Влияние акрилатных гидрогелей на основные параметры культивирования и антагонистическую активность агрономически полезных бактерий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Целью работы являлось исследование влияния полимерных акрилатных гидрогелей на рост и развитие агрономически полезной микрофлоры - штаммов азотфиксаторов, фосфатмобилизаторов, энтомопатогенов и антагонистов фитопатогенов. Антибактериальное действие гидрогелей изучали методом лунок в чашках Петри по Й. Сэги. Культивирование бактерий проводили в ГРМ-бульоне, определение оптической плотности среды осуществляли при 600 нм с периодичностью 1 ч в течение 48 ч. Исследование биопленкообразования вели на среде LB согласно методу O'Toole, Kolter (1998). В стерильную среду вносили образцы гидрогелей в концентрации 200; 100; 50; 25 и 12,5 мг/мл. Установлено, что штаммы Paenibacillus polymyxa П, Agrobacterium tumefacience 204 и энтомопатогены Bacillus thuringiensis 0271, B. thuringiensis 0371 не проявляют признаков угнетения в зоне взаимодействия как с эталонными, так и с экспериментальными гидрогелями, а рост культур штаммов Azotobacter vinelandii 10702, Bradyrhizobium ottawaense М-8 и Rhizobium leguminosarum К-29 был ингибирован во всех вариантах опыта. Исследованные суспензии гидрогелей ГГ1 и ГГ2 в концентрации 200 мг/мл способствовали уменьшению оптической плотности культур как штамма B. amyloliquefaciens 01-1, так и штамма Lelliottia nimipressurales 32-3 в среднем на 23,3 и 14,7% к контролю соответственно. Внесение в питательную среду 25-100 мг/мл ГГ2 способствует активному накоплению биомассы культурами P. polymyxa П и A. tumefacience 204. Гидрогели способствовали усилению биопленкообразования B. amyloliquefaciens 01-1 в концентрации 50-200 мг/мл (ГГ1) и 100-200 мг/мл (ГГ2). Максимальную стимуляцию образования планктонной культуры и биопленки наблюдали при обогащении питательной среды 12,5-100 мг/мл ГГ1 у культуры штамма P. polymyxa П, выражавшуюся в увеличении интенсивности прироста бактериальной суспензии в среднем в 8,9 раз к контролю.

Об авторах

А. В. Крыжко

Севастопольский государственный университет; Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма

Email: nk_lib@mail.ru

С. В. Дидович

Севастопольский государственный университет; Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма

Email: sv-alex.68@mail.ru

А. В. Сорокин

Севастопольский государственный университет; Воронежский государственный университет инженерных технологий; Воронежский государственный университет

Email: andrew.v.sorokin@gmail.com

М. С. Лавлинская

Севастопольский государственный университет; Воронежский государственный университет инженерных технологий; Воронежский государственный университет

