 с
22. Балашова Н.Б., Никитина Н.В. Водоросли. Ленинград, 1989, С. 120. Ильичев В.Н., Коршунов Н.А. Состояние плодородия почв севера Омской области и пути его повышения / Природа, природопользование и природообустройство Омского Прииртышья. – Омск: Курьер, 2001. – С. 150-152.
23. Заядан Б.К., Фототрофты микроорганизмдер биотехнологиясы. –Павлодар, 2010.-432бет
24. Заядан Б.К., Экологическая биотехнология фототрофных микроорганизмов, Алматы, 2011, -368с.
25. Анисимов О.А., Альбицкая О.Н., Горюнова О.А. Перспективы прмышленного автротрофного культивирования и промышленного использования почвенных водорослей. – М.: Наука, 1972. - С. 268-275.
26. Ветрова З.В., Царенко П.М., Виноградова О.Н., Юнгер В.П. Экология и распространение водорослей. - Киев: Наука думка, 1989. - С. 107-129.
27. Сиренко Л.А. и др. Методы физиолого-биохимического исследование водорослей в гидробиологической практике. - Киев. Наука думка, 1975.
28. Кастиского Г.И., Полянцева В.А. Руководство к практикуму по физиологиии: Учеб. пособие. - М.: Медицина, 1988. – 288 с.
29. Музафаров А.М., Эргашев А.Э., Халилов С.Х. Определитель сине-зеленых водорослей Средней Азии. – Ташкент: Фан, 1988. - Т.2, - С. 406-815.
30. Голлербах М.М. Определитель пресноводных водорослей СССР. Том 1-14. Москва-Ленинград Издание с !954 по 1984гг.
31. Музафаров А.М., Эргашев А.Э., Халилов С. Определитель сине-зеленых водорослей Средней Азии, Ташкент, 1987, Òîì1-3.
32. Кондратьева Н.В., Вассер С.П., Масюк Н.П. Принципы и методы систематика водорослей. Вопросы номенклатуры. // Водоросли-справочник.К.: Наука думка.1989.С. 18-39.
33. Сиренко Л.А. и др. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. Киев.: Наук. думка, 1975, 255 с.
34. Горюнова С.В. В: Методы изучения и практическое использования почвенных водорослей. – Киров. - 1972. - 8 с.
35. Егоров Н.С. Практикум по микробиологии. Уч. пособие. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. - 307 с.
36. Заядан Б.К., Өнерхан Г., Микробалдырлардың таза дақылдарын бөліп алу және оларды белсенді өсіру тәсілдері, 2008
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университетi
Биология факультетi
Микробиология кафедрасы
БІТІРУ ЖҰМЫСЫ
Тақырыбы:
Азотфиксациялаушы цианобактерия
Nostoc calsicola – ның морфологиялық, физиологиялық, биохимиялық
қасиеттерін зерттеу
050701 - Биотехнология мамандығы бойынша
Алматы, 2011
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университетi
Биология факультетi
Микробиология кафедрасы
Қорғауға жіберілді:
Микробиология кафедрасының
меңгерушісі, б.ғ.д., профессор –––––––––––––––––––– Мұқашева Т.Д.
___________2011 (күні, қолы)
050701 - Биотехнология мамандығы бойынша
БІТІРУ ЖҰМЫСЫ
Тақырыбы: Азотфиксациялаушы цианобактерия
Nostoc calsicola – ның морфологиялық, физиологиялық, биохимиялық
қасиеттерін зерттеу
Орындаған:
Дүйсеқұлова Р.М.
4 курс студентi (күні, қолы)
Ғылыми жетекші: __________________________Заядан Б.К.
б.ғ.д., профессор (күні, қолы)
Норма бақылаушы: __________________________ Бектилеуова Н.К.
(күні, қолы)
Алматы, 2011
Реферат
Бітіру жұмысы 34 бет, 17 сурет, 2-кесте , 35 әдебиеттен тұрады.
Негiзгi сөздер: Цианобактериялар, азотфиксациялаушы цианобактериялар,
оттегін биологиялық пайдалану, су экожүйесі, микробиореактор
Бітіру жұмысында Қызылорда обылысы Шиелі егістік алқабынан
цианобактериялардың Spirulina majior, Phormidium sp., Scytonema ocellatu,
Tolypothrix tenuis, Nostoc calsicola дақылдары бөлiнiп алынып олардың
түрлік құрамы анықталды. Бұл дақылдардың морфологиялық және культуралық
қасиеттері зерттелді.
Цианобактерия Nostoc calsicola -ның Anabaena variabilis культурасымен
салыстырғанда лабораториялық қондырғыда белсенді өсетіні анықталды.
Бидайдың тұқымдық дәнін егуден бұрын азотфиксациялаушы цианобактерия -
Nostoc calsicola штамы суспензиясымен өңдегенде олардың өсуі бақылауға
салыстырғанда 14% -ке артады және өсіп шыққан бидай сабақтарының биіктігі 3
см-ге биік болатыны анықталды.
МАЗМҰНЫ
Кіріспе 3
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 4
1 Әдебиеттерге шолу
Цинобактериялар топтары 4
1.2 Азотфиксациялаушы цианобактериялар олардың биологиясы6
және таралуы
2 Материалдар мен зерттеу әдістері 12
2.1 Зерттеу объектiлерi
2.2 Цианбактерияларды жинау және анықтау 12
2.3 Цианобактерияларды бөлiп алу және өсiру 12
Цианобактериялардың кейбір түрлерін 13
өсiру жолдары
Штамдарды өсiру және биомасса алу 14
әдiстерi
Цианобактериялардың құрғақ биомассасын 15
анықтау
Зерттеу нәтижелері мен талқылаулар 16
3.1 Қызылорда обылысы Шиелі егістік алқабынан 16
азотфиксациялаушы цианобактериялар таза дақылдарын бөліп
алып, олардың морфологиялық және культуралдық қасиеттерін
зерттеген нәтижелер
3.2 Цианобактерия – Nostoc calsicola дақылын 23
лабораториялық микробиореакторда өсіріп, оның өсу
динамикасы мен биомассасын анықтаған нәтижелері
3.3 Цианобактерия Nostoc calsicola – штамының бидай 25
дақылдарының өсуіне әсері
ҚОРЫТЫНДЫ 29
Пайдаланылған Әдебиеттер тізімі 30
ТҰЖЫРЫМ 32
РЕЗЮМЕ 32
SUMMARY 32
ҚОСЫМША 33
КІРІСПЕ
Оксигенді фототрофты микроорганизмдердің үлкен бір тобы –
цианобактериялар болып табылады. Цианобактериялар мофологиялық қасиеттеріне
байланысты әртүрлі топтарды құрайды. Цианобактериялардың көптеген туыстары
аудағы азотты фиксациялайтын қасиеттерімен ерекшеленеді. Бұл топ су
тоғандары мен топырақтағы азот айналымына маңызды роль атқарады.
Цианобактериялардың аудағы азотты сіңіретін алғаш F.E. Allison және H.J.
Moriss -тар Nostoc muscorim- таза дақылында деректі анықтап көрсетті.
Қазіргі кезде әлемнің көптеген елдерінде азот сіңіруші
цианобактерияларды егістік, күріш алқаптарының құнарлығын жоғарлатуға
пайдаланып келеді [1].
Қазақстанда мұндай маңызды азот сіңіруші цианобактериялар өкілдерімен
ешбір ғылыми зерттеулер жүргізілмей отыр. Елімізде құнарлығын жоғалтқан
қаншама алқаптар игерілмей жатыр. Олардың құнарлығын жақсарту және ауыл
шаруашылық өсімдіктерінің өнімділігін жоғарлатуда цианобактериялардың ролін
маңызды деп қарастыруға болады.
Әлемнің көптеген елдерінде азотфиксациялаушы цианобактериялардың
биологиялық тыңайтқыш шығарып алуға және де күріш алқаптарына азоттық
тыңайтқыш ретінде пайдаланып келеді.
Соңғы жылдары цианобактериялар және жасыл микробалдырлармен
ауылшаруашылық өсімдіктерінің тұқымдық дәнін өңдеу арқылы олардың өсуі мен
өнімдерін жоғарлатқан деректер көп [2,3]. Осыған байланысты
азотфиксациялайтын цианобактериялардың таза дақылдарын бөліп алып, оларды
өсімдіктер өнімін жоғарлатуға пайдалану мүмкіншіліктерін қарастырдық.
Біздің зерттеу жұмысымыздың мақсаты ауадағы азотты сіңіруші
цианобактериялардың жаңа түрлерін бөліп алып, морфологиялық және
физиологиялық қасиеттерін зерттей отырып оларды бидай дақылдарының өсуіне
әсерін зерттеу болып табылады. Мақсатқа жету үшін зерттеу жұмыcымызға
төмендегідей міндеттерді қойдық:
1. Қызылорда обылысы Шиелі күріш алқабынан азотфиксациялаушы
цианобактериялардың таза дақылдарын бөліп алып, олардың түрлік құрамын
анықтау
2. Бөліп алған цианобактериялар дақылдарының морфологиялық және
культуралық қасиеттерін зерттеу
3. Азотфиксациялаушы цианобактерия дақылдарын лабораториялық жағдайда
өсіріп, олардың клеткаларының өсу динамикасы мен биомасса жиналуына
зерттеу жүргізу
4. Азотфиксациялаушы цианобактерия - Nostoc calsicola штамының бидайдың
тұқымдық дәнінінің өсіп дамуына әсерін зерттеу
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 Әдебиеттерге шолу
1.1 Цинобактериялар топтары
Балдырлар өте ерте кезде пайда болған про – және эукариотты, органикалық
заттарды синтездейтін организмдер қатарына жатады [4].
