Питательная среда для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов

Питательная среда для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов

Реферат

Изобретение относится к области создания биопрепаратов на основе индивидуальных микроорганизмов и их сочетаний (консорциумов) и может быть использовано в микробиологии и сельском хозяйстве.

Известна питательная среда для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов, содержащая глюкозу, аспарагин, сульфат калия, кукурузный экстракт, хлорид кальция, фосфат натрия и воду [1]. Недостатком этой питательной среды является относительно низкая скорость роста фосфатмобилизующих микроорганизмов, а также практическое отсутствие на ней роста азотфиксирующих микроорганизмов, что делает ее малопригодной для выращивания их консорциума.

Известна питательная среда для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов, содержащая дигидрофосфат калия, гидрофосфат калия, сульфат магния, хлорид натрия, карбонат кальция, сахарозу и воду [2]. Недостатком этой питательной среды является относительно низкая скорость роста на ней азотфиксирующих микроорганизмов, а также практическое отсутствие на ней роста фосфатмобилизующих микроорганизмов, что также делает ее малопригодной для выращивания их консорциума.

Наиболее близкой к заявляемому нами объекту по совокупности признаков и достигаемому техническому эффекту является питательная среда для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов, содержащая дигидрофосфат калия, гидрофосфат калия, сульфат магния, хлорид натрия, сульфат кальция, молибдат натрия, сульфат железа (II), сахарозу и воду, описанная в [3]. Недостатком данной питательной среды, которая в связи с только что отмеченным обстоятельством выбрана нами в качестве объекта-прототипа, также является относительно низкая скорость роста как азотфиксирующих, так и фосфатмобилизующих микроорганизмов, и, следовательно, их консорциума в целом.

Целью данного изобретения является увеличение скорости роста азотфиксирующих микроорганизмов при сохранении или небольшом увеличении скорости роста фосфатмобилизующих микроорганизмов при выращивании консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов.

Вышеуказанная цель достигается тем, что в питательную среду для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов, содержащую дигидрофосфат калия, гидрофосфат калия, сульфат магния, хлорид натрия, сульфат кальция, молибдат натрия, сульфат железа (II) и воду, дополнительно вводят сапропель при следующем соотношении ингредиентов (г/л):

Дигидрофосфат калия	0.60-0.70
Гидрофосфат калия	0.12-0.20
Сульфат магния гептагидрат	0.15-0.25
Хлорид натрия	0.15-0.25
Сульфат кальция дигидрат	0.02-0.06
Молибдат натрия	0.0005-0.0007
Сульфат железа (II)	0.002-0.004
Сахароза	18.0-22.0
Сапропель	0.5-1.5
Вода дистиллированная	до 1 л

В результате использования данной питательной смеси скорость роста азотфиксирующих микроорганизмов возрастает примерно в 1.5-2.0 раза, тогда как фосфатмобилизующих - не более чем на 15-20% по сравнению с аналогичными скоростями роста для питательной среды-прототипа [3].

До сих пор в литературе не была описана кем бы то ни было питательная среда для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов, содержащая вышеуказанную совокупность ингредиентов вообще и сапропель, в частности; более того, применение сапропеля в составе питательных сред для выращивания микроорганизмов неизвестно вообще. Отмеченное обстоятельство позволяет нам утверждать, что заявляемый нами объект соответствует первому установленному патентным законодательством РФ критериальному признаку изобретения - новизна. Сопоставление же известных признаков питательной среды-прототипа [3] и отличительных признаков, характеризующих заявляемый нами объект (а именно - введение в нее сапропеля), не позволяет предсказать априори появления у него новых по сравнению с прототипом свойств, а именно указанного выше полутора-двукратного увеличения скорости роста азотфиксирующих микроорганизмов при небольшом увеличении скорости роста фосфатмобилизующих микроорганизмов, входящих в состав вышеуказанного консорциума. Указанный момент дает нам основания считать, что заявляемый объект явным образом не следует из известного в данной отрасли техники уровня, а значит, говорить о его соответствии второму установленному законодательством РФ критериальному признаку изобретения - изобретательский уровень. Указанная выше питательная среда легко может быть получена в промышленном масштабе, а ее применение для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов - осуществимо без каких-либо проблем, так что есть все основания утверждать, что заявляемому нами объекту присущ и третий установленный законодательством РФ критериальный признак изобретения - промышленная применимость.

