Лаборатория экологической биотехнологии


Зав. лабораторией, руководитель темы д.б.н.,
профессор Турковская Ольга Викторовна
Лаборатория экологической биотехнологии
Лаборатория работает в ИБФРМ РАН с 1997 года, куда была переведена из ГУП СНИИ «Биокатализ» (ранее СФ ВНИИ Генетика) после реорганизации последнего. В 2010 году объединена с лабораторией физико-химических методов исследования ИБФРМ РАН. В настоящее время в составе лаборатории работают 14 сотрудников, в том числе 3 доктора и 8 кандидатов наук.
В лаборатории проводятся научно-исследовательские работы по основной теме госзадания, а также по грантам и договорам. Лаборатория поддерживает и развивает Коллекцию ризосферных микроорганизмов ИБФРМ РАН (http://collection.ibppm.ru).

О.Е. Макаров, вед. инженер, к.х.н.О.Е. Макаров, вед. инженер, к.х.н. А.Ю. Муратова, в.н.с., д.б.н.А.Ю. Муратова, в.н.с., д.б.н. Н.Н. Позднякова, в.н.с., д.б.н.Н.Н. Позднякова, в.н.с., д.б.н. С.Н. Голубев, с.н.с., к.б.н.С.Н. Голубев, с.н.с., к.б.н. Е.В. Дубровская, с.н.с., к.б.н.Е.В. Дубровская, с.н.с., к.б.н.

Л.В. Панченко, с.н.с., к.б.н.Л.В. Панченко, с.н.с., к.б.н. Е.В. Крючкова, м.н.с.Е.В. Крючкова, м.н.с. А.Д. Бондаренкова, н.с., к.б.н.А.Д. Бондаренкова, н.с., к.б.н. Т.А. Чеснокова, лаборантТ.А. Чеснокова, лаборант Е.Е. Федоров, гл. специалист, к.х.н.Е.Е. Федоров, гл. специалист, к.х.н.

С.В. Баландина, лаборантС.В. Баландина, лаборант В.О. Калинин, инженерВ.О. Калинин, инженер И.Ю. Сунгурцева, инженерИ.Ю. Сунгурцева, инженер

Основные направления:
• Изучение механизмов взаимодействия микроорганизмов и растений в ассоциациях и симбиозах в условиях техногенного загрязнения окружающей среды для создания научных основ новых экологических и сельскохозяйственных биотехнологий.
• Выяснение роли растительно-микробных взаимодействий в трансформации и деградации загрязнителей окружающей среды.
• Исследование метаболических путей и ключевых ферментов деградации нефтяных углеводородов, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), пестицидов и других поллютантов бактериями, грибами, растениями, их ассоциациями и симбиозами.
• Разработка и внедрение технологий биоремедиации (в том числе фито- и микоремедиации) загрязненных природных и хозяйственных объектов.
• Поддержание и пополнение Коллекции ризосферных микроорганизмов ИБФРМ РАН.

Ниже изложены наиболее значимые результаты за последние годы.

СТИМУЛИРУЮЩИЕ РОСТ РАСТЕНИЙ БАКТЕРИИ – ДЕСТРУКТОРЫ НЕФТИ И ПАУ
Впервые охарактеризована нефтеокисляющая активность типичных представителей ассоциативных бактерий – азоспирилл из коллекции ИБФРМ РАН. Штамм Azospirillum brasilense SR80 (IBPPM24) утилизировал сырую нефть, проявлял положительный хемотаксис к корневым экссудатам пшеницы, колонизировал ее корни и продуцировал ИУК, при этом присутствие нефти не ингибировало синтез фитогормона [Муратова и др., 2005; Муратова и др., 2010]. Осуществлен полный сиквенс генома этого штамма.
Муратова А.Ю., Турковская О.В., Антонюк Л.П., Макаров О.Е., Позднякова Л.И., Игнатов В.В. Нефтеокисляющий потенциал ассоциативных ризобактерий рода Azospirillum // Микробиология. 2005. Т.74, № 2. С. 248-254.
Муратова А.Ю., Бондаренкова А.Д., Панченко Л.В., Турковская О.В. Использование комплексной фиторемедиации для очистки почв, загрязненных нефтешламом. Биотехнология. 2010. № 1. С. 74-81.