Email: maria.lavlinskaya@gmail.com

Список литературы

  1. Rodrigues S.H., Lima I.S., Neris L.M.L., Silva A.S., Santos N., Ariane M.S., et al. Superabsorbent hydrogels based to polyacrylamide/cashew tree gum for the controlled release of water and plant nutrients // Molecules. 2021. Vol. 26, no. 9. P. 119-128. https://doi.org/10.3390/molecules26092680.
  2. Sabyasachi B., Prakash M. Superabsorbent polymers in agriculture and other applications: a review // Polymer-Plastics Technology and Materials. 2019. Vol. 59, no. 6. P. 1-16. http://dx.doi.org/10.1080/25740881.2019.1647239.
  3. Рабаданов Р.Г. Абсорбционные свойства сильно набухающих полимерных гидрогелей, используемых в сельском хозяйстве // Аграрная Россия. 2017. N 6. С. 2-7. http://dx.doi.org/10.30906/1999-5636-2017-6-15-18.
  4. Rizwan M., Rubina G.S., Iqbal D.A., Naseem S. Materials diversity of hydrogel: synthesis, polymerization process and soil conditioning properties in agricultural field // Journal of Advanced Research. 2021. Vol. 33. P. 15-40. http://doi.org/10.1016/j.jare.2021.03.007.
  5. Наумов П.В., Щербакова Л.Ф., Околелова А.А. Оптимизация влагообеспеченности почв с помощью полимерных гидрогелей // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2011. N 4. С. 77-81.
  6. Guilherme M.R., Aouada F.A., Fajardo A.R., Martins A.F., Paulino A.T., Davi M.F.T., et al. Superabsorbent hydrogels based on polysaccharides for application in agriculture as soil conditioner and nutrient carrier: a review // European Polymer Journal. 2015. Vol. 72. P. 365-385. https://doi.org/10.1016/j.eur-polymj.2015.04.017.
  7. Mehrotra T., Zaman M.N., Prasad B.B., Shukla A., Aggarwal S., Singh R. Rapid immobilization of viable Bacillus pseudomycoides in polyvinyl alcohol/glutaral-dehyde hydrogel for biological treatment of municipal wastewater // Environmental Science and Pollution Research. 2020. Vol. 27, no. 9. P. 9167-9180. https://doi.org/10.1007/s11356-019-07296-z.
  8. Du X., Zhou J., Shi J., Xu B. Supramolecular hydrogelators and hydrogels: from soft matter to molecular biomaterials // Chemical Reviews. 2015. Vol. 115, no. 24. P. 13165-13307. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00299.
  9. Lipowczan A., Trochimczuk A.W. Phosphates-containing interpenetrating polymer networks (IPNs) acting as slow release fertilizer hydrogels (SRFHs) suitable for agricultural applications // Materials. 2021. Vol. 14, no. 11. P. 2893. https://doi.org/10.3390/ma14112893.
  10. Abd El-Aziz M.E., Morsi S.M.M., Salama D.M., Abdel-Aziz M.S., Abd Elwahed M.S., Shaaban E.A., et al. Preparation and characterization of chitosan/polyacryl-ic acid/copper nanocomposites and their impact on onion production // International Journal of Biological Macromolecules. 2019. Vol. 123. P. 856-865. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.11.155.
  11. AllcockH.R.,Pucher S.R., Fitzpatrick R.J., RashidK. Antibacterial activity and mutagenicity studies of water-soluble phosphazene high polymers // Biomaterials. 1992. Vol. 13, no. 12. P. 857-862. https://doi.org/0142-9612(92)90179-R.
  12. Praepanitchai O.A., Noomhorm A., Anal A.K. Survival and behavior of encapsulated probiotics (Lactobacillus plantarum) in calcium-alginate-soy protein isolate-based hydrogel beads in different processing conditions (pH and temperature) and in pasteurized mango juice // BioMed Research International. 2019. P. 9768152. https://doi.org/10.1155/2019/9768152.
  13. Inal M., Yigitoglu M. Improvement of bioethanol productivity of immobilized Saccharomyces bayanus with using sodium alginate-graft-poly(N-vinyl-2-pyrro-lidone) matrix // Biotechnology and Applied Biochemistry. 2012. Vol. 168, no. 2. P. 266-278. https://doi.org/10.1007/s12010-012-9770-0.
  14. Rosenberg M., Rebros M., Kristofikova L., Malatova K. High temperature lactic acid production by Bacillus coagulans immobilized in LentiKats // Biotechnology Letters. 2005. Vol. 27, no. 23-24. P. 1943-1947. https://doi.org/10.1007/s10529-005-3907-y.
  15. Yang K., Han Q., Chen B., Zheng Y., Zhang K., Li Q., et al. Antimicrobial hydrogels: promising materials for medical application // International Journal of Nanomedicine. 2018. Vol. 13. P. 2217-2263. https://doi.org/10.2147/IJN.S154748.
  16. Spagnul C., Greenman J., Wainwright M., Kamil Z., Boyle R.W. Synthesis, characterization and biological evaluation of a new photoactive hydrogel against gram-positive and gram-negative bacteria // Journal of Materials Chemistry B. 2016. Vol. 4, no. 8. P. 1499-1509. https://doi.org/10.1039/C5TB02569A.
  17. Smith M.J., Francis M.B. Methods for generating microbial cocultures that grow in the absence of fixed carbon or nitrogen // Methods in Molecular Biology. 2018. Vol. 1772. P. 45-60.
  18. Grumezescu A.M., Holban A.M. Materials for biomedical engineering. Hydrogels and polymer-based scaffolds. Amsterdam: Elsevier, 2019. 562 p.
  19. Kretschmer M., Lieleg O. Chelate chemistry governs ion-specific stiffening of Bacillus subtilis B-1 and Azotobacter vinelandii biofilms // Biomaterials Science. 2020. Vol. 8, no. 7. P. 1923-1933. https://doi.org/10.1039/C9BM01763A.
  20. Snigdha S., Kalarikkal N., Thomas S., Rad-hakrishnan E.K. Laponite clay/poly(ethylene oxide) gel beads for delivery of plant growth-promoting rhizobacteria // Bulletin of Materials Science. 2021. Vol. 44, no. 2. P. 215-228. https://doi.org/10.1007/s12034-021-02383-9.
  21. Лавлинская М.С., Сорокин А.В. Разработка технологии получения суперабсорбента на основе отходов растениеводства // Материалы китайско-российского конкурса инноваций и предпринимательства - 2020. Воронеж, 2021. С. 34-37.
  22. Сэги Й. Методы почвенной микробиологии / пер. с венг. И.Ф. Куренного. М.: Колос, 1983. 296 с.
  23. Анганова Е.В., Савилов Е.Д., Ушкарева О.А., Аблов А.М., Духанина А.В. Способность патогенных и условнопатогенных энтеробактерий к формированию биопленок // Acta Biomedica Scientifica. 2014. N 5. С. 34-37.
  24. Савилов Е.Д., Маркова Ю.А., Немченко У.М., Носкова О.А., Чемезова Н.Н., Кунгурцева Е.А.. Способность к биопленкообразованию у возбудителей инфекций, выделенных от пациентов крупного многопрофильного детского стационара // Тихоокеанский медицинский журнал. 2020. Т. 1. С. 32-35.
  25. O'Toole G.A., Kolter R. Initiation of biofilm formation in Pseudomonas fluorescens WCS365 proceeds via multiple, convergent signalling pathways: a genetic analysis // Molecular Microbiology. 1998. Vol. 28, no. 3. P. 449-461. https://doi.org/10.1046/j.1365-2958.1998.00797.x.
  26. Ярец Ю.И., Шевченко Н.И. Новый метод анализа бактериальной биопленки // Наука и инновации. 2016. Т. 10. С. 64-68.
  27. Christensen G.D., Simpson W.A., Younger J.J., Baddour L.M., Barrett F.F., Melton D.M., et al. Adherence of coagulase-negative staphylococci to plastic tissue culture plates: a quantitative model for the adherence of Staphylococci to medical devices // Journal of Clinical Microbiology. 1985. Vol. 22, no. 6. P. 996-1006.
  28. Хайлафян А.А. Современные статистические методы медицинских исследований. М.: ЛЕНАРД, 2014. 320 с.
  29. Luke D.A. A User's guide to network analysis in R. Springer, 2015. P. 94-95. https://doi.org/10.1007/978-3-319-23883-8_2.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».