Көп жылдар бойы цианобкатерияларды төменгі өсімдіктер қатарына, көк-
жасыл балдырларға жатқызып келді.
1960 жылдары Р.Стейнер “көк – жасыл балдырлар” терминінің орнына
“цианобактерия” деп атауды ұсынды [5].
Цианобактерия морфологиялық жағынан әр түрлі топқа жататын, грам
теріс эубактериялар.Оларға бір клеткалы, қауымды және көп клеткалы жіп
тәрізді организмдержатады. Талшықты қозғалыс органдары болмайды, алайда
шырындарының болуына байланысты сырғый қозғалып отырады. Көп клеткалы
немесе трихромды түрлері жіпше тәріздес, жіпшелері қарапайым немесе
тармақталған. Кейбір цианобактериялар тіршілік барысында арнайы клетка
немесе жіпше түзеді, ол оның көбеюіне (гормогонды), қауіпті жағдайда
қорғануына (спора, акинет) немесе азот фиксациялауда (гетероцистер) маңызы
зор. Көбеюі бинарлы, бүршіктеніп немесе көптеп бөліну арқылы болады.
Жіпшелі түрлері трихомдарының үзілуімен немесе гормогонды көбейеді[6].
Цианобактериялар прокариотты бактериялардың ең бір үлкен тобына
(1500-ден астам түрі белгілі) жатады. Цианобактерилардың құрамында көп
мөлшерде белоктан басқа, Виноградованың (1965) зерттеулеріне қарағанды
калориялығы жағынан диатомды балдырдан екі есе артық және көп мөлшерде
каротиноидтар болатындығы анықталды. Цианобактериялар – барлық континентте,
топырақта, тұщы, ащы суда, құрлықта кең тараған. Көптеген түрлерінің азотты
фиксациялауға қабілеті бар. Цианобактериялардың пигменттерінің құрамы
жағынан басқа балдырларға қарағанда ерекше. Клетка құрамынан отыз шақты
пигмент табылған. Оларда хлорофил а және фикобилин ғана болады.
Цианобактериялардың бес негізгі морфологиялық белгілері әр түрлі
таксономиялық топ асты қатарларға бөлінеді [7].
Көптеген зерттеушiлер морфологиялық қасиеттерiне қарай Cyanophyta -ны
қатар, бөлiм және кластар дәрежесiн бере отырып үш үлкен топқа бөлген [8].
Қазiргi уақыттағы морфологиялық белгiлерге және ботаникалық кодтың
критериялары негiзiнде жасалынған Cyanophyta-ның систематикасы келеседі.
Chroococceae класы – хроококкалар – бiрклеткалы және колониялды,
бекiтiлмеген формалы, 28 туыстан тұрады, олардың iшiнде ең танымалдары –
Synechocystis, Synechococcus, Microcystis, Aphanothece, Aphanocapsa,
Gloeocapsa. Планококтар және споралар кездеседi. Эндоспоралар, экзоспоралар
және гетероцисталар жоқ.
Chamaesiphoneae класы – хамесифондылар. Тек бiрiккен бiр клеткалы,
колониалды және жiпше тәрiздi формалардан тұрады. Жiпше тәрiздi формалар
жiпшелерi жиi түрге бүйiрлiк жақтарымен бiрiгiп кеткен қабаттар түзуi
мүмкiн. Плазмодесмалар, гетероцисталар, гормогониялар жоқ.
Клеткалар жiпшелерде тек қана шырышпен байланысқан. Осылайша, бұл
класс клеткалар арасындағы қарапайым қарым-қатынасты жүзеге асыратын және
маманданған диффереренциацияланған клеткалар қалыптаспаған организмдерден
тұрады.
Эндо- және экзоспорлар бар. Физиологиялық жағынан мүлдем зерттелмеген.
Сирек кездеседi. Келесi қатарларға бөлiнедi: Pleurocaosales, Dermocarpales,
Siphonematales, Endonematales.
Станиермен ұсынылған классификация бойынша бұл класстың өкiлi
Chamaesiphon-ды бүршектену арқылы көбеетiн басқа да цианобактериялар сияқты
Chroococcacean тобына жатқызған жөн.
Сонымен қатар көбеудiң ерекше түрiмен сипатталатын басқа формалар
Pleurocaosalen тобына жатқызылған. Көбеудiң бұл түрiне аналық клетка тез
бөлiнiп және оның iшiнде фикологиялық әдебиеттерде ерте эндоспоралар деп
аталған өте ұсақ диаметрi 12-4 мкм баеоцит клеткаларының жинақталуы тән.
Бұл топтың Dermocarpa, Dermocarpella, Myxosapcina және Pleurocapsa
туыстарында бұндай бөлiну барысында клетка қабығының тек қана
пептидоглюканды және сыртқы қабаты ғана синтезделiнедi, ал сыртқы
фибриллярлы қабат болмайды. Бұл өкiлдердiң баеоциттерi аналық клеткадан
босап шыққаннан кейiн қысқа уақыт мерзiмiнде қозғалмалы болып келедi.
Xenococcus және Chroococcidiopsis туыстарында фибриллярлы қабат түзiлiп,
баеоциттер қозғалмайды. Олардың саны анықталмаған – 4 тен 1000 дейiн.
Hormogoneae класы – гормогониялылар. Жiп тәрiздi көп клеткалы
формалардан тұрады. Клеткалар плазмодесмамен байланысқан және трихомалар
және жiпшелер түзедi. Көбею жиi түрде гормогониялармен жүредi. Класс бес
қатарға бөлiнедi [9].
1. Stigonematales – стигонемалылар. Нағыз бұтақтану. Жiпшелер
колонияларды құрайтын трихомаларға байланысқан. Hapalosiphon,
Fiacherella, Stigonema өкiлдерi ең көп зерттелiнген. Споралар, жиi
түрде интерккалярлы гетероцисталар түзедi. Негiзгi жiпшелердiң және
бұтақтардың клеткалары морфологиялары жағынан өте қатты
ерекшелiнедi.Бұл топ үшiн негiзгi жiпшелердiң екi немесе үш бағытта
бөлiнуi тән.
2. Mastigocladales – мастигокладовалықтар. V тәрiздi бұтақтану. Бiр
түр – Mastigocladus laminosus– ыстық су көздерiнiң жақсы зерттелген
тiршiлiк етушiлер.
3. Diplonematales – диплонемалылар. Жалған бұтақтану. Екi түрлi
жiпшелер: кейбiр бөлiктерiмен субстратқа жанасатын цилиндр тәрiздi
трихомалар, жуан жiпшелер байланған трихомаларымен. Аз
зерттелiнген. ?ңгiрлер мен жартастарда өседi.
4. Nostocales – ностококкалылар. Бұтақтанбайтын немесе жалған
бұтақтану. Бiр түрлерде трихомалар симметриялы және басқаларда –
ассиметриялы болуы мүмкiн. Гетероцисталар терминальдi немесе
интеркалярлы. Қатар 22 туыстан және түрлердiң көп санынан тұрады.
Ең көп зерттелген: Nostoc, Amorphonostoc, Stratonostoc, Anabaena,
Anabeanopsis, Cylindrospermum, Aphanisomenon, Nodularia,
Scytonema, Tolypothrix, Calothrix, Gloeotrichia, Microchaete.
Спорлар және гетероцисталар бар, алайда олар сирек кездеседi. Жалған
бұтақтану Scytonema, Tolipothrix, Rivularia, Gloetrichia және Calotrix.
Көптеген авторлар гетероцисталар түзетiн цианобактериялар туыстарын
арнайы топтарға бiрiктiредi және носток тәрiздiлерге, стигонемалылар және
ревуляриялылар деп бөлген. Соңғылары жiпше клеткаларын түзетiн
трихомалардың анық көрiнетiн полярлығымен ерекшелiнедi. Гетероцисталар
әрқашан базальдi клеткадан түзiледi.
5. Oscillatoriales – осциллаториялылар. Гетероцисталар жоқ. Қатар 29
туыстан, көптеген түрлерден тұрады. Олардың iшiнде ең көп зерттелiнгендерi:
Oscillatoria, Phormidium, Lyngbya, Plectonema, Schisothrix, Hammotoidea.
Станиердiң пiкiрi бойынша, осциллаториялыларды арнайы топқа бөлуге
болады, оны өз алдына екi топқа бөледi. Олардың бiреуiне Spirulina,
Oscillatoria, Pseudoanabaena, ал басқасына – Phormidium, Lyngbya,
Plectonema-ны жатқызады.
Осциллаторлықтар қатары- Oscillatoriales
Қатар жіпшелі гомоцитті пішінді топтастырады.Өкіл ретінде
осциллатория туысы бола алады.Оның түрлері жиі түрде ылғалды топырақты,
суасты заттарды бүркеп тұратын,немесе ағынсыз сулардың бетінде қалың тері
сияқты қалқып жүретін көк-жасыл қабық түзеді.Осциллаторияның ұзын жіпшелері
біркелкі цилиндр тәрізді клеткалардан тұрады, тек ұштары ғана формасы
бойынша басқалардан өзгеше болу мүмкін.Өсу клеткалардың көлденеңінен бөліну
нәтижесінде жүреді.Жіпшелер ерекше өзгеріп отыратын қозғалыс жасайды.Көбею
процесі жаңа жіпшелерге өсіп кететін,қозғалмалы гормогониялар арқылы
жүреді.