Azospirillum brasilense SR80 - рост вокруг капель нефтиAzospirillum brasilense SR80 - рост вокруг капель нефти Ensifer meliloti P221 на среде с фенантреномEnsifer meliloti P221 на среде с фенантреном Mycolicibacterium gilvum PAМ1 на среде с пиреномMycolicibacterium gilvum PAМ1 на среде с пиреном
Рис. 1 – Рост колоний штаммов-деструкторов на агаризованной среде с поллютантом




Рис. 2 - Пути деградации ПАУ некоторыми исследованными штаммами

Выделены и исследованы различные бактерии – представители защитных ризосферных ассоциаций (рис. 1), обладающие высокой стимулирующей рост растений (PGP) и деструктивной в отношении ПАУ активностью, в том числе штаммы Ensifer meliloti P221 [Муратова и др., 2009; Golubev et al., 2011; Пат. 2406758], Rhizobium petrolearium Rsf11, R. petrolearium P1, R. petrolearium P4, Mycolicibacterium gilvum PAM1, Pseudomonas kunmingensis L3 и др. Исследован метаболизм 3-х и 4-х кольцевых ПАУ у этих штаммов, установлены различные пути деградации, выявлены возможные метаболиты (рис. 2), охарактеризована ферментативная активность [Muratova et al., 2014].
Muratova A., Pozdnyakova N., Makarov O., Baboshin M., Baskunov B, Myasoedova N., Golovleva L., Turkovskaya O. Degradation of phenanthrene by the rhizobacterium Ensifer meliloti // Biodegradation. 2014. 25(6). 787-795.

Присутствие в среде органических кислот (компонентов корневых экссудатов) оказывало существенное влияние на деградацию ПАУ, что связано с метаболическими особенностями ризосферных микроорганизмов (рис. 3 и 4).

Ensifer meliloti P221Ensifer meliloti P221 Azospirillum brasilense SR80Azospirillum brasilense SR80
Рис. 3 - Деградация фенантрена (0,1 г/л) ризобактериями
в присутствии органических кислот ( – 1,0 г/л; – 0,1 г/л)


Рис. 4 - Влияние сукцината на деградацию ПАУ Mycolicibacterium gilvum PAM 1

БАКТЕРИИ – ДЕСТРУКТОРЫ ПЕСТИЦИДОВ
Штамм Enterobacter cloacae K7 (IBPPM 476; RCAM04482) выделен с поверхности корней топинамбура, способен расти на глифосате (Гл), используя его в качестве источника фосфора (рис. 5), что свидетельствует о наличии глифосат специфичной ферментной системы «С-Р лиазы» (рис. 8). Геном штамма секвенирован, phn кластер, кодирующий ферменты деградации трудно гидролизуемых органофосфонатов выявлен и охарактеризован. E. cloacae K7 обладает ростостимулирующими и протекторными свойствами по отношению к различным растениям в условиях загрязнения глифосатом и его комплексами с ионами меди (рис. 6).


Рис. 5 - Рост Enterobacter cloacae K7 на среде с глифосатом (белые треугольники), убыль гербицида (чёрные квадраты)


Рис. 6 - Люцерна на среде с комплексным загрязнением Гл+Cu: слева – неинокулированная, справа – инокулированная штаммом E. cloacae K7.

С поверхности корней люцерны выделен ризосферный штамм Achromobacter insolitus LCu2 (IBPPM 631; RCAM 04723), демонстрирующий коустойчивость к меди (5 мМ), глифосату (10 мМ) и комплексным соединениям, образованным при взаимодействии гербицида с металлом. Выявлены ростостимулирующие свойства по отношению к люцерне и картофелю. Секвенирован и аннотирован геном штамма (СР038034) (рис. 7).

Рост Achromobacter insolitus LCu2 на среде с загрязнениями (А), на глифосате в качестве единственного источника фосфора (В)Рост Achromobacter insolitus LCu2 на среде с загрязнениями (А), на глифосате в качестве единственного источника фосфора (В) Проростки люцерны, инокулированные штаммом LCu2.Проростки люцерны, инокулированные штаммом LCu2. Геномная карта хромосомы штамма LCu2Геномная карта хромосомы штамма LCu2
Рис. 7 – Некоторые показатели штамма Achromobacter insolitus LCu2

Штамм Pseudomonas chlororaphis K3 (IBPPM 472), изолированный с корней кукурузы, деградировал трибенуронметил в условиях дефицита азота (рис. 9). Предположительно К3 индуцировал разрыв сульфонилмочевинного мостика с образованием промежуточных метаболитов – триазинамина и сахарина. P. chlororaphis K3 обладал многочисленными PGP свойствами – продукцией сидерофоров, АЦК-деаминазы, фитогормона ИУК, демонстрировал активный рост на безазотистой среде и соллюбилизировал фосфаты.