Заявляемая на предмет изобретения питательная среда для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов иллюстрируется нижеследующими примерами.

Пример 1

Приготавливают питательную среду для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов состава, г/л:

Дигидрофосфат калия	0.60
Гидрофосфат калия	0.12
Сульфат магния гептагидрат	0.15
Хлорид натрия	0.15
Сульфат кальция дигидрат	0.02
Молибдат натрия	0.0005
Сульфат железа (II)	0.002
Сахароза	18.0
Сапропель	0.5
Вода дистиллированная	до 1 л

Составляют консорциум азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов на основе коллекционных (депонированных) штаммов поименованных микроорганизмов (Pseudomonas brassicacearum, Регистрационный номер в ВКПМ В-10388) и (Sphingobacterium multivorum, Регистрационный номер в ВКПМ В-10385), соответственно с соотношением 1:1 по количеству КОЕ (колониеобразующих единиц). Для этого предварительно выращивают азотфиксирующие микроорганизмы на агаризованной среде Эшби, а фосфатмобилизующие - на агаризованной среде Муромцева, после чего обе эти культуры высеваются на питательную среду указанного выше состава. Выращивание ведут в течение того периода времени, в котором имеет место прирост их численности (4.5 сут), после чего этот процесс прекращают. Для определения численности микроорганизмов сразу же проводят посев консорциума на агаризованные питательные среды (среда Эшби в случае азотфиксирующих и среда Муромцева - в случае фосфатмобилизирующих) и определяют среднюю скорость их роста в (млн·г^-1·сут^-1) как частное от деления числа микроорганизмов (в миллионах единиц) на массу питательной среды (в г) и время выращивания (в сут). Данные по скорости роста азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов для вышеуказанной питательной среды представлены в Таблице 1.

Пример 2

Выполняют как и Пример 1, но для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов используют питательную среду состава, г/л:

Дигидрофосфат калия	0.64
Гидрофосфат калия	0.16
Сульфат магния гептагидрат	0.20
Хлорид натрия	0.20
Сульфат кальция дигидрат	0.05
Молибдат натрия	0.0006
Сульфат железа (II)	0.003
Сахароза	20.0
Сапропель	1.0
Вода дистиллированная	до 1 л

Данные по скорости роста микроорганизмов для этого случая представлены в Таблице 1.

Пример 3

Осуществляют таким же образом, что и Пример 1, но для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов применяют питательную среду состава, г/л:

Дигидрофосфат калия	0.70
Гидрофосфат калия	0.20
Сульфат магния гептагидрат	0.25
Хлорид натрия	0.25
Сульфат кальция дигидрат	0.06
Молибдат натрия	0.0007
Сульфат железа (II)	0.004
Сахароза	22.0
Сапропель	1.5
Вода дистиллированная	до 1 л

Результаты по определению скорости роста поименовавнных выше микроорганизмов для данного случая представлены в Таблице 1.

Пример 4 (сравнительный)

Проводят таким же образом, что и Пример 1, но для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов приготавливают питательную среду состава, г/л:

Дигидрофосфат калия	0.64
Гидрофосфат калия	0.16
Сульфат магния гептагидрат	0.20
Хлорид натрия	0.20
Сульфат кальция дигидрат	0.05
Молибдат натрия	0.0005
Сульфат железа (II)	0.003
Сахароза	20.0
Сапропель	0.3
Вода дистиллированная	до 1 л

Сведения о скорости роста вышеуказанных микроорганизмов для данного случая представлены в Таблице 1.