Тропикалық теңіздердің планктондарында таралған триходесмиум туысы
(Trichodesmium) осциллаториядан параллель орналасқан жіпшелері будаға
жиналуымен өзгеше болады.Жіпнелері дұрыс орамға жинақталған Спирулина туысы
осциллаторияға өте жақын. Спирулинаның кейбір түрлері, мысалы Spirulina
maxima,көп мөлмерде протеиндерден тұрады(құрғақ массаның 60-68%) және ерте
уақыттан бері Африканың кейбір аймақтарының тұғындарымен тағамретінде
қолданылады.Соңғы жылдары бірқатар елдерде, сонымен қатар Ресейде
спирулинаның түрлерін жаппай өсіру сұрақтарымен айланысуды бастады.Лингбия
туысында (Lyngbya) осциллаторияда сияқты құрылысты [10].
1.2 Азотфиксациялаушы цианобактериялар олардың биологиясы және таралуы
Цианобактериялар метаболизмінің ерекшеліктері, ылғалдылық пен
температура тербелістеріне, шамадан тыс жарыққа, тұздылыққа тұрақтылық және
т.б. олардың әлемнің барлық региондарының әртүрлі экологиялық қуыста кең
таралуын шартты болып келеді.
G.H.Schwabe бойынша, цианобактериялар жарықты қолдану қатысында кең
өзгерістерге қабілетті фототрофты организмдердің ең кең тобы болып табылады
[11]. Олар қараңғы үңгірлерде, судағы әр түрлі қатты субстраттарда, жоғары
таулардың (высокогорий) жардағы (наскальные) биотоптарда тіршілік етеді.
Бұл қасиет, мүмкін осы топтың филогенетикалық ежелгілігімен (древностью)
және метаболизм эволюциясымен байланысты. Тіпті Mastigocladus laminosus
сияқты маманданған (узкоспециализированный) түрге жарықтандыру шарттары
шектеуші фактор болып табылмайды. Биогеографиялық және экологиялық
белгілері бойынша бұл түр филогенетикалық өте ескі және таралу сипаты
бойынша кәдімгі космополит болып табылады [12].
Цианобактериялар алғаш рет суқоймалардан бөлініп алынды және ұзақ уақыт
көк жасыл балдырлар ретінде зерттеліп жүрді. Су ортасы оларға қолайлы және
табиғи тіршілік ету жері болып табылады. Олар теңіз биоценоздарында және
әсіресе әртүрлі континентальді ақпайтын (стоячие) және ағынды суқоймаларда:
өзендерде, тоғандарда, сазды, жерлерде және т.б. кең тараған. Бұл
организмдер суық және ыстық бұлақтарда, тұзды және тұщы, таза және
ластанған суқоймаларда кездеседі.
Суқоймаларда әр түрлі туыстарымен және түрлерімен берілген
(представлены) цианобактериялардың планктонды формалары кеңінен тараған
[13]. Тұщы су планктоны өзінің шығу тегі бойынша космополитті, себебі
жердегі ежелгі құрамдастықтардың бірі болып табылады. Көптеген планктонды
формалар, мүмкін мұз дәуірлерінен де үлкен шығар – континентальді
суқоймаларда қоныстану кезінде олар шегініп бара жатқан мұздар артынан
жүріп отырды және жаңа өзгеріп жатқан жағдайларға бейімделді.
Қоректік заттардың көп болуы, қолайлы климаттық жағдайлар
цианобактериялардың қоңыржай және жылы климат белдеулерінде жаппай дамуының
басты алғы шарты болып табылады. Көптеген цианобактериялар, суқоймаларда
қарқынды дамып, олардың гүлдеуін туғызады [14].
Жылдар бойынша гүлдеу қарқындылығы сол бір суқоймада қатты тербеледі.
Бірақ цианобактериялардың маусымдық даму динамикасы әртүрлі географиялық
зоналар суқоймаларында бірдей. Цианобактериялардың вегетациясы жазғы
стагнацияның орнығуымен басталады. Олар мамыр-маусымда пайда болады, бірақ
гүлдеу шілдеден басталады – жылдың ең жылы периодында және қыркүйекте-
қазанда күзгі суықтардың және штормдық ауа райының басталуымен аяқталады.
Цианобактериялар, температурасы сырт ортаға тәуелсіз, термальді
бұлақтарда қарқынды дамиды. Олар жылы және ыстық бұлақтарда және жоғары
температуралы суқоймаларда – 30-дан 80°С дейін (гидротермофитон) кең
тараған. Берілген экологиялық жағдайларда келесі түрлер кездеседі:
Mastigocladus laminosus, Fischera thermalis (Fischerella туысы), Calothrix
thermalis, Phormidium laminosum, Schizothrix calcicola, Synechococcus
aeruginosa, Oscillatoria angustissima, Spirulina subtilissima, Hapalosiphon
major. Mastigocladus laminosus және Phormidium laminosum космополитті болып
табылады, олар әртүрлі географиялық зоналардың ыстық бұлақтарында кездеседі
(Солтүстік Америка, Еуропа, Африка, Азор аралдары, Жаңа Зеландия). Қолған
түрлері белгілі экологиялық жағдайларға үйренген (приуроченные). Мысалы,
тропиктардың ыстық бұлақтарында табылған цианобактериялардың құрамы
қоңыржай, әсіресе арктикалық зонаның құрамынан өзгеше [15].
Цианобактериялар топырақ биоценозында кеңінен таралған. Олар көптеген
биохимиялық процестерде, органикалық заттарды және азотты жинауда, әртүрлі
элементтердің бөлінуіне (распределение) және аккумуляциясына қатысады.
Тіршілік ету процесінде цианобактериялар топырақтың пайда болуына әкелетін
орта өзгерістерін шарттайды. Олар топырақ бетінде әртүрдлі өсулерді
(разрастания) жиі түзеді. Осы құбылыстарды зерттеу, бұл организмдердің
әдетте топырақ бетімен шектелмей, белгілі дәрежеде тереңге енетінін
анықтауға мүмкіндік берді. Кейбір түрлер 3 мм дейін құм тереңдігіне енеді.
Бұл оларды алғашқы гумустүзушілер деп санауға негіз болады[16].
Цианобактериялар басқа топырақ микроорганизмдерімен қатар топырақтың
гумусты заттарын түзуге қатысатыны туралы дәлел (доказательство) L.Verma
және J.P.Martin-мен алынған. Авторлар, алдын ала белгіленген 14С
цианобактериялардың клеткалары мен клетка компоненттерінің ыдырау
жылдамдығын зерттей отырып, топырақпен ұсталып қалған радиокөміртегінің
үлкен бөлігі гумин және фульво қышқылдарының фракцияларынан тұратынын
байқаған [17]. Ұқсас мәліметтер 15N-мен белгіленген топырақпен
компостирленген Nostoc muscorum және Tolypothrix tenius биомассаларын
қолдану арқылы алынған. Тәжірибе басталғаннан 11 айдан кейін фульво- және
гумин қышқылдарында 15N-мен байытылу анықталған. Сонымен цианобактериялар
топырақтүзудің маңызды факторы болып табылады [18].
Топырақта және оның бетінде тәулік ішінде температура тербелістері
жүреді. Цианобактериялар оның өзгерістеріне төзімді. Олар өз тіршілік
қабілетін -80-нен 75°С дейін сақтай алатыны көптеген авторлармен
көрсетілген. R.Glade мәліметтері бойынша жоғары жылутөзімділікке ие
Oscillatoria brevis -80°С дейін суықтыққа төзімділік көрсеткен. Суыққа
төзімді Microcoleus vaginatus, M.chthonoplastes, Schizothrix calcicola және
Nostoc muscorum үнемі немесе ұзақ уақыт температурасы төмен жерлерде кең
таралған.
Цианобактериялардың көптеген түрлері оксигенді фотосинтезбен қатар
молекулалық азотты фиксациялауға қабілетті. Олар әртүрлі суқоймаларда,
топырақта, биік жар қабаттарда кең тараған және осы тіршілік ету жерлерінде
азот айналымында белгілі рольді ойнайды. Гетеротрофты азотофиксаторларға
(азотбекітушілерге) қарағанда цианобактериялар энергия көзі ретінде
топырақта дайын органикалық заттардың болуын қажет етпейді.
Қазіргі уақытта гетероцисталар түзетін цианобактериялардың көптеген
түрлері атмосфералық азотты фиксациялауға қабілетті екені туралы теріске
шығармайтын дәлелдер бар .
Азотфиксациялаушы цианобактериялар түрінің саны белгілі симбиотты емес
гетеротрофты азотофиксаторлар санынан жоғары. Гетероцисталары бар барлық
цианобактериялар потенциальді азот фиксаторлары болып саналады [19].
КСРО топырақтарында гетероцисталары бар және атмосфера азотын
фиксациялауға қабілетті 95 түр табылған (15 кесте). Олардың арасында
Nostoc, Anabaena, Calothrix, Cylindrospermum туыстарының өкілдері басым,
олар үшін азот фиксациясы дәлелденген.
