|
Одной из важнейших причин современного экологического
кризиса является все возрастающее химическое загрязнение окружающей
природной среды. В ряду приоритетных загрязнителей находятся и
полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), являющиеся широко
распространенными продуктами неполного сгорания ископаемых топлив и
органических веществ.
Некоторые низкомолекулярные ПАУ обладают
острой токсичностью, а большая часть высокомолекулярных ПАУ относится к
канцерогенам, тератогенам и генотоксикантам. В связи с серьезной
опасностью для природной среды и здоровья человека ПАУ стали в последнее
время объектом всесторонних исследований.
Актуальным направлением
среди них является микробиологическая деградация ПАУ, что
обусловливается перспективностью использования микроорганизмов для
очистки окружающей среды от персистентных ксенобиотиков, в том числе и
ПАУ. Однако широкое применение ПАУ-деградирующих микроорганизмов во
многом сдерживается недостатком фундаментальных и прикладных работ в
области физиологии, генетики и экологии микроорганизмов-деструкторов
ПАУ, а также биоремедиации почв, загрязненных ПАУ.
Высокая
экологическая опасность загрязнения окружающей среды ПАУ,
перспективность ее очистки микробиологическими методами и в тоже время
ощутимый недостаток фундаментальных и прикладных исследований в этой
области определили цель предлагаемого проекта. Его основной целью
является создание широкой коллекции новых ПАУ-деградирующих
микроорганизмов, обладающих рядом полезных свойств, всестороннее
исследование физиологических, генетических и экологических аспектов
микробной деградации ПАУ и разработка на этой основе современных
подходов к биоремедиации почв, загрязненных ПАУ. Выполнение проекта
позволит получить знания, необходимые для разработки эффективных
промышленных биотехнологий для биоочистки окружающей среды, загрязненной
ПАУ. Достижению поставленной цели будет способствовать решение следующих
задач проекта:
1. Скрининг и селекция новых ПАУ-деградирующих
микроорганизмов (бактерии и грибы).
2. Исследование физиологии
ПАУ-деградирующих микроорганизмов.
3. Изучение генетического контроля
и структурно-функциональной организации генетических систем
биодеградации ПАУ у наиболее активных штаммов-деструкторов.
4.
Математическое моделирование биодеградации ПАУ в лабораторных условиях.
5. Исследование эффективности биодеградации ПАУ в почве. Повышение
биодеградативной активности ПАУ-деградирующих микроорганизмов.
В
ходе выполнения проекта ожидается получение следующих основных научных и
практических результатов:
- Коллекция природных
микроорганизмов-деструкторов (бактерии и грибы), обладающих способностью
к биодеградации высокомолекулярных ПАУ. В составе коллекции будут также
штаммы-психотрофы, штаммы-галотолеранты и штаммы с биоэмульгирующей
активностью.
- Данные по физиологии новых ПАУ-деградирующих
микроорганизмов (влияние различных факторов на процессы биодеградации
ПАУ, биохимические пути деградации ПАУ, таксономическая идентификация
наиболее перспективных штаммов-деструкторов).
- Данные о
генетическом контроле и структурно-функциональной организации
генетических систем биодеградации ПАУ. Получение штаммов с расширенным
спектром утилизации ПАУ путем адаптационной селекции, конъюгационного
переноса плазмид и клонирования ключевых генов биодеградации ПАУ.
-
Методы мониторинга генов биодеградации ПАУ в лабораторных модельных
почвенных системах и микрополевых испытаниях.
- Данные по
математическому моделированию биодеградации ПАУ в разных системах
(периодическое культивирование и модельные почвенные системы) и при
различных условиях окружающей среды.
- Данные по оптимизации условий
биодеградации ПАУ штаммами-деструкторами и их консорциумами в
лабораторных и полевых условиях.
- Результаты микрополевых испытаний
наиболее эффективных ПАУ-деградирующих микроорганизмов и их
консорциумов.
- Данные о возможности стимуляции аборигенных
почвенных микроорганизмов, способных к биодеградации ПАУ.
-
Патентование штаммов-деструкторов ПАУ.
- Практические рекомендации
по способам биоремедиации почв, загрязненных ПАУ.
В значительной
степени предлагаемый проект является продолжением и расширением
исследований, проводимых ранее в ГНЦ прикладной микробиологии в рамках
проекта №119-95 МНТЦ "Разработка биотехнологических способов ликвидации
нефтяных загрязнений окружающей среды". Сотрудники Института биохимии и
физиологии микроорганизмов РАН также имеют большой опыт фундаментальных
исследований биодеградации различных персистентных ксенобиотиков,
включая ПАУ. Объединение усилий сотрудников ГНЦ ПМ и ИБФМ РАН, имеющих
большой опыт фундаментальных и прикладных исследований и разработок в
области защиты окружающей среды, позволят выполнить задачи проекта.
Выполнение запланированных работ будет проводиться в тесном
сотрудничестве с зарубежными коллабораторами, имеющими богатый опыт
исследований микробной деградации ПАУ.
Выполнение данного проекта
предоставит российским ученым и специалистам, ранее занятым разработкой
средств и способов защиты от бактериологического оружия, возможность для
применения своих знаний и опыта в области защиты окружающей среды от
техногенного загрязнения. |