Рис. 8 - С-Р лиазный путь деградации глифосата и схема phn оперона, кодирующего ферменты деградации органофосфонатов, для штамма Enterobacter cloacae K7


Рис. 9 - Деградация трибенуронметила Pseudomonas chlororaphis K3
1-трибенуронметил; разрыв сульфонилмочевинного мостика (3-триазинамин, 4-сахарин) и деалкилирование (компонент 5)

Kryuchkova Y.V., Burygin G.L., Gogoleva N.E., Gogolev Y.V., Chernyshova M.P., Makarov O.E., Fedorov E.E., Turkovskaya O.V. Isolation and characterization of a glyphosate-degrading rhizosphere strain, Enterobacter cloacae K7 // Microbiol Res. 2014. 169(I). 99-105.
Нешко А.А., Гринёв В.С., Крючкова Е.В., Федоненко Ю.П., Любунь Е.В., Турковская О.В. Биосорбция Cu(II) экзополисахаридом Enterobacter cloacae K7 // Изв. Сарат. ун-та. Новая сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2015. Т. 15(1). 61-67.

ПЕРОКСИДАЗЫ ИЗ КОРНЕВЫХ ЭКССУДАТОВ
Исследования активности ферментов в корневых экссудатах и тканях растений выявили существенное повышение пероксидазной активности в ответ на присутствие ПАУ и ряда их производных. Неоднозначные отклики этого показателя получены при контакте растений с различными штаммами бактерий и грибов, в том числе в загрязненных средах [Дубровская и др., 2014; Muratova et al., 2015; Турковская и др., 2019].
Дубровская Е.В., Поликарпова И.О., Муратова А.Ю., Позднякова Н.Н., Чернышова М.П., Турковская О.В. Изменение ростовых и физиолого-биохимических параметров сорго веничного (Sorghum bicolor (L.) Moench) в присутствии фенантрена // Физиология растений. 2014. Т. 61, № 4. С. 565-573.
Muratova A., Lyubun Y., German K., Turkovskaya O. Effect of cadmium stress and inoculation with a heavy-metal-resistant bacterium on the growth and enzyme activity of Sorghum bicolor // Environ. Sci. Pollut. Res. 2015. V. 22. P. 16098-16109.
Турковская О.В., Дубровская Е.В., Голубев С.Н., Бондаренкова А.Д., Баландина С.А., Позднякова Н.Н. Влияние почвообитающих грибов на проростки сорго веничного в присутствии полициклических ароматических углеводородов // Физиология растений. 2019. Т. 66, № 4. С. 384–393.

Выделены и очищены доминирующие пероксидазы из тканей и корневых экссудатов Sorghum bicolor L. Moench и Medicago sativa L., способные в определенных условиях окислять ПАУ и их потенциальные микробные метаболиты (рис. 10). Таким образом показана возможность участия растительных пероксидаз в ризосферной трансформации ПАУ

Рис. 10 - DEAE хроматография и неденатурирующий PAGE пероксидаз из корневых экссудатов люцерны (слева) и сорго (справа): 1 – очищенная пероксидаза, 2 – корневые экссудаты

Dubrovskaya E., Pozdnyakova N., Golubev S., Muratova A., Grinev V., Bondarenkova A., Turkovskaya O. Peroxidases from root exudates of Medicago sativa and Sorghum bicolor: catalytic properties and involvement in PAH degradation // Chemosphere. 2017. 169. 224-232.
Дубровская Е.В., Позднякова Н.Н., Голубев С.Н., Гринёв В.С., Турковская О.В. Пероксидазы из корней люцерны: каталитические свойства и участие в деградации полициклических ароматических углеводородов // Физиология растений. 2017. 64(2). 116-126.