Көптеген зерттеушілермен цианобактериялардың азотфиксациялау қабілеті
мен гетероцисталардың болуы арасында тығыз байланыс белгіленгендіктен, осы
процесті жүргізу кезінде гетероцисталардың ролі туралы болжам туды.
A.K.Mitra барлық азотофиксаторлардың трихомаларында гетероцисталар бар
екенін көрсетеді. W.D.P.Stewart басқа авторлармен бірге гетероцисталар азот
фиксациясының орны екенін айтты [20].
Гетероцисталар – бұл белсенді өсіп жатқан дақылдарда ғана түзілетін
ерекше клеткалар. Олар вегетативті клеткалардан ірі, 1-2 немесе 3 саңылаулы
қалың қабықшасы бар, саңылаулар арқылы гетероцисталар көрші вегетативті
клеткалармен байланысады. Гетероцисталар сары түсті, себебі оларда
фикоцианин болмайды немесе үлкен емес мөлшерде болады (вегетативті
клеткалардағы 20% төмен), хлорофилл де вегетативті клеткаларға қарағанда
аз. Гетероцисталардың ультрақұрылысы аз түрлерде зерттелген, түрлік
специфика олардың құрылымында жоқ.
Гетероцисталардың биохимиялық ерекшеліктерін зерттеу олардың СО2
фиксацияламайтынын және оттегі бөлмейтінін, Кальвин циклі ферменттерінің
белсенділігі өте төмен болатынын, бірақ гетероцисталардың тыныс алу
қарқындылығы вегетативті клеткаларға қарағанда жоғары екенін көрсетті.
E.Tel-Or және W.D.P.Stewart көрсеткендей Anabaena cylindrica
гетероцисталарында шамамен 90% нитрогеназды белсенділік орналасқан.
Гетероцисталар вегетативті клеткаларға тән электронды тасымалдау
көмпоненттерінің толық жиынтығына ие. Вегетативті клеткаларда синтезделген
органикалық субстраттар электрон көзі болып табылады. C.P.Wolk
гетероцисталар байланысқан көміртегіні вегетативті клеткалардан алатынын
алғаш рет көрсетті. Молекулалық азотты фиксациялауға қажетті АТФ пен
тотықсызданған ферродоксин гетероциста шегінде (в пределах) синтезделеді.
B.Schrautemeir H.Bohme Anabaena variabilis гетероцисталарында нитрогеназды
белсенділікті стимулдайтын арнайы ферродоксин болатынын көрсетті.
Фотосинтез өнімдері дисахарид түрінде вегетативті клеткадан гетероцистаға
өтеді, онда 2-тың NН2+ және әрі қарай глутамин қышқыланы дейін тотықсыздану
процесі өтеді. Соңғысы сонан соң вегетативті клеткаларға тасымалданады
[21].
14С көмегімен негізгі троанспорттық қосылыс мальтоза, мүмкін – сахароза
екенін көрсетеді. L.S.Privalle мен R.H.Burris көрсеткендей әртүрлі
қосылыстардың ішінен эритрозаға ғана оқшауланған гетероцисталардың
нитрогеназды белсенділігін қолдайды (поддерживает). Көміртекті тасымалдаушы
қосылыстардың табиғаты толығымен анықталмаған.
Вегетативті клеткалардан тасымалдайтын органикалық заттар негізінен
глюкоза-6-фосфатқа айналады, сонан соң пентозо-фосфаттық жолдың жұмыс
істеуі нәтижесінде ол гетероцисталарда тотығады. Гетероцисталар тотығушы
пентозо-фосфаттық жол ферменттерінің жоғары белсенділігін көрсетеді –
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназаның және 6-фосфоглюконатдегидрогеназа-ның. Бұл
жол, мүмкін, оларда жарықта да, қараңғыда да жұмыс істейді [22].
M.Lex пен W.D.P.Stewart-тың ертеректегі жұмыстарында органикалық
қосылыстар I фотосистеманы қоректендіруді және нитрогеназды белсенділікті
қолдауы мүмкін деген болжам ұсынған. Органикалық қышқылдардан нитрогеназаға
гетероцисталардың I фотосистемасы арқылы электрондардың тасымалы малат,
сукцинат, гликолат және пируватты қолдану нәтижесінде көрсетіледі.
Гетероцисталарда гликолатдегидрогеназа, вегетативті клеткалардың ламеллярлы
фрагменттерінде болса да, табылмады.
Тотықсызданған ферродоксин цианобактериялардың гетероцисталарын-даға
нитрогеназа үшін электрон доноры болып табылады. Жарықта ферродоксиннің
тотықсыздануы I фотосистеманың жұмыс істеуі нәтижесінде жүреді, ол үшін
негізгі электрон көзі НАДФН болып табылады. Қараңғыда және in vitro
ферродоксиннің тотықсыздануы тікелей НАДФН-тан НАДФН-
ферродоксиноксидоредуктаза қатысында жүруі мүмкін. Атап өткен жөн, Anabaena
cylindrica гетероцисталары НАДФ-ферродоксиноксидоредуктаза-ның тек бір
формасына ие, ал түгелдей жіпшелерінде бірнеше формалары болады [23; 24].
Цианобактерияларда АТФ-тәуелді, оттегіге өте сезімтал пируват
ферродоксиноксидоредуктаза болады, ол NH2+ -те өсіп жатқан дақылдармен
салыстырғанда азотфиксация жағдайында 5 есе үлкен белсенділікке ие. Бірақ
бүтін клеткаларда немесе гетероцисталар экстрактында пируватпен қолдау
көрсетілген нитрогеназды белсенділіктің үлкен емес деңгейі ғана белгілейді.
Мүмкін фермент жіпшенің үзілуі кезінде инактивтенеді немесе пируват
гетероцисталарға өтпейді. Пируватдегидрогеназа цианобактерия-ларда
табылмаған.
Нитрогеназды белсенділікті қолдау үшін АТФ жалпы немесе циклдық
фотофосфорланудан, тотыға фосфорланудан немесе субстрат деңгейінде
фосфорланудан келуі мүмкін.
Қазіргі уақытта жарықта тек циклдық фотофосфорлану максимальді
нитрогеназды белсенділік үшін қажет АТФ беруге қабілетті екені белгілі. Бұл
АТФ, тотықсыздандырғыш деңгейінің төмендеуімен немесе жарықта дақылданған
клеткалармен салыстырғанда қараңғыда дақылданған клеткалардың мембрандық
потенциалының өзгеруімен байланысты ма, жоқ па анықтау қиын. Субстрат
деңгейінде фосфорлану ғана жұмыс істегенде нитрогеназды белсенділік әдетте
төмен немесе мүлде болмайды [25; 26].
Эволюциялық тұрғыдан көбірек жетілгені нитрогеназаның оттегіден қорғану
механизмдері гетероцисталар түзетін жіпшелі цианобактерияларда байқалған.
Гетероцисталарда нитрогеназа сырт орта оттегісінен қорғалған. Мұнда маңызды
рольді олардың полисахаридті немесе гликолипидті қабаты ойнайды.
Гликолипидті қабат құрамына тек гетероцисталарда табылған төрт әмбебап
гликолипид кіреді. Вегетативті клеткаларға қарағанда гетероцисталардағы
біршама жоғары тыныс алу да цианобактериялардың нитрогеназды
белсенділігінің сырт орта оттегісіне төзімділігін анықтайды.
Азотфиксациялашы цианобактериялар табиғатта көп кездеседі. Олардың
кейбір көп тараған түрлері төмен суретте көрсетілген (сурет-1).
Сурет 1 - Азотфиксациялаушы цианобакетриялардың кейбір түрлері
А - Nostoc sp., Б - Anabaena sp., В - Oscillatoria corallinae,
Г - Oscillatoria neglecta
2 Материалдар мен зерттеу әдістері
2.1 Зерттеу объектiлерi
Зерттеу жұмысына Қызылорда обылысы Шиелі егістік алқабынан бөлініп
алынған цианобактериялардың таза дақылдары Oscillatoria tenuis, Phormidium
sp., Scytonema ocellatu, Tolypothrix tenuis, Spirulina majior, Nostoc
calsicola және сонымен қатар коллекциядағы Anabaena variabilis штамдарын
пайдаландық.
2.2 Цианбактерияларды жинау және анықтау
Қызылорда обылысы Шиелі суармалы алқабынан алынған цианобактерия
сынақтарын көктем, жаз және күз айларында жинап алып, олардың түрлік
құрамын анықтағыштардың көмегімен анықтадық. Сынамалар Сиренконың
әдiстемелiк нұсқаулары бойынша жиналынды [27; 28]. Материалдарды
полиэтилендi ыдыстарға жинадық. Цианбактерияларды зерттеуде МБИ 15-42У
микроскопын пайдаландық. Балдырлардың түрлiк құрамын анықтауда:
''Определитель сине-зеленых водорослей Средней Азии'' Том1-3;
''Определитель пресноводных водорослей СССР'' Том 1-14; анықтауыштарын
қолдандық [28; 29:30; 31;32].
Цианобактерияларды тiрi жағдайда анықтау жүргiзiлдi. Жұмыс барысында
фиксаторлар ретiнде 2-4% -тi формалин ерiтiндiсi, түрлiк құрамын анықтауда
0,01% нейтральды қызыл және метилен көк, сафранин бояғыштары қолданылды.
Талшықты цианобаткриялардың қозғалысын тоқтату үшiн йод ерiтiндiсi
қолданылды. Организмдердiң көлемiн анықтауда окуляр-микрометр қолданылды.
