Азотобактер туысы бактерияларының фитопатогенді саңырауқұлақтарға қатысты антогонистік белсенділігі бар штамдарды сұрыптау

 

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым  министрлігі

 

Әл-Фараби атындаіы Қазақ ұлттық университеті

 

 

 

 

«Қорғауға жіберілді»

 

Биотехнология

кафедра меңгерушісі, б.ғ.д., проффессор Заядан Б.К

 

                                    

 

 

 

ДИПЛОМДЫҚ  ЖҰМЫС

 

 

Тақырыбы: «АЗОТОБАКТЕР ТУЫСЫ БАКТЕРИЯЛАРЫНЫҢ  ФИТОПАТОГЕНДІ САҢЫРАУҚҰЛАҚТАРҒА  ҚАТЫСТЫ АНТОГОНИСТІК БЕЛСЕНДІЛІГІ БАР ШТАМДАРДЫ СҰРЫПТАУ»

 

 

 

                            050701 – «Биотехнология» мамандығы бойынша

 

 

 

Орындаған:                                                                    Абдуллаева Б.Р

 

 

Ғылыми  жетекші:                                                               

Б.ғ.д.,доцент                                                                  Сыдықбекова Р.Қ  

 

 

Норма бақылаушы:                                                       Садвакасова А.К

  Б.ғ.к                                                  

 

 

 

 

 

Алматы, 2012

РЕФЕРАТ

 

Жұмыс 8 кесте, 19 суреттен,  74 пайдаланған әдебиеттер тізімінен тұрады. Жалпы көлемі - 52 бет.

Дипломдық жұмыста  әр түрлі топырақ үлгілерінен  азототобактерия туысына жататын  бактерияларды бөліп алып, түрлі  қасиеттеріне зерттеулер жүргізілді.

Жұмыстың  негізгі мақсаты: Азотобактер туысы  бактерияларының  фитопатогенді  саңырауқұлақтарға қатысты антогонистік белсенділігі бар штамдарды сұрыптау.

Жұмыстың  міндеттері: 

1. Әртүрлі топырақ үлгілерінен азотобактериялардың санын анықтау
2. Әртүрлі топыррақ үлгілерінен азотобактериялар туысына жататын бактерияларды бөліп алу
3. Бөліп алған бактериялардың түрлік қасиеттерін зерттеу

Жұмыста қолданылған:

 

Алынған нәтижелер:

 

және азотобактерияларды идентификациялау үшін  Берджи анықтағышы бойынша зерттеу әдістерін қолдандық

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         

МАЗМҰНЫ

 

	КІРІСПЕ НЕГІЗГІ БӨЛІМ	3
1	ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ	5
1.1	Азотобактериялар туралы мәлімет	5
1.2	Фитопатогенді саңырауқұлақтар  және оның түрлері	10
1.3	Бактериялардың фитопатогенді саңырауқұлақтармен қарым-қатынасы	11
1.4	Азотобактериялардың ауылшаруашылық практикасында  қолданылуы	20
2	ЗЕРТТЕУ НЫСАНЫ, МАТЕРИАЛДАРЫ ЖӘНЕ ӘДІСТЕРІ	24
2.1	Зерттеу нысандары мен материалдары	24
2.2	Қоректік орталар	24
2.3	Қолданылған әдістер	24
3	АЛЫНҒАН НӘТИЖЕЛЕР МЕН ОЛАРДЫ ТАЛДАУ	29
3.1	Әртүрлі топырақтан Azotobacter туысына жататын бактерияларды бөліп алу	29
3.2	Azotobacter туысы бактерияларының биологиялық қасиеттерін зерттеу	33
3.3	Азотобактер туысы бактерияларының  фитопатогенді саңырауқұлақтарға  қатысты антогонистік белсенділігі бар штамдарды сұрыптау	36
3.4	Бөлініп алған Azotobacter туысы бактерияларының таксономиялық қасиеттерін зерттеу	39
	ҚОРЫТЫНДЫ	46
	ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР	47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 

Жұмыстың өзектілігі

Соңғы жылдары биологиялық препрараттарды жер өңдеу мен өсімдік шаруашылығында қолдануға көп көңіл бөлінуде. Биологиялық препараттар көбінесе жердің құнарлығын арттыруда, ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігін жоғарылатуда және жемдік мәселелерді шешуде, сонымен қатар, өсімдіктердің, соның ішінде жеміс жидектер мен көкөністердің адамға зиянды әсер ететін ауруларымен күресуде маңызды орын алады [66-68]. 

