Файл: Выявление азотобактера в почвах Республики Башкортостан.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.02.2024
Просмотров: 15
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №17» городского округа
город Стерлитамак Республики Башкортостан
« Выявление азотобактера в почвах
Республики Башкортостан»
Выполнили:
Живаева Жанна, Махмутова Азалия,
Митряшкина Вилена, Садртдинова Кристина
обучающиеся МАОУ «СОШ №17» г.Стерлитамака
Республика Башкортостан
Руководитель проекта: Калимуллина Айгуль Ришатовна
Содержание
Введение стр.1
Литер
Введение
Актуальность проекта: Республика Башкортостан – уникальная республика, где имеются большие заповедные территории и развита промышленность, прежде всего химическая и нефтехимическая.
Гипотеза проекта: антропогенная деятельность человека (промышленность, автотранспорт, внесение удобрений) замедляют развитие азотфиксирующих бактерий.
Цель проекта – выделить азотфиксирующие бактерии в различных почвах Республики Башкортостан для выявления антропогенной деятельности на развитие азотфиксирующих бактерий.
Задачи:
1. Отобрать образцы почвы с различных почв Республики Башкортостан.
2. Провести исследование наличия карбонатов, ионов тяжелых металлов и анионов.
3. Определение кислотности среды почвенной вытяжки.
4. Посев и наблюдение за ростом колоний AZOTOBACTER.
5. Микроскопическое исследование образцов.
6. Анализ полученных результатов.
Методика исследования:
1. Отбор почв
2. Исследование рН почвы с помощью универсального индикатора
3. Обнаружение карбонатов
4. Посев и наблюдение за ростом азотфиксирующих бактерий на среде Эшби
5. Приготовление микропрепаратов
| № образца | Территория, с которой был произведён сбор почвенных образцов | Особенность территории сбора почвенных образцов |
| 1 | Территория возле источника Кургазак (Салаватский район) | Гидрогеологический памятник природы Республики Башкортостан |
| 2 | Склон горы Янгантау (Салаватский район) | Место проявления редкого геотермального феномена, где в платформенных условиях интенсивно проявляются термальные процессы, не связанные с вулканической деятельностью |
| 3 | С побережья реки Юрузань ( Салаватский район) | Загрязнение почвы туристами, разведение костров |
| 4 | С подножия памятника природы – Шихан Юрактау (Ишимбайский район) | Остаток рифа, нижнепермского (поздний палеозой) рифового массива, образовавшегося свыше 230 миллионов лет назад тропическом море |
| 5 | С обочины трассы (Стерлитамакский район) | Большой поток автомобильного транспорта |
| 6 | С территории, расположенной близко к бариевом производству ОАО «Сода» (Стерлитамак) | Химическое загрязнение |
| 7 | Поле, засеянное пшеницей (Стерлитамакский район) | Использование пестицидов и минеральных удобрений |
| 8 | С территории огорода (Стерлитамакский район) | Использование органического удобрения - навоза |
| 9 | Побережье реки Услинка (Стерлитамакский район) | Постоянный смыв почвы |
| 10 | Луг (Стерлитамакский район) | Естественная экосистема |
Литературный обзор
Что такое азотобактер?
Азотоба́ктер (лат. Azotobacter) — род бактерий, живущих в почве и способных в результате процесса азотфиксации переводить газообразный азот в растворимую форму, доступную для усваивания растениями. Род азотобактер принадлежит к грамотрицательным бактериям и входит в группу так называемых свободноживущих азотфиксаторов. Представители рода обитают в нейтральных и щелочных почвах, воде и в ассоциации с некоторыми растениями. Образуют особые покоящиеся формы — цисты. Играет важную роль в круговороте азота в природе, связывая недоступный растениям атмосферный азот и выделяя связанный азот в виде ионов аммония в почву. Используется человеком для производства азотных биоудобрений, является продуцентом некоторых биополимеров. Первый представитель рода, Azotobacter chroococcum, был открыт и описан в 1901 году голландским микробиологом и ботаником Мартином Бейеринком. На данный момент в род входят шесть видов.
Строение азотобактера.
Клетки бактерий рода Azotobacter относительно крупные (1—2 мкм в диаметре), обычно овальные, но обладают плеоморфизмом, то есть могут иметь разную форму — от палочковидной до сферической. На микроскопических препаратах клетки могут располагаться одиночно, парами, неправильными скоплениями или, изредка, цепочками различной длины. Формируют особые покоящиеся формы — цисты, не образуют спор. В свежих культурах клетки подвижны за счёт многочисленных жгутиков. В более поздних культурах клетки теряют подвижность, приобретают почти кокковидную форму и продуцируют толстый слой слизи, формирующий капсулу клетки. На форму клетки также оказывает влияние химический состав питательной среды — пептон, например, вызывает плеоморфизм и, в том числе, индуцирует образование так называемых «грибоподобных» клеток. Индуцирующее влияние на плеоморфизм в культурах представителей рода Азотобактер в составе пептона оказывает аминокислота глицин. При микроскопии в клетках наблюдаются включения, часть из которых окрашивается, а часть остаётся бесцветными. В начале XX века считалось, что прокрашиваемые включения являются «репродуктивными гранулами», или гонидиями, и принимают участие в размножении клетки, являясь своеобразными «зародышевыми» клетками, однако затем было доказано, что гранулы не принимают участия в размножении клеток и не являются «малыми, коккоподобными репродуктивными клетками» бактерий — гонидиями. Прокрашиваемые гранулы состоят из волютина, неокрашивающиеся же гранулы являются каплями жира. Гранулы являются резервным источником питания.
Цисты азотобактера.
Цисты более устойчивы к действию неблагоприятных факторов внешней среды, чем вегетативные клетки — так, цисты в два раза более устойчивы к действию ультрафиолетового излучения чем вегетативные клетки, устойчивы к высушиванию, гамма-излучению, солнечной иррадиации, действию ультразвука, однако не являются устойчивыми к действию высоких температур. Формирование цист индуцируется изменением концентрации питательных веществ в питательной среде и добавлением некоторых органических веществ (например, этанола, н-бутанола и β-гидроксибутирата). Цисты редко образуются в жидких питательных средах. Инцистирование может быть индуцированно химическими факторами и сопровождается метаболическими сдвигами, изменениями в катаболизме и дыхании, изменениями в биосинтезе макромолекул. Определённое значение в индукции инцистирования имеет альдегиддегидрогеназа, а также регулятор ответа AlgR. Циста азотобактера — сферическое тело, состоящее из так называемого центрального тела (уменьшенной копии вегетативной клетки с большим количеством вакуолей) и двуслойной оболочки, внутренняя часть которой называется интима и имеет волокнистое строение, а внешняя называется экзина и представлена ровной, отражающей структурой, имеющей гексагональное кристаллическое строение. Экзина частично гидролизуется трипсином и устойчива к действию лизоцима, в отличие от центрального тела. Центральное тело может быть изолировано в жизнеспособном состоянии некоторыми хелатирующими агентами. Главными компонентами внешней оболочки цисты являются алкилрезорцинолы, состоящие из длинных алифатических цепей и ароматических колец. Алкилрезорцинолы встречаются также у других бактерий, животных и растений.
Циста является покоящейся формой вегетативной клетки, необходимой для переживания неблагоприятных факторов внешней среды, и не служит для размножения. После возобновления оптимальных условий, таких, как оптимальное значение pH, температуры и поступления доступного источника углерода, цисты прорастают, образовавшаяся вегетативная клетка вновь размножается путём простого деления клетки. При прорастании цист экзина цисты повреждается, и высвобождается большая вегетативная клетка. Микроскопически первым проявлением прорастания спор является постепенное понижение преломления света цистами при фазово-контрастной микроскопии. Прорастание цист — медленный процесс и длится около 4—6 часов, на протяжении которых центральное тело увеличивается и происходит захват гранул волютина, прежде находившихся в интиме. Затем экзина лопается и вегетативная клетка высвобождается из экзины, имеющей характерную подковообразную форму. При прорастании цисты отмечаются метаболические изменения. Сразу после прибавления источника углерода к среде цисты начинают поглощать кислород и выделять двуокись углерода, скорость дыхания повышается до максимальных значений через 4 часа после прибавления глюкозы. Синтез белков и РНК также начинается после прибавления источника углерода к среде, однако интенсификация синтеза макромолекул отмечается лишь через 5 часов после прибавления источника углерода. Синтез ДНК и фиксация азота инициируются через 5 часов после прибавления глюкозы к безазотистой питательной среде. Во время прорастания цист отмечаются изменения в интиме, видимые на электронно-микроскопических препаратах. Интима состоит из углеводов, липидов и белков и занимает почти такой же объём в клетке, что и центральное тело. Во время прорастания цист интима гидролизируется и используется клеткой для синтеза компонентов клетки.