2. 3 Цианобактерияларды бөлiп алу және өсiру
Цианбактерияларды бөлiп алуда қоректiк орталы заласызданған ыдысқа
жиналған материалдарды 1:5, 1:1, қатынаста сұйылту арқылы егiп, 2000-4000лк
жарық көзiнде өсiрiлдi. Цианобактериялардың бактериологиялық таза
дақылдарын бөлiп алу үшiн өсiрiлген сынамаларды микробиологиялық әдiстердiң
көмегiмен қатты агарлы қоректiк орталарға Кох әдiсiмен өсiру жүргiзiлдi
[36]. Петри табақшасында өсiп шыққан цианобактериялардың жеке колониясын
сұйық қоректiк ортаға және қиғаш агарлы қатты ортаға петля арқылы егiледi.
Бұл әдiс үш-төрт рет қайталанады. Бактериологиялық таза цианобактерияларды
бөлiп алу микроскопиялық бақылаумен жүргiзiледi. Цианобактерияларды
бактериялардан тазалауда пенициллин, левомицетин, стрептомицин
антибиотиктерiн қолданылды.
Цианобактерияларды белсендi өсiру сұйық қоректiк ортада ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Биология факультетi
Микробиология кафедрасы
БІТІРУ ЖҰМЫСЫ
Тақырыбы:
Азотфиксациялаушы цианобактерия
Nostoc calsicola – ның морфологиялық, физиологиялық, биохимиялық
қасиеттерін зерттеу
050701 - Биотехнология мамандығы бойынша
Алматы, 2011
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университетi
Биология факультетi
Микробиология кафедрасы
Қорғауға жіберілді:
Микробиология кафедрасының
меңгерушісі, б.ғ.д., профессор –––––––––––––––––––– Мұқашева Т.Д.
___________2011 (күні, қолы)
050701 - Биотехнология мамандығы бойынша
БІТІРУ ЖҰМЫСЫ
Тақырыбы: Азотфиксациялаушы цианобактерия
Nostoc calsicola – ның морфологиялық, физиологиялық, биохимиялық
қасиеттерін зерттеу
Орындаған:
Дүйсеқұлова Р.М.
4 курс студентi (күні, қолы)
Ғылыми жетекші: __________________________Заядан Б.К.
б.ғ.д., профессор (күні, қолы)
Норма бақылаушы: __________________________ Бектилеуова Н.К.
(күні, қолы)
Алматы, 2011
Реферат
Бітіру жұмысы 34 бет, 17 сурет, 2-кесте , 35 әдебиеттен тұрады.
Негiзгi сөздер: Цианобактериялар, азотфиксациялаушы цианобактериялар,
оттегін биологиялық пайдалану, су экожүйесі, микробиореактор
Бітіру жұмысында Қызылорда обылысы Шиелі егістік алқабынан
цианобактериялардың Spirulina majior, Phormidium sp., Scytonema ocellatu,
Tolypothrix tenuis, Nostoc calsicola дақылдары бөлiнiп алынып олардың
түрлік құрамы анықталды. Бұл дақылдардың морфологиялық және культуралық
қасиеттері зерттелді.
Цианобактерия Nostoc calsicola -ның Anabaena variabilis культурасымен
салыстырғанда лабораториялық қондырғыда белсенді өсетіні анықталды.
Бидайдың тұқымдық дәнін егуден бұрын азотфиксациялаушы цианобактерия -
Nostoc calsicola штамы суспензиясымен өңдегенде олардың өсуі бақылауға
салыстырғанда 14% -ке артады және өсіп шыққан бидай сабақтарының биіктігі 3
см-ге биік болатыны анықталды.
МАЗМҰНЫ
Кіріспе 3
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 4
1 Әдебиеттерге шолу
Цинобактериялар топтары 4
1.2 Азотфиксациялаушы цианобактериялар олардың биологиясы6
және таралуы
2 Материалдар мен зерттеу әдістері 12
2.1 Зерттеу объектiлерi
2.2 Цианбактерияларды жинау және анықтау 12
2.3 Цианобактерияларды бөлiп алу және өсiру 12
Цианобактериялардың кейбір түрлерін 13
өсiру жолдары
Штамдарды өсiру және биомасса алу 14
әдiстерi
Цианобактериялардың құрғақ биомассасын 15
анықтау
Зерттеу нәтижелері мен талқылаулар 16
3.1 Қызылорда обылысы Шиелі егістік алқабынан 16
азотфиксациялаушы цианобактериялар таза дақылдарын бөліп
алып, олардың морфологиялық және культуралдық қасиеттерін
зерттеген нәтижелер
3.2 Цианобактерия – Nostoc calsicola дақылын 23
лабораториялық микробиореакторда өсіріп, оның өсу
динамикасы мен биомассасын анықтаған нәтижелері
3.3 Цианобактерия Nostoc calsicola – штамының бидай 25
дақылдарының өсуіне әсері
ҚОРЫТЫНДЫ 29
Пайдаланылған Әдебиеттер тізімі 30
ТҰЖЫРЫМ 32
РЕЗЮМЕ 32
SUMMARY 32
ҚОСЫМША 33
КІРІСПЕ
Оксигенді фототрофты микроорганизмдердің үлкен бір тобы –
цианобактериялар болып табылады. Цианобактериялар мофологиялық қасиеттеріне
байланысты әртүрлі топтарды құрайды. Цианобактериялардың көптеген туыстары
аудағы азотты фиксациялайтын қасиеттерімен ерекшеленеді. Бұл топ су
тоғандары мен топырақтағы азот айналымына маңызды роль атқарады.
Цианобактериялардың аудағы азотты сіңіретін алғаш F.E. Allison және H.J.
Moriss -тар Nostoc muscorim- таза дақылында деректі анықтап көрсетті.
Қазіргі кезде әлемнің көптеген елдерінде азот сіңіруші
цианобактерияларды егістік, күріш алқаптарының құнарлығын жоғарлатуға
пайдаланып келеді [1].
Қазақстанда мұндай маңызды азот сіңіруші цианобактериялар өкілдерімен
ешбір ғылыми зерттеулер жүргізілмей отыр. Елімізде құнарлығын жоғалтқан
қаншама алқаптар игерілмей жатыр. Олардың құнарлығын жақсарту және ауыл
шаруашылық өсімдіктерінің өнімділігін жоғарлатуда цианобактериялардың ролін
маңызды деп қарастыруға болады.
Әлемнің көптеген елдерінде азотфиксациялаушы цианобактериялардың
биологиялық тыңайтқыш шығарып алуға және де күріш алқаптарына азоттық
тыңайтқыш ретінде пайдаланып келеді.
Соңғы жылдары цианобактериялар және жасыл микробалдырлармен
ауылшаруашылық өсімдіктерінің тұқымдық дәнін өңдеу арқылы олардың өсуі мен
өнімдерін жоғарлатқан деректер көп [2,3]. Осыған байланысты
азотфиксациялайтын цианобактериялардың таза дақылдарын бөліп алып, оларды
өсімдіктер өнімін жоғарлатуға пайдалану мүмкіншіліктерін қарастырдық.
Біздің зерттеу жұмысымыздың мақсаты ауадағы азотты сіңіруші
цианобактериялардың жаңа түрлерін бөліп алып, морфологиялық және
физиологиялық қасиеттерін зерттей отырып оларды бидай дақылдарының өсуіне
әсерін зерттеу болып табылады. Мақсатқа жету үшін зерттеу жұмыcымызға
төмендегідей міндеттерді қойдық:
1. Қызылорда обылысы Шиелі күріш алқабынан азотфиксациялаушы
цианобактериялардың таза дақылдарын бөліп алып, олардың түрлік құрамын
анықтау
2. Бөліп алған цианобактериялар дақылдарының морфологиялық және
культуралық қасиеттерін зерттеу
3. Азотфиксациялаушы цианобактерия дақылдарын лабораториялық жағдайда
өсіріп, олардың клеткаларының өсу динамикасы мен биомасса жиналуына
зерттеу жүргізу
4. Азотфиксациялаушы цианобактерия - Nostoc calsicola штамының бидайдың
тұқымдық дәнінінің өсіп дамуына әсерін зерттеу
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 Әдебиеттерге шолу
1.1 Цинобактериялар топтары
Балдырлар өте ерте кезде пайда болған про – және эукариотты, органикалық
заттарды синтездейтін организмдер қатарына жатады [4].
Көп жылдар бойы цианобкатерияларды төменгі өсімдіктер қатарына, көк-
жасыл балдырларға жатқызып келді.
1960 жылдары Р.Стейнер “көк – жасыл балдырлар” терминінің орнына
“цианобактерия” деп атауды ұсынды [5].
Цианобактерия морфологиялық жағынан әр түрлі топқа жататын, грам
теріс эубактериялар.Оларға бір клеткалы, қауымды және көп клеткалы жіп
тәрізді организмдержатады. Талшықты қозғалыс органдары болмайды, алайда
шырындарының болуына байланысты сырғый қозғалып отырады. Көп клеткалы
немесе трихромды түрлері жіпше тәріздес, жіпшелері қарапайым немесе
тармақталған. Кейбір цианобактериялар тіршілік барысында арнайы клетка
немесе жіпше түзеді, ол оның көбеюіне (гормогонды), қауіпті жағдайда
қорғануына (спора, акинет) немесе азот фиксациялауда (гетероцистер) маңызы
зор. Көбеюі бинарлы, бүршіктеніп немесе көптеп бөліну арқылы болады.