Қазіргі таңда ауылшаруашылығында экологиялық  қауіпсіз, сонымен қоса, энергияны  үнемдейтін, ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігін арттыру үшін қолданылып жүрген тыңайтқыштардың орнына микробтық  тыңайтқыштармен алмастыруға болады. Аталған тыңайтқыштар өсімдіктердің  қоректенуін жақсартуға, олардың  өсіп дамуы мен фитосанитарлы  әсер көрсетуге қабілетті микроорганизмдердің  культураларынан тұрады. Бұл микроорганизмдер азот тұтумен қатар өсімдіктердің өсіп-дамуын қамтамасыз ететін, патогенді микрофлораның дамуын тежейтін, өсімдіктердің өнімділігін және  сапасын арттыратын физиологиялық заттар өндіреді [69].

Қазіргі кезде ауылшаруашылығында минералды  және органикалық тыңайтқыштарды қолдануды  қысқартуына байланысты өсімдіктерді түрлі аурулардан қорғау  үшін кешенді  әсер ететін азот тұтушы микроорганизмдердің  негізінде дайындалған биопрепараттарды  дайындаудың қосымша көздерін көптеп қарастырылуда. [70,71].

Жұмыстың негізгі мақсаты әртүрлі топырақтардан азотобактер туысы бактерияларын бөліп алу және олардың фитопатогенді саңырауқұлақтарға қатысты антогонистік белсенділігі бар штамдарын сұрыптау болып табылады.

Қойылған  мақсаттарға жету алдымызға келесі міндеттер қойылды:

• топырақтан Azotobacter туысына жататын бактерияларды бөліп алу және олардың әр түрлі биологиялық қасиеттерін зерттеу
• азотобактер туысы бактерияларының фитопатогенді саңырауқұлақтарға қатысты антогонистік белсенділігі бар штамдарды сұрыптау
• бөлініп алған Azotobacter туысы бактерияларының таксономиялық қасиеттерін зерттеу

Жұмыстың жаңалығы

Алғаш рет Azotobacter туысына жататын бактериялардың жаңа 7 штамы бөліп алынды және оларды биопрепараттардың дайындауда қолдануға болатындығы анықталды.

 

 

 

 

1. ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ

 

1.1 Азотобактериялар туралы мәлімет

 

Азотобактер туысы грам теріс, азотфиксаторлардың еркін тіршілік ететін тобына жатады. Туыстың өкілдері бейтарап және сілтілі  топырақта және суда кейбір өсімдіктермен ассоциация құрып мекендейді. Ерекше форма – циста түзеді.

Туыстың бірінші өкілі Azotobacter chroococcum 1901жылы голландиялық микробиолог және ботаник Мартин Бейерник  тарапынан ашылып, сипатталды. Қазір азотобактерлер морфологиялық белгілері жағынан өзіндік ерекшеліктері бар бірнеше түрге бөлінеді, клеткалары таяқшалы және кокка тәрізді болады. Azotobacter chroococcum клеткасы шар тәрізді, екі-екіден жалғасқан, моншақ тәрізді әр түрлі ұзындықта, жеке күйінде ірі (4-6 мк) шамасында кездеседі. Клетканың жас кезінде сыртында талшықтары болады, сол арқылы олар жақсы қозғалады. Клетка “қартайған” сайын қозғалу қабілеті жоғалып қоңыр тартады. Осы күйінде ол ұзақ уақыт сақталады. Егер қолайлы жағдай туса одан жас клетка пайда болады. Азоты жоқ ортада тіршілік еткенде олардың сыртында шырыш қабық пайда болады. Оны капсула деп атайды. Шырышқа оралған азотобактер клеткасы ұзат уақыт тіршілігін жоймайды. Азотобактер вегетативті жолмен немесе басқа бактериялар тәрізді жай бөліну жолымен көбейеді. Azotobacter chroococcum жасанды қоректік ортада 1г қант пайдаланғанда 20мг-дай ауа азотын сіңіре алады. Бұдан басқада азотобактер агиле, азотобактер винеланди деп аталатын түрлері де бар. Олардың жалпы қасиетінің хроококкумге ұқсастығымен қатар, өзіндік ерекшелігі де бар. Бұларда атмосфера азотын жақсы сіңіре алады.

Azotobacter chroococcum 1901жылы голландиялық микробиолог және ботаник Мартин Бейерник  тарапынан ашылды. 1903  жылы Липман( Lipman) Azotobacter vinelandii–ді сипаттады. Бір жыл кейін 1904жылы  Мартин Бейерниктің құрметіне  Azotobacter beijerinkii LIPMAN атауы берілді. 1949 жылы орыс микробиологы Николай Александрович Краснильков Azotobacter nigricans KRASNILKOV түрін сипаттады.

Ертеректе туыстың өкілдері Azotobacteraceae PRIBRAM тұқымдасына жатқызылған 1933жылы, кейінірек Pseudomonadaceae тұқымдасына ауыстырылды. 2004 жылы фиолгенетикалық зерттеулер жүргізгенде Azotobacter  vinelandii Pseudomonas aeruginoza бактериясының бір кладасына кіретіні анықталған. 2007 жылы Azotobacter, Azomonas және Pseudomonas ұқсастықтары туралы болжау жасалған. Azotobacter туысына ертеректе Azotobacter agilis, Azotobacter macrocytogenes және Azotobacter paspali түрлері жатқызылған.

Азотобактердің  барлық түрі ауалы жерде, +25 - +30◦C температурада реакциясы нейтралды, көміртегі қосылыстары мол ортада жақсы тіршілік етеді. Крахмалды да ыдыратады. Сонымен қатар, олар спиртті және түрлі органикалық қышқылдарды да пайдаланады. Азотобактер клеткасында болатын  нитрогеназа ферменті атмосфера азотын клетканың сіңіруінде үлкен рөл атқарады.

Азотобактер ауадағы азотты сіңіру үшін қажетті  энергияны азотсыз органикалық  заттарды тотықтыру арқылы алады. Азот қоректік заты ортада жеткілікті болса, азотобактер онымен қоректенеді, ал азотсыз қоректік зат алынса, олар атмосфера азотын сіңіре бастайды.

Топырақты органикалық заттармен байыту –  азотобактер тіршілігін күшейтетін тиімді шаралардың бірі. Азотобактер  тіршілігі үшін фосфор, кальций, молибден, бор және марганец сияқты элементтер қажет.

Басқа микроорганизидерге қарағанда азотобактер ылғалды  көбірек қажет етеді. Ол топырақтың ылғал сыйымдылығы  25-30% болғанда жақсы дамиды. Қазақстанда жүргізілген зерттеулерге қарағанда, гумусы аз қара топырақты тың жерлерде ылғал біршама мол болғанда ғана  олар жақсы тіршілік ете алады. Жаз айларында топырақ құрғаған кезде, азотобактер кездеспейді. Су ішінде азотобактер төрт – бес жылға дейін тіршілік ете алады.

Азотобактер барлық топырақта бірдей мөлшерде кездесе  бермейді. Ол көбінесе қышқылы аз, нашар  күлгінді, әктелген немесе қара шірікті  - карбонатты топырақтарда көп болады. Өсімдіктердің тамыр жүйесінің айналасында (ризосферада) кездесетін азотобактер, тамырдан бөлінген заттармен қоректенеді. Олар сіңірген атмосфера азотымен топырақты байытып, өсімдіктер тіршілігіне қолайлы жағдай туғызады.

Азотобактерлер  биік тау топырақтарында кездеспейді. Таудың тегіс беткейлеріндегі сұр, қоңыр және қара топырақтарында айтарлықтай  аз мөлшерде кездеседі. Азотобактер  әр түрлі суларда да тіршілік етеді. Олар Қарa теңізден, Азов және Балтық теңіздерінен табылған. Отанымыздың солтүстік бөлігіндегі топырақтарда азотобактерлер кездеспейді. Бірақ бұл жерлерді өңдесе олардың тіршілігіне қолайлы жағдай жасалады. Мәселен, Мурманск облысының өңделген және тың жерлерінің топырағынан алынған топырағынан алынған 370  үлгінің 102- сінен азотобактерлер табылған. Сонымен қатар олар Енисей аймағынан да табылған. Өңделген жерлердегі топырақтың  бір грамындағы олардың саны жүзге дейін жетеді. Сибирьдің әр түрлі топырақтарын зерттеген Г.Н. Блинков азотобактерді көптеген топырақ типтерінен, соның ішінде шымды – күлгін топырақтардан да кездестірген [2].

Azotobacter туысы өкілдерінің цисталары вегетативті клеткаларға қарағанда ішкі ортаның жағымсыз факторларының әсеріне тұрақты:ультрафиолетке, кептіруге, гамма сулелеріне, күн иррадиациясына, ультрадыбысқа, бірақта жоғары температура әсеріне тұрақты бола алмайды [3].

Цистаның  қалыптасуы қоректік ортада кейбір органикалық  заттардың (мысалы,этанол, н – бутанол  және β –гидроксибутират ) қосылуынан қоректік заттардың концентрациясының өзгеруімен индуцирленеді. Цисталар сирек сұйық қоректік орталарда да қалыптасады. Инцистирлену  химиялық факторлармен және метаболитикалық жылжулар әсерінен индуцирленуі мүмкін. Инцистирлену индукциясында анық мағынаға альдегиддегидрогеназа ие болады, сонымен қатар регулятор жауабы  AlgR.

Азотобактер цистасы – орталық деп аталатын шар тәрізді дене вегетативті  клеткалардың үлкен мөлшерлі вакуолімен кішірейтілген көшірмесі және екіқатпарлы  қабықшадан, интима деп аталатын ішкі бөлігінің құрылысы талшықты, ал сыртқы бөлігінің құрылысы кристалды гексагональдан тұрады. Экзин трипсинмен гидролизденеді және лизоцим әсеріне тұрақтылығымен орталық дененден ерекшеленеді. Цистаның ішкі қабықшасының негізгі компоненті  ұзын алифатты тізбектен және ароматты сақинадан тұратын алкилрезорцинол. Алкилрезорцинол басқа да бактерияларда, жануарларда және өсімдіктерде кездеседі. Циста көбеюге қатыспайды.

Физиологиялық қасиеті. Электрон доноры ретінде органикалық байланыстарды қолданып, қышқылды – қалпына келтіретін реакциялардан энергия алады. Өсуі үшін оттегі керек, бірақ оттегінің төмен концентрациясында да өсуге қабілетті, каталазны және оксидазаны түзеді. Әр түрлі көмірсуларды, спирттерді және органикалық қышқылдың тұздарын көмірсу көзі ретінде пайдалана алады. Азот көзі ретінде нитраттарды, аммоний иондарын  және амин қышқылдарын пайдаланады. Азот фиксацияға және өсу үшін оптимум рН 7,0-7,5 болады. 4,8-ден 8,5 диапозонында  да өсуге қабілетті.

Дақылдық қасиеті. Azotobacter туысының өкілдері  көмірсуларды (мысалы, маннит, сахароза, глюкоза), спирттерді (этанол, бутанол), органикалық қышқылдың тұздарын сонымен қоса бензоаттарды, көмірсу және энергия көзі ретінде пайдаланады. Туыстың өкілдері еркін тіршілік ететін азотфиксирлеуші және олигонитрофилді организмдерді бөліп алуға арналған азотсыз ортада, мысалы көмірсу көзі (сахароза, глюкоза) және қажетті микроэлементтер (фосфор, күкірт және т.б) бар Эшби ортасында немесе құрамында микроэементтері көп М.В. Фёдеров және Бейерниктің сұйық орталарында өседі.

Тығыз орталарда  туыс өкілдері тегіс, шырышты колониялар түзеді, диаметрі 5-10мм, сұйық ортада  қабық түзеді. Колония  пигменттелген  қоңыр, жасыл және басқа түстерге боялған немесе түссіз болуы мүмкін. Туыстың өкілдері мезофильді микроорганизмдер 20-30◦С температурада өседі.

Пигменттері. Azotobacter туысының өкілдері пигмент өндіреді. Мысалы, Azotobacter chroococcum қою – қоңыр суда еритін пигмент меланинді өндіреді. Басқа түрлеріде сары – жасыл-түстен пурпурлы түске дейін, сонымен қатар жасыл флюоресцирлеуші және көкшіл пигменттер өндіреді.

Геном. Azotobakter vinelandiі AvOP штамының   хромосомасы анықталған. Azotobakter vinelandiі хромосомасы– сақиналы ДНҚ молекуласы, нуклеотид жұбы 5 342 073 және 5043 генді қамтиды оның 4988-і белоктарды кодтайды, Г +Ц жұбының үлесі 65моль% құрайды. Azotobacter туысының өкілдерінің өмірлік циклы барысында плоидтылығы өзгереді: дақыл ескіргенде клеткалардың өсетін стационарлы фазасында хромосомалардың 100-ге дейінгі көшірмесі пайда болады, клеткадағы хромосомалар саны және ДНҚ құрамы жоғарылайды. Жаңа қоректі ортаға отырғызғанда бастапқы ДНҚ (бір көшірмелі) қалпына келеді. Хромосомалық ДНҚ-дан басқа Azotobacter туысының өкілдерінен плазмидалар табылып, экзогенді плазмидалық ДНҚ трансформацияға мүмкіншілігі бар екені дәлелденген.

Таралуы. Azotobacter туысының өкілдері бейтарап және әлсіз сілтілі топырақта таралған, қышқыл топырақтан бөліп ала алмаймыз. Оңтүстік және солтүстік аудандарда экстремальды жағдайларда да табылған. Құрғақ топырақтарда туыстың өкілдері 24 жылға дейін циста түрінде сақталуға қабілетті. Сонымен қатар Azotobacter туысының өкілдері суда мекендейтін түрлерін тұзды болоталардан, тығыздалған көлшіктерден бөлініп алынған. Azotobacter туысының кейбір өкілдері өкілдері өсімдіктермен ассоцияцияланған және ризосферада мангр ағаштарынан азот фиксерлеуші, денитрифицерлеуші бактериялармен бірлескен түрде бөлініп алынған.

Азотфиксация .Azotobacter туысының өкілдері азотфиксаторлармен еркін тіршілік етеді, Rhizobium туысынан айырмашылығы өсімдіктермен симбиоздық қатынасқа түспей атмосферадан молекулярлы азотты фиксерлейді. Туыстың кейбір түрлелі өсімдік – иесімен ассоцияцияға түседі.

Azotobacter туысының өкілдері азотфиксациялау үшін ферменттердің толық комплексіне ие: ферродоксиндер, гидрогеназалар және маңызды фермент – нитрогеназалар. Азотфиксация процесі энергияға тәуелді және энергияны АТФ түрінде талап етеді. Азотты фиксациялау процесі оттегінің қатысына сезімтал, сондықтан туыс өкілдері оттегі әсеріне қарсы ерекше клеткадағы оттегінің концентрациясын төмендететін механизм – тыныс алу деп аталатын қорғаныс механизмі жұмыс істейді. Сонымен қатар нитрогеназаны қорғайтын оттегінің әсерінен болатын клеткалардың өлуінен сақтап қалатын ерекше Shethna белогы болады. Бұл белокты өндірмейтін мутанттар азотфиксация уақытында оттегінің қатысымен өлімге ұшырайды. Азотфиксация процесінде Azotobacter – дің гомоцитрат – иондары негізгі рөлде ойнайды.

Нитрогеназалар. Азотфиксацияға қатысатын нитрогеназды комплекс маңызды фермент болып табылады. Azotobacter туысының өкілдерінен нитрогеназаның бірнеше типі табылған–Mo-Fe-нитрогеназа және альтернативті нитрогеназалар: молибден иондарына тіуелсіз ванадийді қамтитын, температура төмен жағдайда Mo-Fe-нитрогеназадан белсендірек V-нитрогеназалар. Азот фиксациялауда V-нитрогеназалардың тиімділігі температура 5◦C-қа дейін төмендегенде де тоқтамайды. V-нитрогеназаның Mo-Fe-нитрогеназаға қарағанда температура 10 есе төмендегенде белсенділігі азайған және кәдімгі нитрогеназадан Fe-қамтитын нитрогеназалар белсендірек. Белсенді нитрогеназаның түзілуінде Mo-Fe-нитрогеназаның Р-кластері, нитрогеназаның Mo-Fe-кофакторы және де шаперон GroEL маңызды рөльді ойнайды. Нитрогеназаның белсенділігі аргинин қалдығының түзілуімен реттеледі. Нитрогеназаның синтезі nif-гендерінің бақылауы астында жүреді.

Азот  фиксацясы nifLA оперонымен реттеледі, nifA өнімі nif – гендерінің транскрипциясын реттейді, nifL nifA әсеріне қатысты антаганистік әсеріне ие. nifLA оперонының экспрессиясы позитивті механизм бойынша реттеледі. nifL гендер транскрипциясының активтілігін редокс–бағынышты жолымен модульдеуші флавопротеин болып табылады. Екі белоктан тұратын  (энхансер nifA және nifL сенсор ) екі компонентті реттеу жүйесі өз арасында комплекс түзіп атипті және гендер экспрессиясының реттеу жүйесі басқа организмдерде таралмаған.

Топырақтағы азот айналымы. Азотфиксация табиғаттағы азот айналымында үлкен рөлді ойнайды. Азотфиксация азоттың негізгі көзі болып табылады және Azotobacter туысының өкілдері молекулярлы азотты фиксациялауымен топырақтағы азот айналымында маңызды орынды алады. Сонымен қатар туыстың өкілдері кейбір биологиялық активті заттарды синтездейді, соның ішінде кейбір фитогармондарды, мысалы ауксиндер өсімдіктердің өсуін және дамуын стимульдейді. Туыс өкілдерінің экзополисахаридтері топырақтағы ауыр металдарды мобилизациялауға, ауыр металдармен мысалы, кадмимен, сынаппен, қорғасынмен ластанған топырақтың өздігінен тазалануына қабілеттендіреді. Azotobacter туысының өкілдері хлоры бар ароматикалық байланыстарды, мысалы, ксенобиотик және полютант болып табылатын канцерогенді және мутагенді әсерге ие гербицидтің 2,4,6-трихлорфенолын биодеградациялауға қабілетті.

Қолдануы. Молекулалық азотты фиксациялауына байланысты ,сонымен бірге топырақтың құнарлылығын арттырады және өсімдіктердің өсуін стимулдейтін Azotobacter туысының өкілдері ауыл шаруашылығында азотты биологиялық тыңайтқыштар алуда, соның ішінде азотобактеринді алуда қолданылады. Сонымен қатар туыстың өкілдері полисахаридтердің өндірушілері – альгин қышқылын (Е400) медицинада (антацид ретінде), тағам өндірісінде (балмұздаққа крем және тағамдық қоспа ретінде), металдарды биосорбциялауда қолданады.  Azotobakter beijerinckii симметриялық емес гептануклеотидті қатарды CCTCAGC білдіретін Abe I рестриктазаның продуценті болып табылады.

Атмосфера азотының азотобактермен фиксациялануы  және сіңіру деңгейі.

Азоттың негізгі массасы жерде газ  түрінде және атмосферада ¾ бөлігін  құрайды. Біздің планетамыздағы азоттың  сарқылмас қоры 3,8*10^15т. Азот – инертті элемент сондықтан байланысқан күйде сирек кездеседі. Тірі клеткалардың структуралық белогына қажет полимерлердің, белоктық ферменттердің, нуклен және аденозинтрифосфор қышқылдарының  негізгі компоненті, яғни негізгі бірден–бір биофильді элементі. Басқа ешқандай элемент азот сияқты агроэкожүйедегі қоректік заттардың ресурстарын шектемейді. Ол тірі организмдерге байланысқан түрінде яғни, азотфиксация нәтижесінде қолжетерлік болады.

Азотобактер дамуында ылғалдың қажеттілігі. Бактериялар өсуі үшін минералды қоректенудегі элементтерді қажет етеді, әсіресе фосфор және кальциді. Энергиялы азотфиксацияға микроорганизмдер микроэлементтерді қажет етеді, оның ішінде маңыздысы азот сіңіру процесін катализдеуші ферменттер құрамына кіретін молибден. Азотобактер ылғал жеткілікті ортада мекендейді. Ылғал жетіспеген жағдайда клеткалардың көпшілігі өлімге ұшырайды. Қара, қоңыр топырақтардан көктемде азотобактерлердің жеткілікті массасын алуға болады. Жаздың ыстығында жекелеген клеткалары ғана қалады.

Топырақтағы азотобактермен фиксация процесінің белсенділігіне өсімдіктердің тамырлы бөлінуінің  әсері.

Azotobacter chroococcum микроорганизмі өсімдіктердің азоттық қоректенуін жақсартады. Академик С.П.Костычев және оның серіктестері ұсынысымен біздің елімізде Azotobacter chroococcum дақылын қамтитын немесе азотобактерин, жерді тыңайтқыш препараттар қолдануды бастады. Барлық Азотобактер туысының қасиеті оның  алфатикалық тетраен қышқылын көрсететін метил эфирі, гидроксиьді және В-метил топтарын қамтитын фунгистатикалық заттарды өндіруінде [4].

 

1.2  Топырақтың фитопатогенді саңырауқұлақтары

 

 

Жалпы саңырауқұлақтарды  ауру тудыруына байланысты мына түрлерге ажыратады: зоопатогенді – жануарлардың паразиттері; энтомопатогенді – насекомдардың паразиттері; сонымен қатар саңырауқұлақтарда–микофилді; фитопатогенді – өсімдіктердің ауруын тудырушылар [5].

Фитопатогенді саңырауқұлақтардың мынадай түрлері  бар: Fusarium solani, Alternaria, Thiclaviopsis basicola, Pythium sp, Rhisoctonia solani, Bipolaris, Phythopthora және т.б.

Кең тараған  түрі фитопатогенді саңырауқұлақтар. Олар өсімдік ұлпаларына ферменттермен  немесе улы қосылыстар бөліп әсер етеді де содан кейін оларды өздеріне қорек ретінде қолданады. Көптеген фитопатогенді саңырауқұлақтар  тұрмыстық бағалы өсімдіктерді зиян келтіреді. 

Alternaria – ауылшаруашылық дақылдарында , жануарларда ,адамдарда ауруын тудыратын микроскопиялық фитопатогенді саңырауқұлақтар. Жер шарына таралған Alternaria (өлтіргіш деген мағына береді)  осы уақытқа дейін зерттелмеген көптеген ауруларды тудырады. Туыстың кейбір өкілдері адамдарда және жануарларда аллергия және микотоксикозды шақырады [6]. 

 

 

1.3 Азотобактер және басқада бактериялардың фитопатогенді саңырауқұлақтармен қарым қатынасы

 

 

Микробты  антогонизм негізіне тек қана антибиотик түзу емес, ортаның физико-химиялық қасиеттер өзгерту, протолитикалық ферменттерді бөлу жатады [7]. Азотобактер анисолицин тобының фунгистатикалық антибиотигін синтездейді. Топырақта және дәндерде кездесетін бірқатар саңырауқұлақ организмдер (туыс түрлері Fusarium, Alternaria, Penisilium) суық ауа-райында өсімдіктің дамуын тежеу мүмкін. Азотобактер саңырауқұларқа қарсы антибиотикті  заттарды өндіре отырып, өсімдіктерге өсуге және дамуға ықпал етеді. Бірақ барлық азотобактер культураларының барлығы бірдей антогонистік әсерге ие емес [8].

Аленшина  [9] алған Внинбакпрепаратта селекционды жұмыстар нәтижесінде  фитапатогенезді саңырақұлақтарға қарсы тұру қасиеті бар. Азотобактер штампы алынды. Уфа қаласындағы биология институттарында логинов қызметкерлерімен бірге тамыр шіруін қоздырушыларға қарсы антогонистік белсенділікке ие Az. Vinelandi ИБ4 штампын патенттеді [10].

В.В.Кандыба  және А.Г.Назаров астық тұқымдастардың өнімділігін жоғарылататын және олардың ауруға қарсы тұруын күшейтетін, пестицидтермен бірге қолдануға  болатын Azotobacter chroococcum ВКПМ 9029 биопрепаратын жасады [11].

Azotobacter chroococcumның ерекшелігі миланин деп аталатын клетка ішілік қоңыр пигментті-қалыптастыруы, ол клеткамен тығыз байланысқан және ортаға диффункцияламайды. Азотобактериннің құрамында миланині бар шатмдары топырақта басым болады тек өте сирек пигментсіздері кездеседі. Пигментті штамдар көбіне антогонистік қасиетке ие және антибиотикті заттарды белсенді түрде бөледі. Azotobacter chroococcum   пигменттң штамдарының ішінен зең саңырауқұлақтарына антогонистік әсері бар түрлері алынған [12]. Зең саңырауқұлақтарының даумына және ферментативті активтілігіне тек даму үстіндегі культура ғана ықпал ете алады. Пигменттік түзілуі үшін керекті рн және температура оптималды мәні, өсуге де оптимум болды (рн 6,8-7,5 және 28⁰С).Топырақтың тұздануы қатты (5% жоғары) Azotobacter chroococcum-ның пигментациясы сирек болды. Алайда азотобактердің голофильді формалары да белгілі. Azotobacter galophilium Suschkina.Azotobacter chroococum-ның ерекшелігі: жоғары осматикалық қысым. Тұзға шыдамдылық және субстратқа қара-қоңыр пигмент бөледі [13].

Практика  жүзінде барлық топырақтарда, азоттың  жетіспеушілігі байқалады. Көп мөлшерде өнім алу үшін минералды тыңайтқыш  немесе микроорганизмдермен тұтылған биологиялық азотты ендіруді талап  етеді. Азоттың көп емес дозасы (25-30 кг 1 га шегінде) азот жинақталуына ықпал етеді. Жас бұршақ тұқымдас өсімдіктерді азотпен қоректендіру, олардың өсуін және түйнектердің қалыптасуын қарқындатады. Жоғары мөлшерде азотпен қоректендірсе, түйнектердің қалыптасуын соңында азот сіңіруді басып тастайды. Экспериментальды мәліметтердің талдаулары көрсеткендей [14,15] молекулалары азоттың еркін тіршілік ететін бактериялармен байланысуы тек сәуірмен қыркүйек аралығында еш көрініс бермейді, жылдың соңында процесс өте баяу жүреді [16,17].

Топыраққа минералды азот ендіргенде азот тұтушы микроорганизмдерге қоректік ортадағы таза дақылдарға енгізгенмен салыстырғанда  қажыту әсері ошна көп емес. Бұл  топырақ оратсының қорғаныш әсерінен болады, ол өсімдік тамыр жүйесінің  қозғалыстағы азоттты тез қолдануы және оның микробиологиялық трансформациясы  әсерінен қажу әсері қатты болмайды. Өкінішке орай азотбактердің топырақта  белсенді даумы және көптеген қасиеттерін  көрсетуі топырақта органикалық  заттардың шектеулі болуынан және микроорганизмнің қоршаған орта жағдайларына талаптарының күштілігімен шектеледі. Сондықтан азотобактердің стилиздеуші әсері тек құнарлы жерлерде көрініс береді.

Азотобактердің  топырақта таралуының өз заңдылықтары бар. Жазық күлді және күлді топырақтарда қышқыл реакцияларымен сипатталады  азотобактердің дамуы үшін қолайлы  емес. Тек мұндай топырақ өңделгеннен  кейін оның дамуы мүмкін. Ылғалдылығы  жоғары және шөбі шүйгін топырақтарда азотобактер бүкіл вегетативті  даму барысында және көп мөлшерде кездеседі. Шымтезектерде азотобактер  мүлдем болмайды немесе өте баяу дамиды. Ылғалдылығы жеткілікті, қарашіріктерті солтүстік өте азотбактер жақсы  дамиды, ал оңтүстік және қалыпты қарашірікті  топырақтарда көктемгі эфилер ретінде  кездеседі.