Место обитания.
Азотобактер встречается в большом количестве в хорошо разрыхленных почвах, достаточно обеспеченных органическим веществом и фосфором. Наиболее деятелен азотобактер в щелочной среде (фиксация азота прекращается при pH ниже 6). Азот, связанный в организме азотобактера, подвергается нитрификации после отмирания бактерий.
Азотобактер в кислых почвах не живет и быстро погибает при высеве бактеризованных им семян. Реакция почвы отражается и на тарификаторах. Как было выяснено, нитрифицирующие бактерии, подобно растениям, страдают и от повышенной концентрации ионов водорода в почвенном растворе, но еще опаснее для них увеличение подвижности алюминия. Аммонификация же, благодаря тому, что в ней принимают участие множество различных микробов, сравнительно слабо изменяется под влиянием почвенной кислотности.
Азотобактер был обнаружен и в экстремальных условиях почв северного и южного полярного региона, несмотря на короткие местные сезоны роста и относительно низкие значения pH, — в арктическом регионе в глине и суглинках (в том числе торфянистых и песчанистых суглинках), в антарктическом регионе — в грунте побережья. В сухих почвах представители этого рода способны сохраняться в виде цист до 24 лет. Также они были выделены из водных местообитаний, в том числе из пресноводных водоёмов, солоноватоводных болот. Некоторые представители ассоциированы с растениями и обнаружены в ризосфере, вступая с растением в определённые взаимоотношения — представители рода были выделены из ризосферы мангровых деревьев совместно с другими азотфиксирующими и денитрифицирующими бактериями.
Значение.
Азотфиксация играет большую роль в круговороте азота в природе. Азотфиксация является важнейшим источником азота, и представители рода азотобактера играют важнейшую роль в круговороте азота почвы, осуществляя фиксацию молекулярного азота. Также представители рода синтезируют некоторые биологически активные вещества, в том числе и некоторые фитогормоны, например ауксины, тем самым стимулируя рост и развитие растений, являясь биологическим стимулятором роста растений и синтезируя факторы, необходимые для роста растений. Экзополисахариды представителей рода способствуют мобилизации тяжёлых металлов в почве, способствуя самоочищению почв, загрязнённых тяжёлыми металлами, например кадмием, ртутью и свинцом. Некоторые представители также способны к биодеградации некоторых хлорсодержащих ароматических соединений, например 2,4,6-трихлорфенола (2,4,6-Трихлорфенол) — ранее использовавшегося инсектицида, фунгицида и гербицида, имеющего мутагенное и канцерогенное действие и являющегося ксенобиотиком и поллютантом.
Благодаря своей способности фиксировать молекулярный азот, тем самым повышая плодородие почвы и стимулирования роста растений азотобактер используется в сельском хозяйстве для получения азотных биоудобрений, в том числе азотобактерина, также они являются продуцентами полисахарида — альгиновой кислоты (E400), использующегося в медицине (в качестве антацида), в пищевой промышленности (в качестве пищевой добавки к мороженому, пудингам и кремам) и в биосорбции металлов и поли(3-гидроксибутирата).
Практическая часть
| № | Образец почвы | CO32- | SO42- | Cl- | Ba2+ | Pb2+ | Fe3+ | Cu2+ |
| 1 | Кургазак | - | - | + | - | - | - | - |
| 2 | Янгантау | - | - | + | - | - | - | - |
| 3 | Река Юрузань | - | - | + | | - | - | |
| 4 | Куштау | + | - | + | - | - | - | - |
| 5 | Обочина автомобильной трассы | - | - | + | - | - | - | - |
| 6 | Бариевое производство | + | - | + | - | - | - | - |
| 7 | Поле с пшеницей | - | - | + | - | - | - | - |
| 8 | Огород | + | - | + | - | - | - | - |
| 9 | Река Услинка | + | - | + | - | - | - | - |
| 10 | Луг | - | - | + | - | - | - | - |