Жіпшелі түрлері трихомдарының үзілуімен немесе гормогонды көбейеді[6].
Цианобактериялар прокариотты бактериялардың ең бір үлкен тобына
(1500-ден астам түрі белгілі) жатады. Цианобактерилардың құрамында көп
мөлшерде белоктан басқа, Виноградованың (1965) зерттеулеріне қарағанды
калориялығы жағынан диатомды балдырдан екі есе артық және көп мөлшерде
каротиноидтар болатындығы анықталды. Цианобактериялар – барлық континентте,
топырақта, тұщы, ащы суда, құрлықта кең тараған. Көптеген түрлерінің азотты
фиксациялауға қабілеті бар. Цианобактериялардың пигменттерінің құрамы
жағынан басқа балдырларға қарағанда ерекше. Клетка құрамынан отыз шақты
пигмент табылған. Оларда хлорофил а және фикобилин ғана болады.
Цианобактериялардың бес негізгі морфологиялық белгілері әр түрлі
таксономиялық топ асты қатарларға бөлінеді [7].
Көптеген зерттеушiлер морфологиялық қасиеттерiне қарай Cyanophyta -ны
қатар, бөлiм және кластар дәрежесiн бере отырып үш үлкен топқа бөлген [8].
Қазiргi уақыттағы морфологиялық белгiлерге және ботаникалық кодтың
критериялары негiзiнде жасалынған Cyanophyta-ның систематикасы келеседі.
Chroococceae класы – хроококкалар – бiрклеткалы және колониялды,
бекiтiлмеген формалы, 28 туыстан тұрады, олардың iшiнде ең танымалдары –
Synechocystis, Synechococcus, Microcystis, Aphanothece, Aphanocapsa,
Gloeocapsa. Планококтар және споралар кездеседi. Эндоспоралар, экзоспоралар
және гетероцисталар жоқ.
Chamaesiphoneae класы – хамесифондылар. Тек бiрiккен бiр клеткалы,
колониалды және жiпше тәрiздi формалардан тұрады. Жiпше тәрiздi формалар
жiпшелерi жиi түрге бүйiрлiк жақтарымен бiрiгiп кеткен қабаттар түзуi
мүмкiн. Плазмодесмалар, гетероцисталар, гормогониялар жоқ.
Клеткалар жiпшелерде тек қана шырышпен байланысқан. Осылайша, бұл
класс клеткалар арасындағы қарапайым қарым-қатынасты жүзеге асыратын және
маманданған диффереренциацияланған клеткалар қалыптаспаған организмдерден
тұрады.
Эндо- және экзоспорлар бар. Физиологиялық жағынан мүлдем зерттелмеген.
Сирек кездеседi. Келесi қатарларға бөлiнедi: Pleurocaosales, Dermocarpales,
Siphonematales, Endonematales.
Станиермен ұсынылған классификация бойынша бұл класстың өкiлi
Chamaesiphon-ды бүршектену арқылы көбеетiн басқа да цианобактериялар сияқты
Chroococcacean тобына жатқызған жөн.
Сонымен қатар көбеудiң ерекше түрiмен сипатталатын басқа формалар
Pleurocaosalen тобына жатқызылған. Көбеудiң бұл түрiне аналық клетка тез
бөлiнiп және оның iшiнде фикологиялық әдебиеттерде ерте эндоспоралар деп
аталған өте ұсақ диаметрi 12-4 мкм баеоцит клеткаларының жинақталуы тән.
Бұл топтың Dermocarpa, Dermocarpella, Myxosapcina және Pleurocapsa
туыстарында бұндай бөлiну барысында клетка қабығының тек қана
пептидоглюканды және сыртқы қабаты ғана синтезделiнедi, ал сыртқы
фибриллярлы қабат болмайды. Бұл өкiлдердiң баеоциттерi аналық клеткадан
босап шыққаннан кейiн қысқа уақыт мерзiмiнде қозғалмалы болып келедi.
Xenococcus және Chroococcidiopsis туыстарында фибриллярлы қабат түзiлiп,
баеоциттер қозғалмайды. Олардың саны анықталмаған – 4 тен 1000 дейiн.
Hormogoneae класы – гормогониялылар. Жiп тәрiздi көп клеткалы
формалардан тұрады. Клеткалар плазмодесмамен байланысқан және трихомалар
және жiпшелер түзедi. Көбею жиi түрде гормогониялармен жүредi. Класс бес
қатарға бөлiнедi [9].
1. Stigonematales – стигонемалылар. Нағыз бұтақтану. Жiпшелер
колонияларды құрайтын трихомаларға байланысқан. Hapalosiphon,
Fiacherella, Stigonema өкiлдерi ең көп зерттелiнген. Споралар, жиi
түрде интерккалярлы гетероцисталар түзедi. Негiзгi жiпшелердiң және
бұтақтардың клеткалары морфологиялары жағынан өте қатты
ерекшелiнедi.Бұл топ үшiн негiзгi жiпшелердiң екi немесе үш бағытта
бөлiнуi тән.
2. Mastigocladales – мастигокладовалықтар. V тәрiздi бұтақтану. Бiр
түр – Mastigocladus laminosus– ыстық су көздерiнiң жақсы зерттелген
тiршiлiк етушiлер.
3. Diplonematales – диплонемалылар. Жалған бұтақтану. Екi түрлi
жiпшелер: кейбiр бөлiктерiмен субстратқа жанасатын цилиндр тәрiздi
трихомалар, жуан жiпшелер байланған трихомаларымен. Аз
зерттелiнген. ?ңгiрлер мен жартастарда өседi.
4. Nostocales – ностококкалылар. Бұтақтанбайтын немесе жалған
бұтақтану. Бiр түрлерде трихомалар симметриялы және басқаларда –
ассиметриялы болуы мүмкiн. Гетероцисталар терминальдi немесе
интеркалярлы. Қатар 22 туыстан және түрлердiң көп санынан тұрады.
Ең көп зерттелген: Nostoc, Amorphonostoc, Stratonostoc, Anabaena,
Anabeanopsis, Cylindrospermum, Aphanisomenon, Nodularia,
Scytonema, Tolypothrix, Calothrix, Gloeotrichia, Microchaete.
Спорлар және гетероцисталар бар, алайда олар сирек кездеседi. Жалған
бұтақтану Scytonema, Tolipothrix, Rivularia, Gloetrichia және Calotrix.
Көптеген авторлар гетероцисталар түзетiн цианобактериялар туыстарын
арнайы топтарға бiрiктiредi және носток тәрiздiлерге, стигонемалылар және
ревуляриялылар деп бөлген. Соңғылары жiпше клеткаларын түзетiн
трихомалардың анық көрiнетiн полярлығымен ерекшелiнедi. Гетероцисталар
әрқашан базальдi клеткадан түзiледi.
5. Oscillatoriales – осциллаториялылар. Гетероцисталар жоқ. Қатар 29
туыстан, көптеген түрлерден тұрады. Олардың iшiнде ең көп зерттелiнгендерi:
Oscillatoria, Phormidium, Lyngbya, Plectonema, Schisothrix, Hammotoidea.
Станиердiң пiкiрi бойынша, осциллаториялыларды арнайы топқа бөлуге
болады, оны өз алдына екi топқа бөледi. Олардың бiреуiне Spirulina,
Oscillatoria, Pseudoanabaena, ал басқасына – Phormidium, Lyngbya,
Plectonema-ны жатқызады.
Осциллаторлықтар қатары- Oscillatoriales
Қатар жіпшелі гомоцитті пішінді топтастырады.Өкіл ретінде
осциллатория туысы бола алады.Оның түрлері жиі түрде ылғалды топырақты,
суасты заттарды бүркеп тұратын,немесе ағынсыз сулардың бетінде қалың тері
сияқты қалқып жүретін көк-жасыл қабық түзеді.Осциллаторияның ұзын жіпшелері
біркелкі цилиндр тәрізді клеткалардан тұрады, тек ұштары ғана формасы
бойынша басқалардан өзгеше болу мүмкін.Өсу клеткалардың көлденеңінен бөліну
нәтижесінде жүреді.Жіпшелер ерекше өзгеріп отыратын қозғалыс жасайды.Көбею
процесі жаңа жіпшелерге өсіп кететін,қозғалмалы гормогониялар арқылы
жүреді.
Тропикалық теңіздердің планктондарында таралған триходесмиум туысы
(Trichodesmium) осциллаториядан параллель орналасқан жіпшелері будаға
жиналуымен өзгеше болады.Жіпнелері дұрыс орамға жинақталған Спирулина туысы
осциллаторияға өте жақын. Спирулинаның кейбір түрлері, мысалы Spirulina
maxima,көп мөлмерде протеиндерден тұрады(құрғақ массаның 60-68%) және ерте
уақыттан бері Африканың кейбір аймақтарының тұғындарымен тағамретінде
қолданылады.Соңғы жылдары бірқатар елдерде, сонымен қатар Ресейде
спирулинаның түрлерін жаппай өсіру сұрақтарымен айланысуды бастады.Лингбия
туысында (Lyngbya) осциллаторияда сияқты құрылысты [10].