СОПРЯЖЕННЫЙ РАСТИТЕЛЬНО-МИКРОБНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ
Анализ активности бактерий, разлагающих ПАУ, и ферментов корневых экссудатов растений из загрязненных почв, подтвердили, что ризодеградация поллютантов включает совместную «работу» бактерий и растений, обеспечивая сопряженный растительно-микробный метаболизм этих поллютантов в ризосфере (рис. 11). Очевидно, что в этом процессе даминирующую роль играют ризосферные микроорганизмы, а растительные ферменты участвуют в окислении продуктов микробной деградации ПАУ [Muratova et al., 2015; Turkovskaya and Muratova, 2019].


Рис. 11 - Схема растительно-бактериальной деградации ПАУ в ризосфере

Muratova A., Dubrovskaya E., Golubev S., Grinev V., Chernyshova M., Turkovskaya O. The coupling of the plant and microbial catabolisms of phenanthrene in the rhizosphere of Medicago sativa // Journal of Plant Physiology. 2015. 188. 1–8.
Turkovskaya and Muratova Plant–bacterial degradation of polyaromatic hydrocarbons in the rhizosphere // Trends in Biotechnology. 2019. 37(9). 926-930. IF JCR 13.578

Растительно-микробные ассоциации с сопряженными метаболическими возможностями, позволяющими полностью разлагать ПАУ, избегая образования опасных промежуточных соединений, являются биотехнологически перспективными.

ГРИБЫ – ДЕСТРУКТОРЫ ПОЛЛЮТАНТОВ
Получены приоритетные данные о биохимических и физиологических аспектах деградации ПАУ и нефтепродуктов гибами базидио- и аскомицетами (рис. 12).

Pleurotus ostreatusPleurotus ostreatus Stropharia rugosoannulata Trametes versicolorTrametes versicolor Schizophyllum communeSchizophyllum commune Lecanicillium aphanocladii Fusarium oxysporum
Рис. 12 – Грибы – объекты исследований ЛЭБ

Выявлены основные интермедиаты метаболизма ПАУ и зависимость их образования от состава лигнинолитического ферментного комплекса грибов [Pozdnyakova et al., 2010a,b; Pozdnyakova et al., 2018]. Показана способность базидиомицетов продуцировать эмульгирующие вещества в ответ на присутствие гидрофобных веществ [Nikiforova et al., 2009] (рис. 16). Выделены и охарактеризованы грибные лакказы, Mn-зависимые и гибридные пероксидазы. Исследованы их каталитические свойства, показана роль в деградации ПАУ (рис. 18) [Pozdnyakova et al., 2006a,b; Pozdnyakova et al., 2013; Pozdnyakova et al., 2015]. Апробировано использование лигнинолитических базидиомицетов и аскомицетов в процессах микоремедиации нефтезагрязненных почв (рис. 13 и 14) [Позднякова и др., 2008; Pozdnyakova et al., 2011].


Рис. 13 - Рост на нефти в условиях погруженной культуры: слева Pleurotus ostreatus, справа - Stropharia rugosoannulata


Рис. 14 - Моделирование микоремедиации нефтезагрязненной почвы: слева - Pleurotus ostreatus, справа - Schizophyllum commune

Грибы Pleurotus ostreatus, Trametes versicolor и Stropharia rugosoannulata обесцвечивали антрахиноновые красители (рис. 17). Иммобилизованная гибридная пероксидаза Bjerkandera adusta сохраняла активность в течение 24 месяцев при 4°С и как минимум 5 каталитических циклов в реакциях окисления моноароматических соединений (2,6-диметоксифенол) и поллютантов (антрахиноновые красители и ПАУ) (рис. 15).

Рис. 15 - Иммобилизованная гибридная пероксидаза       Рис. 16 - Продукция грибами биосурфактантов в процессе деградации гидрофобных поллютантов       Рис. 17 - Обесцвечивание антрахинонового красителя (Acid Blue 62) грибом Pleurotus ostreatusРис. 17 - Обесцвечивание антрахинонового красителя (Acid Blue 62) грибом Pleurotus ostreatus


Рис. 18 - Схема деградации пирена грибом Pleurotus ostreatus D1

Pozdnyakova N., Dubrovskaya E., Chernyshova M., Makarov O., Golubev S., Balandina S., Turkovskaya O. The degradation of three-ringed polycyclic aromatic hydrocarbons by wood-inhabiting fungus Pleurotus ostreatus and soil-inhabiting fungus Agaricus bisporus // Fungal Biology. 2018. 122. 363-372.
Pozdnyakova N.N., Varese G.C., Prigione V., Dubrovskaya E.V., Balandina S.A., Turkovskaya O.V. Degradative properties of two newly isolated strains of the ascomycetes Fusarium oxysporum and Lecanicillium aphanocladii // International Microbiology. 2019. 22(1). 103-110.
Pozdnyakova N., Schlosser D., Dubrovskaya E., Balandina S., Sigida E., Grinev V., Turkovskaya O. The degradative activity and adaptation potential of the litter-decomposing fungus Stropharia rugosoannulata // World J. Microbiol. Biotechnol. 2018. 34. 133.

Грибы-деструкторы ПАУ могут оказывать существенное и разноплановое влияние на рост и развитие растений, как напрямую – посредством собственных вторичных метаболитов, так и опосредованно через продукты деградации поллютантов. При исследовании влияния культуральных жидкостей двух штаммов грибов Fusarium oxysporum и Stropharia rugosoannulata, принадлежащих к различным экофизиологическим группам, и метаболитов, образуемых ими при деградации пирена и флуорантена, установлено, что естественные метаболиты грибов оказывали различное воздействие на развитие проростков сорго – от ингибирования до стимуляции. Присутствие ПАУ и продуктов их грибного разрушения существенно меняло ряд показателей растений. Полученные данные являются важным свидетельством существенного воздействия загрязняющих веществ на межорганизменные взаимодействия, которые могут происходить в природных условиях [Турковская и др., 2019].
Турковская О.В., Дубровская Е.В., Голубев С.Н., Бондаренкова А.Д., Баландина С.А., Позднякова Н.Н. Влияние почвообитающих грибов на проростки сорго веничного в присутствии полициклических ароматических углеводородов // Физиология растений. 2019. 66(4). 384–393.

Впервые выявлена способность использовать пластик (полиэтилентерефталат (ПЭТ)) в качестве единственного источника углерода и энергии у представителей аскомицетов, принадлежащих к разным эколого-физиологическим группам: фитопатогенного Fusarium oxysporum, энтомопатогенного Lecanicillium aphanocladii, ризосферного Talaromyces sayulitensis (рис. 19). У всех исследованных грибов выявлена активность кутиназы – ключевого фермента деполимеризации, а также ряда оксидоредуктаз, катализирующих утилизацию образующихся продуктов: пероксидазы – у F. oxysporum, пероксидаз и оксидаз – у L. aphanocladii и T. sayulitensis [Баландина и др., 2020].


Рис. 19 - Рост Fusarium oxysporum на пластинах полиэтилентерефталата (ПЭТ) как единственном источнике углерода: А – рост гриба на минеральной среде с ПЭТ как единственным источником углерода (справа), контроль – без гриба (слева). Б – рост мицелия F. oxysporum на пластинках ПЭТ: а – рост мицелия внутри и на поверхности пластика, b – фиолетовое окрашивание соответствует нафтохиноновому пигменту внутри грибных клеток, с – пластик без мицелия (LEICA DFC 290, увеличение 120)

Баландина С.А., Позднякова Н.Н., Турковская О.В. Новый штамм Fusarium oxysporum Schltdl. – активный деструктор опасных поллютантов // Всеросс. конф. с междунар. участ. «Экотоксикология – 2020»: материалы. – Тула: «Издательство ТулГУ», 2020. 131-133.

ИЗУЧЕНИЕ ФИТОРЕМЕДИАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА РАСТЕНИЙ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
На основе многолетних исследований флоры загрязненных нефтью природных и промышленных территорий Саратовской области издан Атлас растений-фиторемедиантов, который включает в себя 257 видов сосудистых растений, способных к фиторемедиации земель, загрязненных нефтепродуктами, тяжелыми металлами, пестицидами и рядом других поллютантов [Панченко и др., 2015] (рис. 20).


Рис. 20 – Обложка и фрагмент страницы Атласа

Панченко Л.В., Муратова А.Ю., Дубровская Е.В., Голубев С.Н., Березуцкий М.А., Турковская О.В. Атлас растений-фиторемедиантов. Саратов: Научн. книга, 2015. 560 с.

Метагеномный анализ образцов нефтезагрязненной ризосферной и неризосферной почвы с территории нефтеперерабатывающего завода позволил охарактеризовать таксономический профиль микробных сообществ и влияние на их состав загрязнителя и растений (рис. 21). Установлены достоверные различия в разнообразии видового состава микробных сообществ ризосферы и почвы без растений. Выявленное меньшее таксономическое разнообразие в ризосфере люцерны серповидной (Medicago falcata L.) (рис. 22) может быть связано с селективным действием корневых выделений растения на формирование ризосферного сообщества микроорганизмов-деструкторов. Полученные результаты обосновывают фиторемедиационную эффективность люцерны серповидной для очистки нефтезагрязненной почвы [Panchenko et al., 2017].


Рис 21 - Относительная обогащенность ризосферных и неризосферных образцов почвы Саратовского НПЗ микроорганизмами различных филумов


Рис. 22 – Люцерна серповидная (Medicago falcata L.)

Panchenko L, Muratova A., Turkovskaya O. Comparison of the phytoremediation potentials of Medicago falcata L. and Medicago sativa L. in aged oil-sludge-contaminated soil // Environmental Science and Pollution Research. 2017. 24. 3117–3130.
Panchenko L, Muratova A., Dubrovskaya E., Golubev S., Turkovskaya O. Dynamics of natural revegetation of hydrocarbon-contaminated soil and remediation potential of indigenous plant species in the steppe zone of the southern Volga Uplands // Environmental Science and Pollution Research. 2018. 25. 3260–3274.

ПРИКЛАДНЫЕ РАБОТЫ
С 1997 г. сотрудники лаборатории принимают участие в работах по очистке загрязненных нефтью и нефтепродуктами природных и промышленных объектов Саратовской области.
Разработаны оригинальные технологии био- и фиторемедиации, в том числе на основе повышения нефтеокисляющего потенциала аборигенных микробных сообществ:
Пат. 2288044 Способ очистки грунта от нефтяных загрязнений
Пат. 2301258 Способ очистки почвы от нефтяных загрязнений
Пат. 2403102 Способ фиторемедиации грунта, загрязненного углеводородами (варианты)
Пат. 2406758 Штамм бактерий Sinorhizobium meliloti – деструктор ПАУ и стимулятор роста растений для повышения эффективности фиторемедиации
Разработана и внедрена на Саратовском НПЗ технология рекультивации нефтешламовых амбаров (рис. 23), проведено обследование заводской территории на загрязненность нефтепродуктами и металлами, осуществляется регулярный мониторинг и фиторемедиация загрязненных участков. Совместно с Саратовским районным нефтепроводным управлением создан стационарный полигон, на котором отработана технология переработки нефтешламов и почво-грунтов с высоким содержанием нефтепродуктов методом модульного биокомпостирования. Разработки неоднократно отмечены грамотами и дипломами на Саратовских салонах изобретений, инноваций и инвестиций.



Рис. 23 - Реализация разработанной технологии биорекультивации in situ для ликвидации нефтешламонакопителя: стимуляция аборигенной микрофлоры и фиторемедиация, на фото 2008 (вверху) и 2017 (внизу) годы

КОЛЛЕКЦИЯ РИЗОСФЕРНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ ИБФРМ РАН
Лаборатория поддерживает Коллекцию ризосферных микроорганизмов ИБФРМ РАН, которая входит в ее состав на правах научной группы. Руководитель коллекции – д.б.н., проф. О.В. Турковская. Она образована из коллекции непатогенных микроорганизмов ИБФРМ РАН, основы которой заложены в 1981 году.
В настоящее время Коллекция (акроним IBPPM) является членом Всемирной федерации коллекций культур (WFCC) №975 и зарегистрирована во Всемирном центре данных о микроорганизмах (WDCM) №1021. Представлена на портале центров коллективного пользования и уникальных установок (http://ckp-rf.ru) №471930. Электронный каталог и основные нормативные документы размещены на сайте коллекции http://collection.ibppm.ru. Общее число поддерживаемых штаммов около 500 и около 3000 – единиц хранения.
Уникальность коллекции состоит в том, что ее основу составляют ризосферные бактерии, обладающие фитостимулирующей активностью (PGPR). Особо значимым является собрание штаммов альфа-протеобактерий, принадлежащих к роду Azospirillum – более 150 культур, большая часть которых выделена из ризосферы диких и культурных злаков в ходе проведенных экспедиций по Саратовской области (рис. 24). Сегодня это самое большое собрание азоспирилл не только в России, но и в Европе. Бактерии этого рода служат признанным во всем мире модельным объектом для фундаментальных исследований молекулярных механизмов растительно-микробных взаимодействий в связи с их способностью оказывать положительное влияние на приживаемость и рост растений.

