©2018 Учебные документы
Рады что Вы стали частью нашего образовательного сообщества.

Туралиевой Молдир Алибековны Разработка биопрепарата против возбудителей заболеваний основных видов дендрофлоры Южно-Казахстанской области, вызываемые микромицетами и бактериями Характеристика диссертационного исследования

АННОТАЦИЯ


диссертации на соискание ученой степени доктора философии (PhD) по специальности 6D070100 – Биотехнология

Туралиевой Молдир Алибековны

Разработка биопрепарата против возбудителей заболеваний основных видов дендрофлоры Южно-Казахстанской области, вызываемые микромицетами и бактериями


Характеристика диссертационного исследования.

В диссертации рассматривается проблема создания биологического препарата против фитопатогенных микроорганизмов - возбудителей гнили стволов вяза мелколистного (Ulmus pumilla L.), основной лесообразующей породы дендрофлоры Южного Казахстана.

Актуальность темы исследования.

В современных условиях интенсивный рост техногенной нагрузки на урбаноэкосистему является причиной снижения основных показателей среды обитания человека. Дендрофлора являясь важным компонентом всех урбаноэкосистем, выполняет роль ускорителя всех биогеохимических процессов в почве и служит фильтром для очищения атмосферного воздуха от токсичных соединений. Однако, поступательный рост нагрузки на городскую экосистему неизменно приводит к возникновению различного рода дендропаталогических проблем, вызванных абиотическими и биотическими факторами. Увеличение концентрации токсичных соединений в воздухе и в почве приводит к снижению жизненных показателей деревьев, вызывая различного рода заболеваний физиологической природы. С другой стороны, усиление процессов бесконтрольного завоза строительных материалов растительного происхождения и стихийной интродукции новых видов растений способствуют инвазии новых видов фитопатогенных организмов, которые становятся причиной ухудшения фитосанитарного состояния древесных сообществ в населенных пунктах.

Дендрофлора Южно-Казахстанской области представляет собой эксклюзивное сообщество, состоящее более чем из 600 видов, сортов и сортообразцов аборигенных и интродуцированных древесных пород. Существующие древостои в этих сообществах хорошо адаптированы к почвенно-климатическим условиям юга Казахстана и играют неоценимую роль в регулировании микроклимата населенных пунктов в условиях аридного климата. Однако, начиная с середины 90-х годов прошлого века началась тенденция ухудшения дендропатологического состояния этих сообществ: увеличилось число больных деревьев неизвестными ранее в регионе заболеваниями, что приводит к полной гибели сооществ аборигенных видов деревьев. Наиболее сильной деградации подверглись древостои вяза мелколистного, который относится к числу основных лесообразующих пород. В настоящее время это обстоятельство составляет одну из основных экологических проблем юга Казахстана. Тем временем известно, что в условиях урбаноэкосистемы общепринятые химические методы защиты растений не применимы, что обосновывает необходимость разработки биологических методов борьбы против фитопатогенных объектов. В связи с этим целью наших исследований явилась разработка биологического препарата на основе микроорганизмов – антагонистов фитопатогенов, возбудителей гнили стволов вяза мелколистного.

Цель исследования

– разработка биопрепарата на основе сапрофитных микроорганизмов-антагонистов возбудителей гнили стволов вяза мелколистного.

Для достижения цели исследований были поставлены следующие

задачи:



  • На основе результатов маршрутных и дендропатологических исследований провести оценку экологического состояния дендрофлоры Южно-Казахстанской области;

  • Провести энтомологические и фитопатологические исследования для выявления фитопатогенных организмов и на основе результатов таксономических анализов определить их видовой состав;

  • На основе результатов микробиологических исследований выделить местные штаммы бактерий рода Bacillus, имеющие антагонистическую активность против различных групп фитопатогенных микроорганизмов, возбудителей гнили стволов вяза мелколистного;

  • Изучение фунгицидной активности местных штаммов бактерий рода Bacillus, выделение эффективных штаммов-антагонистов для разработки биологического препарата против фитопатогенов и изучение степени их патогенности и аллергогенности для организмов теплокровных животных и человека;

  • Провести генетическую идентификацию перспективных штаммов-антагонистов методом ПЦР анализа и их депонирование в Республиканской коллекции микроорганизмов (РКМ) РК;

  • Разработка технологической схемы получения жидкой формы биопрепарата и способов иммобилизации микроорганизмов-антагонистов в разные субстраты;

  • Испытание эффективности биопрепарата против фитопатогенов в условиях лабораторных опытов в модельной системе – «фитопатоген-антагонист» и дендрофлоры города Шымкент методом реинфекции.