1.2 Азотфиксациялаушы цианобактериялар олардың биологиясы және таралуы
Цианобактериялар метаболизмінің ерекшеліктері, ылғалдылық пен
температура тербелістеріне, шамадан тыс жарыққа, тұздылыққа тұрақтылық және
т.б. олардың әлемнің барлық региондарының әртүрлі экологиялық қуыста кең
таралуын шартты болып келеді.
G.H.Schwabe бойынша, цианобактериялар жарықты қолдану қатысында кең
өзгерістерге қабілетті фототрофты организмдердің ең кең тобы болып табылады
[11]. Олар қараңғы үңгірлерде, судағы әр түрлі қатты субстраттарда, жоғары
таулардың (высокогорий) жардағы (наскальные) биотоптарда тіршілік етеді.
Бұл қасиет, мүмкін осы топтың филогенетикалық ежелгілігімен (древностью)
және метаболизм эволюциясымен байланысты. Тіпті Mastigocladus laminosus
сияқты маманданған (узкоспециализированный) түрге жарықтандыру шарттары
шектеуші фактор болып табылмайды. Биогеографиялық және экологиялық
белгілері бойынша бұл түр филогенетикалық өте ескі және таралу сипаты
бойынша кәдімгі космополит болып табылады [12].
Цианобактериялар алғаш рет суқоймалардан бөлініп алынды және ұзақ уақыт
көк жасыл балдырлар ретінде зерттеліп жүрді. Су ортасы оларға қолайлы және
табиғи тіршілік ету жері болып табылады. Олар теңіз биоценоздарында және
әсіресе әртүрлі континентальді ақпайтын (стоячие) және ағынды суқоймаларда:
өзендерде, тоғандарда, сазды, жерлерде және т.б. кең тараған. Бұл
организмдер суық және ыстық бұлақтарда, тұзды және тұщы, таза және
ластанған суқоймаларда кездеседі.
Суқоймаларда әр түрлі туыстарымен және түрлерімен берілген
(представлены) цианобактериялардың планктонды формалары кеңінен тараған
[13]. Тұщы су планктоны өзінің шығу тегі бойынша космополитті, себебі
жердегі ежелгі құрамдастықтардың бірі болып табылады. Көптеген планктонды
формалар, мүмкін мұз дәуірлерінен де үлкен шығар – континентальді
суқоймаларда қоныстану кезінде олар шегініп бара жатқан мұздар артынан
жүріп отырды және жаңа өзгеріп жатқан жағдайларға бейімделді.
Қоректік заттардың көп болуы, қолайлы климаттық жағдайлар
цианобактериялардың қоңыржай және жылы климат белдеулерінде жаппай дамуының
басты алғы шарты болып табылады. Көптеген цианобактериялар, суқоймаларда
қарқынды дамып, олардың гүлдеуін туғызады [14].
Жылдар бойынша гүлдеу қарқындылығы сол бір суқоймада қатты тербеледі.
Бірақ цианобактериялардың маусымдық даму динамикасы әртүрлі географиялық
зоналар суқоймаларында бірдей. Цианобактериялардың вегетациясы жазғы
стагнацияның орнығуымен басталады. Олар мамыр-маусымда пайда болады, бірақ
гүлдеу шілдеден басталады – жылдың ең жылы периодында және қыркүйекте-
қазанда күзгі суықтардың және штормдық ауа райының басталуымен аяқталады.
Цианобактериялар, температурасы сырт ортаға тәуелсіз, термальді
бұлақтарда қарқынды дамиды. Олар жылы және ыстық бұлақтарда және жоғары
температуралы суқоймаларда – 30-дан 80°С дейін (гидротермофитон) кең
тараған. Берілген экологиялық жағдайларда келесі түрлер кездеседі:
Mastigocladus laminosus, Fischera thermalis (Fischerella туысы), Calothrix
thermalis, Phormidium laminosum, Schizothrix calcicola, Synechococcus
aeruginosa, Oscillatoria angustissima, Spirulina subtilissima, Hapalosiphon
major. Mastigocladus laminosus және Phormidium laminosum космополитті болып
табылады, олар әртүрлі географиялық зоналардың ыстық бұлақтарында кездеседі
(Солтүстік Америка, Еуропа, Африка, Азор аралдары, Жаңа Зеландия). Қолған
түрлері белгілі экологиялық жағдайларға үйренген (приуроченные). Мысалы,
тропиктардың ыстық бұлақтарында табылған цианобактериялардың құрамы
қоңыржай, әсіресе арктикалық зонаның құрамынан өзгеше [15].
Цианобактериялар топырақ биоценозында кеңінен таралған. Олар көптеген
биохимиялық процестерде, органикалық заттарды және азотты жинауда, әртүрлі
элементтердің бөлінуіне (распределение) және аккумуляциясына қатысады.
Тіршілік ету процесінде цианобактериялар топырақтың пайда болуына әкелетін
орта өзгерістерін шарттайды. Олар топырақ бетінде әртүрдлі өсулерді
(разрастания) жиі түзеді. Осы құбылыстарды зерттеу, бұл организмдердің
әдетте топырақ бетімен шектелмей, белгілі дәрежеде тереңге енетінін
анықтауға мүмкіндік берді. Кейбір түрлер 3 мм дейін құм тереңдігіне енеді.
Бұл оларды алғашқы гумустүзушілер деп санауға негіз болады[16].
Цианобактериялар басқа топырақ микроорганизмдерімен қатар топырақтың
гумусты заттарын түзуге қатысатыны туралы дәлел (доказательство) L.Verma
және J.P.Martin-мен алынған. Авторлар, алдын ала белгіленген 14С
цианобактериялардың клеткалары мен клетка компоненттерінің ыдырау
жылдамдығын зерттей отырып, топырақпен ұсталып қалған радиокөміртегінің
үлкен бөлігі гумин және фульво қышқылдарының фракцияларынан тұратынын
байқаған [17]. Ұқсас мәліметтер 15N-мен белгіленген топырақпен
компостирленген Nostoc muscorum және Tolypothrix tenius биомассаларын
қолдану арқылы алынған. Тәжірибе басталғаннан 11 айдан кейін фульво- және
гумин қышқылдарында 15N-мен байытылу анықталған. Сонымен цианобактериялар
топырақтүзудің маңызды факторы болып табылады [18].
Топырақта және оның бетінде тәулік ішінде температура тербелістері
жүреді. Цианобактериялар оның өзгерістеріне төзімді. Олар өз тіршілік
қабілетін -80-нен 75°С дейін сақтай алатыны көптеген авторлармен
көрсетілген. R.Glade мәліметтері бойынша жоғары жылутөзімділікке ие
Oscillatoria brevis -80°С дейін суықтыққа төзімділік көрсеткен. Суыққа
төзімді Microcoleus vaginatus, M.chthonoplastes, Schizothrix calcicola және
Nostoc muscorum үнемі немесе ұзақ уақыт температурасы төмен жерлерде кең
таралған.
Цианобактериялардың көптеген түрлері оксигенді фотосинтезбен қатар
молекулалық азотты фиксациялауға қабілетті. Олар әртүрлі суқоймаларда,
топырақта, биік жар қабаттарда кең тараған және осы тіршілік ету жерлерінде
азот айналымында белгілі рольді ойнайды. Гетеротрофты азотофиксаторларға
(азотбекітушілерге) қарағанда цианобактериялар энергия көзі ретінде
топырақта дайын органикалық заттардың болуын қажет етпейді.
Қазіргі уақытта гетероцисталар түзетін цианобактериялардың көптеген
түрлері атмосфералық азотты фиксациялауға қабілетті екені туралы теріске
шығармайтын дәлелдер бар .
Азотфиксациялаушы цианобактериялар түрінің саны белгілі симбиотты емес
гетеротрофты азотофиксаторлар санынан жоғары. Гетероцисталары бар барлық
цианобактериялар потенциальді азот фиксаторлары болып саналады [19].
КСРО топырақтарында гетероцисталары бар және атмосфера азотын
фиксациялауға қабілетті 95 түр табылған (15 кесте). Олардың арасында
Nostoc, Anabaena, Calothrix, Cylindrospermum туыстарының өкілдері басым,
олар үшін азот фиксациясы дәлелденген.
Көптеген зерттеушілермен цианобактериялардың азотфиксациялау қабілеті
мен гетероцисталардың болуы арасында тығыз байланыс белгіленгендіктен, осы
процесті жүргізу кезінде гетероцисталардың ролі туралы болжам туды.
A.K.Mitra барлық азотофиксаторлардың трихомаларында гетероцисталар бар
екенін көрсетеді. W.D.P.Stewart басқа авторлармен бірге гетероцисталар азот
фиксациясының орны екенін айтты [20].
Гетероцисталар – бұл белсенді өсіп жатқан дақылдарда ғана түзілетін
ерекше клеткалар. Олар вегетативті клеткалардан ірі, 1-2 немесе 3 саңылаулы
қалың қабықшасы бар, саңылаулар арқылы гетероцисталар көрші вегетативті
клеткалармен байланысады. Гетероцисталар сары түсті, себебі оларда
фикоцианин болмайды немесе үлкен емес мөлшерде болады (вегетативті
клеткалардағы 20% төмен), хлорофилл де вегетативті клеткаларға қарағанда
аз. Гетероцисталардың ультрақұрылысы аз түрлерде зерттелген, түрлік
специфика олардың құрылымында жоқ.