Пример 5 (сравнительный)

Выполняют по общей схеме Примера 1, но для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов применяют питательную среду состава, г/л:

Дигидрофосфат калия	0.64
Гидрофосфат калия	0.16
Сульфат магния гептагидрат	0.20
Хлорид натрия	0.20
Сульфат кальция дигидрат	0.05
Молибдат натрия	0.0005
Сульфат железа (II)	0.003
Сахароза	20.0
Сапропель	2.0
Вода дистиллированная	до 1 л

Показатели скорости роста микроорганизмов для данного случая представлены в Таблице 1.

Пример 6 (сравнительный)

Проводят таким же образом, что и Пример 1, но для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов используют питательную среду состава, г/л:

Дигидрофосфат калия	0.50
Гидрофосфат калия	0.09
Сульфат магния гептагидрат	0.10
Хлорид натрия	0.15
Сульфат кальция дигидрат	0.015
Молибдат натрия	0.0003
Сульфат железа (II)	0.001
Сахароза	14.0
Сапропель	1.0
Вода дистиллированная	до 1 л

Показатели скорости роста микроорганизмов для данного случая представлены в Таблице 1.

Пример 7 (сравнительный)

Выполняют как и Пример 1, но выращивание консорциума вышеуказанных микроорганизмов осуществляют на питательной среде состава, г/л:

Дигидрофосфат калия	0.90
Гидрофосфат калия	0.30
Сульфат магния гептагидрат	0.30
Хлорид натрия	0.35
Сульфат кальция дигидрат	0.09
Молибдат натрия	0.0010
Сульфат железа (II)	0.006
Сахароза	28.0
Сапропель	1.0
Вода дистиллированная	до 1 л

Показатели скорости роста обоих этих микроорганизмов для данного случая даны в Таблице 1.

Пример 8 (сравнительный)

Проводят таким же образом, что и Пример 1, но для выращивания консорциума микроорганизмов используют питательную среду состава, г/л:

Дигидрофосфат калия	0.50
Гидрофосфат калия	0.09
Сульфат магния гептагидрат	0.10
Хлорид натрия	0.15
Сульфат кальция дигидрат	0.015
Молибдат натрия	0.0003
Сульфат железа (II)	0.001
Сахароза	14.0
Сапропель	2.0
Вода дистиллированная	до 1 л

Значения скорости роста микроорганизмов для данного случая приведены в Таблице 1.

Пример 9 (сравнительный)

Выполняют как и Пример 1, но выращивание консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов осуществляют на питательной среде состава, г/л:

Дигидрофосфат калия	0.90
Гидрофосфат калия	0.30
Сульфат магния гептагидрат	0.30
Хлорид натрия	0.35
Сульфат кальция дигидрат	0.09
Молибдат натрия	0.0010
Сульфат железа (II)	0.006
Сахароза	28.0
Сапропель	2.5
Вода дистиллированная	до 1 л

Показатели скорости роста микроорганизмов для данного случая представлены в Таблице 1.

Пример 10 (по прототипу [3])

Выполняют по той же технологической схеме, что и Пример 1, но для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов используют питательную среду состава, г/л:

Дигидрофосфат калия	0.64
Гидрофосфат калия	0.16
Сульфат магния гептагидрат	0.20
Хлорид натрия	0.20
Сульфат кальция дигидрат	0.05
Молибдат натрия	0.0005
Сульфат железа (II)	0.003
Сахароза	20.0
Вода дистиллированная	до 1 л

Данные по скорости роста микроорганизмов для рассматриваемого случая показаны в Таблице 1.

Пример 11 (по аналогу [1])

Выполняют по той же технологической схеме, что и Пример 1, но для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов используют питательную среду состава, г/л:

Сульфат калия	0.20
Хлорид кальция гексагидрат	3.30
Фосфат натрия додекагидрат	3.80
Кукурузный экстракт	0.20
Глюкоза	10.0
Аспарагин	1.00
Вода дистиллированная	до 1 л

Данные по скорости роста микроорганизмов для рассматриваемого случая приведены в Таблице 1.

Пример 12 (по аналогу [2])

Выполняют по той же технологической схеме, что и Пример 1, но для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов используют питательную среду состава, г/л:

Дигидрофосфат калия	0.10
Гидрофосфат калия	0.20
Сульфат магния гептагидрат	0.20
Хлорид натрия	0.20
Карбонат кальция	5.00
Сахароза	20.0
Вода дистиллированная	до 1 л

Данные по скорости роста микроорганизмов для этого случая также представлены в Таблице 1.

Таблица 1
№ примера	Содержание сапропеля в питательной смеси, г/л	Средняя скорость роста азотфиксирующих микроорганизмов (Pseudomonas brassi-cacearum), млн·г-1·сут-1	Средняя скорость роста фосфатмобилизующих микроорганизмов (Sphingobacterium mul-tivorum), млн·г-1·сут-1
1	0.5	65/4.5	195/4.5
2	1.0	70/4.5	210/4.5
3	1.5	68/4.5	212/4.5
4 (сравнительный)	0.3	50/4.5	180/4.5
5 (сравнительный)	2.0	68/4.5	200/4.5
6 (сравнительный)	1.0	59/4.5	195/4.5
7 (сравнительный)	1.0	61/4.5	205/4.5
8 (сравнительный)	2.0	63/4.5	195/4.5
9 (сравнительный)	2.0	64/4.5	200/4.5
10 (по прототипу [3])	-	36/4.5	175/4.5
11 (по аналогу[1])	-	12/4.5	180/4.5
12 (по аналогу[2])	-	55/4.5	6/4.5

Как можно видеть из приведенных в Табл.1 данных, использование заявляемой питательной среды, содержащей сапропель в количестве (0.5-1.5) г/л, позволяет весьма заметно повысить скорость роста азотфиксирующих (Pseudomonas brassicacearum) микроорганизмов при незначительном повышении скорости роста фосфатмобилизующих (Sphingobacterium multivoruni) микроорганизмов в рамках их консорциума по сравнению с таковыми для питательной среды-прототипа [3] и сред-аналогов [1] и [2]. При этом заявляемые нами количества сапропеля в питательной смеси являются существенными: при увеличении его сверх указанного верхнего заявляемого значения (1.5 г/л) дальнейшего прироста скорости роста как тех, так и других микроорганизмов уже не наблюдается, при уменьшении же ниже указанного нижнего заявляемого значения (1.0 г/л) отмечается снижение скорости роста.

Похожие результаты были получены нами и на других культурах азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов (в частности, Azotobacter chroococcum, Регистрационный номер в ВКПМ В-10387 и Achromobacter xylosoxidans, Регистрационный номер в ВКПМ В-10386).

ЛИТЕРАТУРА

[1] Основные микробиологические и биохимические методы исследования почвы (Методические рекомендации) / Под ред. Ю.М.Возняковской. - Л.: ВНИИСХМ, 1987. С.31.

[2] Руководство к практическим занятиям по микробиологии. 3-е издание переработанное, под ред. Н.С.Егорова. М: Издательство Московского университета. 1995. С.204.

[3] Патент РФ 2.177.466 (2001), МПК C05F 11/08, C12N 1/20 (прототип).

Питательная среда для выращивания консорциума азотфиксирующих и фосфатмобилизующих микроорганизмов, содержащая дигидрофосфат калия, гидрофосфат калия, сульфат магния, хлорид натрия, сульфат кальция, молибдат натрия, сульфат железа (II), сахарозу и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сапропель при следующем соотношении компонентов, г/л:

дигидрофосфат калия	0,60-0,70
гидрофосфат калия	0,12-0,20
сульфат магния гептагидрат	0,15-0,25
хлорид натрия	0,15-0,25
сульфат кальция дигидрат	0,02-0,06
молибдат натрия	0,0005-0,0007
сульфат железа (II)	0,002-0,004
сахароза	18,0-22,0
сапропель	0,5-1,5
вода дистиллированная	до 1 л