Ованованың  зерттеу нәтижелері бойынша Якутияның  егістік жерлерінде азотсыз Эшби оратсында өсу пайызы 2-ден 47,2% аралығында өзгертіп отырады. Егістік шалғынды топырақтарда 18,6% азот сіңірушілер тек 0-20 см тереңдікте ғана кездесті. Құрғақ жерлерде азот тұтушылардың болмауы, олардың ылғал сүйгіштігінің дәлелі. Осылайша зертетулер нәтижесі көрсеткендей азот тұтушы бактериялар тек ылғал және органикалық заттармен бай топырақтарда кездеседі [18]. Қарақойшиеваның зерттеулері [19] көрсеткендей Қазақстан топырағында азотбактердің таралуы тың гумусы аз және гумусы орташа қарашірікті солтүстік аудандарда, ол тек көктемгі эфирлер ретінде топырақтың гидротумиялық режимі қолайлы уақытқа кездеседі. Азотобактердің таралуының тағы бір заңдылығы Іле-Алатауының байқалды. Азотфиксатор таулы орманды топырақтарда жазғы айлары (шілде, тамыз) қарқынды дамиды, таулы қарашіріктерде, тау етегіндегі жапырақтарда вегетативті период кезінде кездеседі.

Жалпылай  алғанда келтірілген мәліметтер Azotobacter азотты тыңайтқыштардың аналогы ретінде ықпал ете алмайтындығын көрсетті. Оның өсімдікке жағымды әсері биологиялық белсенді заттарды және фунгистатикалық қосылыстарды өндірумен байланысты. Азотбактермен бай топырақтарды  өсіруше препарат ретінде қолданыла алады [20].

Өсімдіктердің өсуі мен дамуын қамтамасыз ететін Pseudomonas туысының ризосфералы бактериялары.

Ауыл  шаруашылығы практикасындағы келешегі бар саладағы зерттеулерде қолжетімді табыстар – ризобактериялар тобымен алынған. Осы бактериялардың өсімдіктер және фитопатогендермен өзара әрекеті және оларды ауыл шаруашылығы саласында пайдаланудың келешегі қарастырылған.

Өсімдіктердің, топырақ фитопатогендері тудыратын  ауруларға төзімділігі, көп жағдайда, өсімдіктердің тамыр жүйесі мен  әртүрлі микроорганизмдер арасындағы өзара әрекеті нәтижелеріне байланысты болады. Тамыр жүйесі топырақпен бірге  күрделі экожүйені құрайды, онда өсімдіктер үшін пайдалы, зиянды және бейтарап микроорганизмдер болады. Тамыр  клеткаларына әртүрлі заттардың  белсенді түрде келуі микроорганизмдерді қоректік субстраттармен қамтамасыз етеді. Олар микроорганизмдермен тамыр  ұлпаларының ішінде және тамырдың бетінде (ризоплан) тікелей ризосферада берік  бірлестік  құрайды. Осыған байланысты,ризосфера  мен ризопланда көп мөлшерде бактериялар, актиномицеттер, саңырауқұлақтар және нематодтар жиналады, олардың мөлшері  қарапайым топырақтағыдан едәуір көп  болады. Өсімдіктерде микроорганизмдердің  жинақталуының бір сипаттамасы  – оның сандық қатынасы R/S (rhizosphera/soil)болып табылады [21]. Оны ризосферада тіршілік ететін әртүрлі түр, туыс, тұқымдастар үшін есептеп шығарады. R/S өлшемі өсімдік ризосферасындағы таксономиялық микроорганизмдердің топырақтағы мөлшерінен қанша есе көп екендігін көрсетеді. Көптеген бактериялар үшін R/S өлшемі 2-ден 25-ке дейін болады. Тамырлары жоқ топыраққа қарағанда ризосферада грамы кем бактериялар басым болады, әсіресе Pseudomonas туысының,  флуорецессивті бактериялары көп болады. Pseudomonas putida, P.fluorescens, P.aureofaciens, P.corrugata және т.б бактерияларының штамдары өсімдіктердің өсуі мен дамуын едәуір жақсартады. Қазіргі кезде өсімдіктер үшін пайдалы қасиеттері жинақталған бактерияларды PGPR (Plant Growth – Promoting Rhizobacteria – өсімдіктердің өсуін қамтамасыз ететін ризобактериялар). Әр түрлі таксономикалық топтардың PGPR арасында, өсімдіктер үшін пайдалы – ризосфералық PGPR Pseudomonas ерекшеленеді. Ол агробиотехнологияның фитопатогендерден өсімдіктерді биологиялық жолмен қорғау,өсімдіктердің өсуі мен өнімділігін арттыратын биопрепараттар жасаудағы маңызды штамы болып табылады [22].