Гетероцисталардың биохимиялық ерекшеліктерін зерттеу олардың СО2
фиксацияламайтынын және оттегі бөлмейтінін, Кальвин циклі ферменттерінің
белсенділігі өте төмен болатынын, бірақ гетероцисталардың тыныс алу
қарқындылығы вегетативті клеткаларға қарағанда жоғары екенін көрсетті.
E.Tel-Or және W.D.P.Stewart көрсеткендей Anabaena cylindrica
гетероцисталарында шамамен 90% нитрогеназды белсенділік орналасқан.
Гетероцисталар вегетативті клеткаларға тән электронды тасымалдау
көмпоненттерінің толық жиынтығына ие. Вегетативті клеткаларда синтезделген
органикалық субстраттар электрон көзі болып табылады. C.P.Wolk
гетероцисталар байланысқан көміртегіні вегетативті клеткалардан алатынын
алғаш рет көрсетті. Молекулалық азотты фиксациялауға қажетті АТФ пен
тотықсызданған ферродоксин гетероциста шегінде (в пределах) синтезделеді.
B.Schrautemeir H.Bohme Anabaena variabilis гетероцисталарында нитрогеназды
белсенділікті стимулдайтын арнайы ферродоксин болатынын көрсетті.
Фотосинтез өнімдері дисахарид түрінде вегетативті клеткадан гетероцистаға
өтеді, онда 2-тың NН2+ және әрі қарай глутамин қышқыланы дейін тотықсыздану
процесі өтеді. Соңғысы сонан соң вегетативті клеткаларға тасымалданады
[21].
14С көмегімен негізгі троанспорттық қосылыс мальтоза, мүмкін – сахароза
екенін көрсетеді. L.S.Privalle мен R.H.Burris көрсеткендей әртүрлі
қосылыстардың ішінен эритрозаға ғана оқшауланған гетероцисталардың
нитрогеназды белсенділігін қолдайды (поддерживает). Көміртекті тасымалдаушы
қосылыстардың табиғаты толығымен анықталмаған.
Вегетативті клеткалардан тасымалдайтын органикалық заттар негізінен
глюкоза-6-фосфатқа айналады, сонан соң пентозо-фосфаттық жолдың жұмыс
істеуі нәтижесінде ол гетероцисталарда тотығады. Гетероцисталар тотығушы
пентозо-фосфаттық жол ферменттерінің жоғары белсенділігін көрсетеді –
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназаның және 6-фосфоглюконатдегидрогеназа-ның. Бұл
жол, мүмкін, оларда жарықта да, қараңғыда да жұмыс істейді [22].
M.Lex пен W.D.P.Stewart-тың ертеректегі жұмыстарында органикалық
қосылыстар I фотосистеманы қоректендіруді және нитрогеназды белсенділікті
қолдауы мүмкін деген болжам ұсынған. Органикалық қышқылдардан нитрогеназаға
гетероцисталардың I фотосистемасы арқылы электрондардың тасымалы малат,
сукцинат, гликолат және пируватты қолдану нәтижесінде көрсетіледі.
Гетероцисталарда гликолатдегидрогеназа, вегетативті клеткалардың ламеллярлы
фрагменттерінде болса да, табылмады.
Тотықсызданған ферродоксин цианобактериялардың гетероцисталарын-даға
нитрогеназа үшін электрон доноры болып табылады. Жарықта ферродоксиннің
тотықсыздануы I фотосистеманың жұмыс істеуі нәтижесінде жүреді, ол үшін
негізгі электрон көзі НАДФН болып табылады. Қараңғыда және in vitro
ферродоксиннің тотықсыздануы тікелей НАДФН-тан НАДФН-
ферродоксиноксидоредуктаза қатысында жүруі мүмкін. Атап өткен жөн, Anabaena
cylindrica гетероцисталары НАДФ-ферродоксиноксидоредуктаза-ның тек бір
формасына ие, ал түгелдей жіпшелерінде бірнеше формалары болады [23; 24].
Цианобактерияларда АТФ-тәуелді, оттегіге өте сезімтал пируват
ферродоксиноксидоредуктаза болады, ол NH2+ -те өсіп жатқан дақылдармен
салыстырғанда азотфиксация жағдайында 5 есе үлкен белсенділікке ие. Бірақ
бүтін клеткаларда немесе гетероцисталар экстрактында пируватпен қолдау
көрсетілген нитрогеназды белсенділіктің үлкен емес деңгейі ғана белгілейді.
Мүмкін фермент жіпшенің үзілуі кезінде инактивтенеді немесе пируват
гетероцисталарға өтпейді. Пируватдегидрогеназа цианобактерия-ларда
табылмаған.
Нитрогеназды белсенділікті қолдау үшін АТФ жалпы немесе циклдық
фотофосфорланудан, тотыға фосфорланудан немесе субстрат деңгейінде
фосфорланудан келуі мүмкін.
Қазіргі уақытта жарықта тек циклдық фотофосфорлану максимальді
нитрогеназды белсенділік үшін қажет АТФ беруге қабілетті екені белгілі. Бұл
АТФ, тотықсыздандырғыш деңгейінің төмендеуімен немесе жарықта дақылданған
клеткалармен салыстырғанда қараңғыда дақылданған клеткалардың мембрандық
потенциалының өзгеруімен байланысты ма, жоқ па анықтау қиын. Субстрат
деңгейінде фосфорлану ғана жұмыс істегенде нитрогеназды белсенділік әдетте
төмен немесе мүлде болмайды [25; 26].
Эволюциялық тұрғыдан көбірек жетілгені нитрогеназаның оттегіден қорғану
механизмдері гетероцисталар түзетін жіпшелі цианобактерияларда байқалған.
Гетероцисталарда нитрогеназа сырт орта оттегісінен қорғалған. Мұнда маңызды
рольді олардың полисахаридті немесе гликолипидті қабаты ойнайды.
Гликолипидті қабат құрамына тек гетероцисталарда табылған төрт әмбебап
гликолипид кіреді. Вегетативті клеткаларға қарағанда гетероцисталардағы
біршама жоғары тыныс алу да цианобактериялардың нитрогеназды
белсенділігінің сырт орта оттегісіне төзімділігін анықтайды.
Азотфиксациялашы цианобактериялар табиғатта көп кездеседі. Олардың
кейбір көп тараған түрлері төмен суретте көрсетілген (сурет-1).
Сурет 1 - Азотфиксациялаушы цианобакетриялардың кейбір түрлері
А - Nostoc sp., Б - Anabaena sp., В - Oscillatoria corallinae,
Г - Oscillatoria neglecta
2 Материалдар мен зерттеу әдістері
2.1 Зерттеу объектiлерi
Зерттеу жұмысына Қызылорда обылысы Шиелі егістік алқабынан бөлініп
алынған цианобактериялардың таза дақылдары Oscillatoria tenuis, Phormidium
sp., Scytonema ocellatu, Tolypothrix tenuis, Spirulina majior, Nostoc
calsicola және сонымен қатар коллекциядағы Anabaena variabilis штамдарын
пайдаландық.
2.2 Цианбактерияларды жинау және анықтау
Қызылорда обылысы Шиелі суармалы алқабынан алынған цианобактерия
сынақтарын көктем, жаз және күз айларында жинап алып, олардың түрлік
құрамын анықтағыштардың көмегімен анықтадық. Сынамалар Сиренконың
әдiстемелiк нұсқаулары бойынша жиналынды [27; 28]. Материалдарды
полиэтилендi ыдыстарға жинадық. Цианбактерияларды зерттеуде МБИ 15-42У
микроскопын пайдаландық. Балдырлардың түрлiк құрамын анықтауда:
''Определитель сине-зеленых водорослей Средней Азии'' Том1-3;
''Определитель пресноводных водорослей СССР'' Том 1-14; анықтауыштарын
қолдандық [28; 29:30; 31;32].
Цианобактерияларды тiрi жағдайда анықтау жүргiзiлдi. Жұмыс барысында
фиксаторлар ретiнде 2-4% -тi формалин ерiтiндiсi, түрлiк құрамын анықтауда
0,01% нейтральды қызыл және метилен көк, сафранин бояғыштары қолданылды.
Талшықты цианобаткриялардың қозғалысын тоқтату үшiн йод ерiтiндiсi
қолданылды. Организмдердiң көлемiн анықтауда окуляр-микрометр қолданылды.
2. 3 Цианобактерияларды бөлiп алу және өсiру
Цианбактерияларды бөлiп алуда қоректiк орталы заласызданған ыдысқа
жиналған материалдарды 1:5, 1:1, қатынаста сұйылту арқылы егiп, 2000-4000лк
жарық көзiнде өсiрiлдi. Цианобактериялардың бактериологиялық таза
дақылдарын бөлiп алу үшiн өсiрiлген сынамаларды микробиологиялық әдiстердiң
көмегiмен қатты агарлы қоректiк орталарға Кох әдiсiмен өсiру жүргiзiлдi
[36]. Петри табақшасында өсiп шыққан цианобактериялардың жеке колониясын
сұйық қоректiк ортаға және қиғаш агарлы қатты ортаға петля арқылы егiледi.
Бұл әдiс үш-төрт рет қайталанады. Бактериологиялық таза цианобактерияларды
бөлiп алу микроскопиялық бақылаумен жүргiзiледi. Цианобактерияларды
бактериялардан тазалауда пенициллин, левомицетин, стрептомицин
антибиотиктерiн қолданылды.
Цианобактерияларды белсендi өсiру сұйық қоректiк ортада ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz