Анотація до роботи:

Заєць І.Є. Модифікація мінерального живлення рослин за допомогою консорціуму бактерій. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.20 – біотехнологія. – Інститут молекулярної біології та генетики НАН України, Київ, 2008.

Розроблено бактерійний консорціум багатоцільового використання для вирощування рослин в умовах низької біодоступності поживних елементів та високого вмісту важких металів. Консорціум показав різний вплив на біодоступність хімічних елементів та їх накопичення рослинами Tagetes patula L. та Glycine max L. залежно від типу субстрату (мінеральний чи органічний) та вмісту у ньому металів. Він знижує біодоступність важких металів у субстраті при їх вмісті в межах 1-10 ГДК, однак підвищує – при екстремальній токсичності (100 ГДК кадмію). Крім того, бактерії впливають на співвідношення та перерозподіл важких металів у органах рослин, внаслідок чого відбувається формування бар’єра на шляху транспорту токсичних елементів з коренів у пагін, а також стимулюють роботу антиоксидантних систем рослин.

Показано можливість використання бактерійного консорціуму комплексної дії у рослинництві як на техногенно забруднених ґрунтах, так і на мінеральних субстратах. Консорціум бактерій може бути рекомендовано для фіторемедіації забруднених ґрунтів.

Розроблено науково-технологічний підхід до вирощування рослин в умовах низької доступності поживних елементів та високого вмісту важких металів, який полягає у використанні консорціуму бактерій для інокулювання насіння рослин і обробки ґрунту.

1. Розроблено консорціум бактерій, який дозволяє ефективно впливати на накопичення хімічних елементів рослинами в умовах низької доступності поживних елементів та високого вмісту важких металів.

2. Бактерії, що входять до складу консорціуму, сприяють збільшенню накопичення рослинами хімічних елементів у 1,2-2 рази при їх невисокому вмісті у мінеральному субстраті та зменшують їх надлишкове накопичення у 2-4 рази при високих концентраціях важких металів. Вони наближують співвідношення Fe/Mn та Ca/Mg у рослин до контрольних показників.

3. Бактерії, що входять до складу консорціуму, сприяють зниженню біодоступності хімічних елементів у 1,2-2,7 разів та їх компартменталізації у коренях рослин при концентраціях важких металів у ґрунті в межах 1-10 ГДК, в той час як при дуже високих (100 ГДК) – збільшенню їх біодоступності у 1,2-2 рази та гіперакумулюванню у всіх органах рослин.

4. Визначено механізм подолання окисного стресу рослинами за допомогою бактерій. Він полягає у прискоренні інгібування активності гваяколпероксидази, що зумовлює підвищення активності глутатіон-S-трансферази та вмісту розчинних фенольних сполук у коренях рослин.

5. Показано можливість використання бактерійного консорціуму як основи біопрепаратів комплексної дії для вирощування рослин на мінеральних субстратах та фіторемедіації техногенно забруднених ґрунтів.

Публікації автора:

1. Growing pioneer plants for a lunar base / N.O. Kozyrovska, T. L. Lutvynenko, O.S. Korniichuk, M.V. Kovalchuk, T.M. Voznyuk, O. Kononuchenko, I. Zaetz, I. S. Rogutskyy, O.V. Mytrokhyn, S.P. Mashkovska, B.H. Foing, V.A. Kordyum // Adv. Space Res.–2006.–Vol. 37, № 1.– P. 93–99. Особистий внесок здобувача – дослідження впливу бактерій на морфо-фізіологічні показники рослин чорнобривців, які вирощували на анортозиті.

2. A rationally assembled microbial community for growing Tagetes patula L. in a lunar greenhouse / T. Lytvynenko, I. Zaetz, T. Voznyuk, M. Kovalchuk, I. Rogutskyy, O. Mytrokhyn, D. Lukashov, V. Estrella-Liopis, T. Borodinova, S. Mashkovska, B. Foing, V. Kordyum, N. Kozyrovska // Research in Microbiol.–2006.–Vol. 157, № 1. –P. 87–92. Особистий внесок здобувача – дослідження колонізації рослин чорнобривців бактеріями консорціуму та впливу бактерій на морфо-фізіологічні показники рослин.

3. Optimization of plant mineral nutrition under growth-limiting conditions a lunar greenhouse / I. Zaets, T. Voznyuk, M. Kovalchuk, I. Rogutskyy, D. Lukashov, O. Mytrokhyn, S. Mashkovska, B. Foing, N. Kozyrovska // Космічна наука і технологія.–2006.–Т. 12, № 5/6.–С. 36–41. Особистий внесок здобувача – дослідження накопичення хімічних елементів рослинами чорнобривців, які вирощували на анортозиті.

4. Застосування бактерій для мобілізації хімічних елементів з анортозиту та оптимізації живлення рослин / І.Є. Заєць, Д.В. Лукашов, О.В. Митрохін, С.П. Машковська, Н.О. Козировська // Науковий вісник Ужгород. ун-ту. Серія Біологія.–2007.–Вип. 20.–С. 243-249. Особистий внесок здобувача – дослідження мобілізації з анортозиту та накопичення хімічних елементів рослинами та бактеріями.

5. Активність консорціуму бактерій в агроценозах сої на забруднених важкими металами чорноземах звичайних Придніпров’я / І. Є. Заєць, Т.М. Вознюк, М.В. Ковальчук, С.М. Крамарьов, Н.О. Козировська // Наука та інновації.–2007.–Т. 3, № 6.–С.26-37. Особистий внесок здобувача – дослідження накопичення важких металів та окисно-відновного потенціалу коренів у рослин сої.

6. Вплив консорціуму бактерій на розвиток окисного стресу у рослин сої при забрудненні ґрунту кадмієм / І.Є. Заєць, Н.О. Козировська // Біополімери і клітина.–2008.–Т. 24, №3.–С.246-253. Особистий внесок здобувача – дослідження окисно-відновного потенціалу листків та коренів сої, яку вирощували на забруднених кадмієм ґрунтах.

7. Rationally assembled microbial community for growing Tagetes patula in lunar greenhouse / N.O. Kozyrovska, T.L. Lytvynenko, T.M. Voznyuk, I. Zaetz, M.V. Kovalchuk, O.S. Korniichuk, O.V. Mytrokhyn, V.R. Estrella-Liopis, S.P. Mashkovska, B.H. Foing // ІІІ Space Microbiology: international conference, 22-25 May 2005: abstracts.–Mol, 2005.–P. 24. Особистий внесок здобувача – дослідження колонізації рослин чорнобривців бактеріями консорціуму та впливу бактерій на морфо-фізіологічні показники рослин.

8. Застосування бактерій для мобілізації хімічних елементів з анортозиту та оптимізації живлення рослин / І.Є. Заєць, Д.В. Лукашов, О.В. Митрохін, С.П. Машковська, Н.О. Козировська // Сучасні проблеми фізіології рослин і біотехнології: наук. конф., 1-3 груд. 2005 р.: тези доп.–Ужгород, 2005.– С. 51. Особистий внесок здобувача – дослідження біодоступності хімічних елементів та їх накопичення рослинами та бактеріями.

9. Bacterial mobilization of chemical elements from natural rock anorthosite / N.O. Kozyrovska, I. Zaets, D.V. Lukashov, O. V. Mytrokhyn, S.P. Mashkovska // 11th International Symposium on Microbial Ecology: international conference, 20-25 August 2006: abstracts.–Vienna, 2006.–P. 253. Особистий внесок здобувача – дослідження мобілізації хімічних елементів з анортозиту рослинами та бактеріями.

10. Growing pioneer plants in a lunar greenhouse / N. Kozyrovska, I. Zaetz, T. Voznyuk, I. Rogutskyy, O. Mytrokhyn, D. Lukashov, S. Mashkovska, B. Foing // 9th ILEWG International Conference on Exploration and Utilization of the Moon, 22-26 October 2007: abstracts.–Sorrento, 2007.–P. 118. Особистий внесок здобувача – дослідження окисно-відновного потенціалу рослин чорнобривців та сої.

11. A precursory technology of growing first plants in a lunar base / N. Kozyrovska, I. Zaetz, T. Voznyuk, I. Rogutskyy, O. Mytrokhyn, D. Lukashov, S. Mashkovska, B. Foing // European Geological Union General Assembly: international conference, 13-18 April 2008: abstracts.–Vienna, 2008.–P. 61-62. Особистий внесок здобувача – дослідження окисно-відновного потенціалу пагонів та коренів чорнобривців розлогих, які вирощували на анортозиті.