Объекты исследования –

дендрофлора Южно-Казахстанской области; вредители и возбудители заболеваний аборигенных пород деревьев; штаммы-антагонисты фитопатогенных микроорганизмов - сапрофитных микромицетов и бактерий рода Bacillus thuringiensis; перспективный для разработки биопрепарата местный штамм B. thuringiensis 4 ant, выделенный из почвенного субстрата местности Шубарсу Южно-Казахстанской области.

Методы исследования

– в исследованиях использовался ряд общепринятых методик: оценка экологического состояния дендрофлоры Южного Казахстана проводилась в маршрутных исследованиях, проведенных в населенных пунктах Т. Рыскулов, Аксукент, Темирлановка, Чулак-Курган, Чаян, Сузак и г. Шымкент, где учитывались степень поврежденности деревьев вредителями, пораженности болезнями и оценивалось жизненное состояние деревьев; выделение чистых культур микроорганизмов-фитопатогенов из пораженных тканей деревьев; методы определения клеток высевом на плотные питательные среды и определения антагонистической активности свободных и иммобилизованных клеток штаммов, определения морфолого-культуральных свойств микроорганизмов, генетическая идентификация бактерий и микромицетов на основании анализа нуклеотидной последовательности 16S rRNA и ITS гена ПЦР; степень патогенности и аллергогенности штаммов-антагонистов определялись по общепринятым методам (Биргер М.О., 1982) в Казахском институте питания (ТОО «Нутритест»); испытание эффективности биопрепарата на основе штамма-антагониста проводилось в условиях лабораторных опытов – в модельной системе «фитопатоген-антагонист», с использованием чистых культур фитопатогенов и биопрепарата в чашках Петри на твердой питательной среде МПА, полевое испытание биопрепарата проводилось на живых деревьях вяза мелколистного путем реинфекции деревьев чистой культурой фитопатогенов и применением биопрепарата.

Научная новизна исследования

.

1. Впервые проведены дендропатологические исследования урбанодендрофлоры Южного Казахстана на основе результатов которых составлена оценка жизненного состояния аборигенных видов древесных пород, выявлены причины ухудшения экологического состояния их сообществ, установлены основные виды вредителей и возбудителей заболеваний.

2. Впервые установлено эпизоотийное развитие инвазивных видов вредителей – Monochamus urussovi F., Monochamus sutor L., Acanthocinus aedelis L., Cossus cossus L., Cetonia aureta L., Xanthogaleruca luteolа Muller. в условиях дендрофлоры Южного Казахстана, которые являются распространителями спор возбудетелей гнили стволов вяза мелколистного и других аборигенных пород деревьев – Platanus orientalis L., Salex alba L., Populus alba L., Salex babilonica L., Ulmus macrocarpa Hance., Populus nigra L. и Ulmus pumila L.

3. Впервые выделено 11 сапрофитных микроорганизмов-антагонистов фитопатогенных объектов, из них идентифицированы 5 новых высоко эффективных штаммов: Bacillus thuringiensis, Pseudomonas stutzeri, Mycobacterium species, Rhodococcus equi, Rhizobium trifolii.

4. Впервые был выявлен местный штамм бактерий рода Bacillus - Bacillus thuringiensis - 4 ant, проявляющий высокую антагонистическую активность против возбудителей заболеваний стволов вяза мелколистного и ряда аборигенных пород деревьев, также не патогенный для организмов теплокровных животных и человека. Выявлено, что механизм антагонистичесих свойств штамма связано с синтезом хитиназы.

5. На основе штамма бактерий B. thuringiensis - 4 ant B-RKM 0651 впервые разработан эффективный биопрепарат «ЮКОБАК-ДЕНДРО» против возбудителей заболеваний стволов вяза мелколистного: гнили стволов - родов бактерий Xanthomonas sp., Pseudomonas sp.,. Erwinia sp.; возбудителей заболеваний живых тканей флоэмы - родов микромицетов Penicillium sp., Mucor sp. и Fusarium sp. Эффективность применения биопрепарата против возбудителей гнили стволов вяза мелколистного составляет 96,5±2,4%.

Положения, выносимые на защиту:

-Ухудшение экологического состояния урбанодендрофлоры Южного Казахстана связано с широким распространением в регионе инвазивных видов вредителей и возбудителей заболеваний стволов аборигенных видов деревьев – - P. orientalis L., S. Alba L., P. alba L., S. Babilonica L, U. Macrocarpa Hance., P. nigra L. и U. Pumila L.



  • Основными вредителями деревьев аборигенных видов и распространителями спор возбудителей заболеваний гнили стволов вяза мелколистного являются инвазивные вредители – M. urussovi F., M. sutor L., A. aedelis L., C. cossus L., C. aureta L., X. luteolа Muller.

  • Гибель деревьев вяза мелколистного происходит в результате комплексного воздействия вредителей, которые повреждают стволы, также распространяют и внедряют споры фитопатогенов в стволы деревьев, и представители ряда родов фитопатогенных бактерий и микромицетов.

  • Для организации биологической борьбы против фитопатогенных объектов наиболее эффективными являются местные штаммы из группы сапрофитных микроорганизмов-антагонистов, не обладающих патогенными свойствами для организмов теплокровных животных и человека.

  • Штамм бактерий B. thuringiensis - 4 ant B-RKM 0651 обладает высокой фунгицидной активностью и является активным компонентом для разработки биопрепарата против возбудителей заболеваний стволов вяза мелколистного. Этот штамм бактерий генетически идентифицирован, депонирован в Республиканской коллекции микроорганизмов и не обладает патогенным свойством для организмов теплокровных животных и человека.

  • Технологическая схема разработки жидкой формы биопрепарата «ЮКОБАК-ДЕНДРО» включает следующие этапы: получение чистой культуры бактерий B. thuringiensis - 4 ant B-RKM 0651; подбор компонентов питательной среды для выращивания бактериальной массы; оптимизация параметров температурного режима и рН среды; выращивание и активизация бактериальной биомассы в ферментере; оценка жизнеспособности вегетативных клеток и эндоспор и фунгицидной активности биопрепарата.

- Эффективность биопрепарата «ЮКОБАК-ДЕНДРО» против возбудителей гнили стволов вяза мелколистного составляет 96,5±2,4%.

Теоретическое и практическое значение результатов исследований.

Результаты исследований по выявлению закономерностей распространения инвазивных видов в условиях новой экологической ниши и по оценке экологического состояния урбанодендрофлоры Южного Казахстана представляют теоретическое значение в понимании динамики изменчивости элементов урбаноэкосистемы в условиях высокой техногенной нагрузки. Основные концептуальные положения и результаты исследований можно использовать в подготовке спецкурсов учебного процесса докторантов, магистрантов, бакалавров биологического, биотехнологического, сельскохозяйственного направлений, а также в разработке научных трудов, учебников и учебно-методических пособий.

Практическим результатом проведенных исследований явился разработанный биологический препарат «ЮКОБАК-ДЕНДРО», который показал высокую эффективность и может быть использован для улучшения фитосанитарного состояния дендрофлоры Южного Казахстана.

Публикация результатов исследований.

По теме диссертации опубликовано 23 научных работ, из них 9 статей и тезисов в зарубежных международных семинарах и конференциях, 2 статья в журнале входящем в международную базу данных Scopus, 6 статей, рекомендованных Комитетом по контролю в сфере образования и науки МОН РК, 1 статья в журнале, входящем в базу данных РИНЦ.

Структура и объем диссертации

. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, использованной литературы и приложений, включает 120 страниц, 16 рисунков, 8 таблиц. Список литературы состоит из 293 источника.
?


zbekiston-respublikasi-107.html

zbekiston-respublikasi-111.html

zbekiston-respublikasi-116.html

zbekiston-respublikasi-120.html

zbekiston-respublikasi-125.html