Рис. 24 - Слева направо: рост азоспириллы на картофельном агаре; клетки азоспириллы на жидкой среде, 18 ч, фазовый контраст; клетка азоспириллы под электронным микроскопом, 18 ч, ×25000, контрастировано уранил-ацетатом (Позднякова и др., 1988)

С целью уточнения таксономических характеристик ряда оригинальных штаммов азоспирилл проведен сравнительный анализ их полноразмерных генов 16S рРНК, который в совокупности с морфологическими, культуральными, физиолого-биохимическими свойствами, а также данными ДНК-ДНК гибридизации позволил подтвердить или установить видовую принадлежность тестируемых штаммов (рис. 25) [Голубев и др., 2018].

Рис. 25 - Филограмма изолятов SR7, SR15, SR41, SR50, SR55, SR57, SR80, SR88, SR96, SR100,SR103, SR105, SR108, SR109, SR111 и SR115, основанная на сравнении нуклеотидных последовательностей гена 16S рРНК

Голубев С.Н., Дубровская Е.В., Турковская О.В. Коллекция ризосферных микроорганизмов ИБФРМ РАН: ревизия штаммов бактерий рода Azospirillum на основе анализа нуклеотидных последовательностей гена 16S рРНК // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2018. 18(1). 52-59.[/i]

В последние годы коллекция пополняется новыми штаммами ризосферных микроорганизмов, обладающих устойчивостью, либо деструктивными свойствами в отношении таких распространенных загрязнителей окружающей среды, как нефть, ПАУ, пестициды, тяжелые металлы и др., а также сочетающих в себе эти свойства со стимуляцией роста растений. Таким образом, физиолого-биохимические и экологические особенности ризосферных микроорганизмов, составляющих основу коллекции ИБФРМ РАН, обеспечивают им эффективное применение в области как органического земледелия, так и экологических биотехнологий. Коллекция ризосферных микроорганизмов ИБФРМ РАН на сегодняшний день является единственной в мире, имеющей такую специфику [Турковская и Голубев, 2020].
Турковская О.В., Голубев С.Н. Коллекция ризосферных микроорганизмов ИБФРМ РАН: значение для исследования растительно-бактериальной ассоциативности // Вавил. журн. генетики и селекции. 2020. 24(3). 315-325.

Солидная база научных знаний, полученных ИБФРМ РАН в результате проведенных со штаммами коллекции фундаментальных исследований, отражена в более 80 кандидатских и докторских диссертациях, защищенных сотрудниками ИБФРМ РАН и Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского. Опубликовано более 1000 работ в российских и международных научных изданиях. Ряд изобретений защищены патентами РФ.
Cовершенствование работы с фондами коллекции является перспективным и актуальным научным направлением, что подтверждено участием сотрудников коллекции в проекте 7-й Рамочной Программы Евросоюза «Банки ризосферных микроорганизмов»: Европейско-российская инициатива создания сети центров исследования микробиологических ризосферных ресурсов», Banking Rhizosphere Micro-Organisms (BRIO) №266106(2011-2014) [Declerck et al., 2015] За последние годы увеличилось количество запросов на ризосферные штаммы и со стороны внешних организаций как учебно-научных, так и коммерческих [Пат. 2678755].
Declerck S., Willems A., van der Heijden M., Varese G., Turkovskaya O., Evtushenko L., Ivshina I., Desmeth Ph. PERN: an EU–Russia initiative for rhizosphere microbial resources // Trends in Biotechnology. 2015. 33(7). 377-380.
Патент RU 2678755 С1. Биологический агент для стимуляции ростовых процессов в растениях. Егоршина А.А., Лукьянцев М.А., Шаймуллина Г.Х. и др. Опубл. 31.01.2019. Бюл. № 4.
Declerck S., Willems A., van der Heijden M., Varese G., Turkovskaya O., Evtushenko L., Ivshina I., Desmeth Ph. PERN: an EU–Russia initiative for rhizosphere microbial resources // Trends in Biotechnology. 2015. 33(7). 377-380.
Патент RU 2678755 С1. Биологический агент для стимуляции ростовых процессов в растениях. Егоршина А.А., Лукьянцев М.А., Шаймуллина Г.Х. и др. Опубл. 31.01.2019. Бюл. № 4.


ГРАНТЫ, СОТРУДНИЧЕСТВО
Исследования лаборатории выполнялись в рамках Федеральных целевых программ, грантов российских и международных фондов: РНФ, РФФИ, Президента РФ, Интеграция, МНТЦ, FP7 Евросоюза, Макартуров, DAAD и др.
Основные гранты за последние годы
Грант РФФИ 13-04-02051-а «Исследование участия растительных оксидоредуктаз в ризосферной деградации полициклических ароматических углеводородов» (2013-2015).
Грант РНФ № 16-14-00081 «Грибы для экологически значимых биотехнологий» (2016-2018).
Грант РФФИ № 16-04-00351-а «Роль растительных и грибных окислительных ферментов в сопряженном метаболизме полициклических ароматических соединений» (2016-2018).
Грант РФФИ 18-29-05062 мк «Создание научной основы новой комплексной биотехнологии для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов в зоне засушливого климата» (2018 – 2021).
Международное сотрудничество
Много лет велись совместные работы с польскими коллегами в рамках Соглашения между РАН и ПАН (Институт катализа и химии поверхности ПАН, Краков и Департамент биохимии Университета им. Марии Кюри-Склодовской, Люблин). В 2004 г. ИБФРМ РАН был награжден Почетной грамотой от Российской и Польской академий наук. Лаборатория успешно сотрудничает с Центром исследований окружающей среды, Лейпциг, Германия, с итальянскими коллегами из Университета г. Турин, Италия. Осуществляются научные контакты с Колледжем науки и инжениринга окружающей среды Нанькайского университета и Тяньцзинской академией наук об окружающей среде, г. Тяньцзин, КНР). Подписано Соглашение о создании Китайско-Российского центра трансфера технологий восстановления окружающей среды (июнь 2017 г.) (рис. 26).

Рис. 26 - Подписание Соглашения

С 2018 г. проводится совместная исследовательская работа с Институтом биологии и биотехнологии растений (ИББР, г. Алматы, Республика Казахстан).
По инициативе лаборатории экологической биотехнологии на базе ИБФРМ РАН были организованы и проведены совещания и конференции по проблемам биодеградации загрязнений окружающей среды (2003, 2005, 2017).
Сотрудниками лаборатории опубликовано более 470 работ, в том числе учебно-методические пособия, монографии, главы в коллективных монографиях и сборниках, статьи в ведущих отечественных и международных научных изданиях, получено 11 патентов РФ.

Памяти Поздняковой Л.И. 29.10.1938 – 19.04.2012
19 апреля 2012 года скоропостижно скончалась Людмила Ивановна Позднякова — старейший сотрудник нашего Института, замечательный человек, кандидат биологических наук, микробиолог высокого класса.
Позднякова Л.И. окончила биологический факультет Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского по специальности «микробиология». Прошла заочное обучение в аспирантуре СГУ по вышеуказанной специальности и в 1981 году успешно защитила кандидатскую диссертацию на тему «Пектолитические и протеолитические ферменты Erwinia carotovora var. сitrullis». С 1981 года — со дня основания ИБФРМ РАН — являлась его сотрудником. Людмила Ивановна была одним из организаторов коллекции микроорганизмов ИБФРМ РАН. Созданная с ее активным участием коллекция бактерий рода Azospirillum, выделенных из-под злаков Саратовской области, до сих пор является самой крупной в России и востребована специалистами. До последних дней Людмила Ивановна являлась куратором этой коллекции, поддерживая жизнеспособность культур и обеспечивая сотрудников Института и сторонних организаций необходимыми штаммами, проводила консультации по вопросам таксономии и идентификации бактерий. Она была честным, принципиальным человеком, хорошим наставником молодежи, на нее всегда можно было положиться, ее доброта, душевная щедрость и жизнелюбие снискали ей уважение и любовь в коллективе.
Светлая память о Людмиле Ивановне Поздняковой навсегда сохранится в наших сердцах и в памяти всех, кто ее знал.



Авторизация
Обнаружили неточность?
Если Вы нашли ошибку в тексте – выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter