Біоінженерія симбіотичних бактерій для підвищення азотфіксації у зернових культур

Abstract

Бакалаврська кваліфікаційна робота виконана на 53 сторінках, містить 9 рисунків, 8 таблиць, 6 додатків та 23 джерела використаної літератури. Метою роботи було науково обґрунтувати можливості біоінженерії симбіотичних і асоціативних бактерій для підвищення азотфіксації у зернових культур та розробити аналітичну модель бактеріального інокулянта нового покоління. Об’єктом дослідження є взаємодія зернових культур із симбіотичними, асоціативними та ендофітними азотфіксувальними бактеріями. Предметом дослідження є біотехнологічні та генетико-інженерні підходи до посилення діазотрофних властивостей бактеріальних інокулянтів і підвищення їх практичної ефективності у системах вирощування зернових культур. У роботі застосовано аналіз і синтез наукових джерел, порівняльний метод, систематизацію даних, структурно-функціональний аналіз мікробно-рослинних взаємодій та елементи біотехнологічного моделювання. У результаті дослідження узагальнено сучасні дані щодо діазотрофів родів Azospirillum, Herbaspirillum, Gluconacetobacter, Azoarcus та споріднених ризобактерій, визначено основні обмеження природних інокулянтів і обґрунтовано доцільність створення інженерного штаму або функціонального консорціуму. Новизна роботи полягає у формуванні аналітичної моделі інокулянта, що поєднує азотфіксувальну активність, стабільну колонізацію ризосфери, синтез фітогормонів, адаптивність до агроценозу та біобезпечність. Результати можуть бути використані для планування лабораторних, вегетаційних і польових досліджень, а також як основа для подальшої розробки бактеріальних препаратів для пшениці, ячменю, кукурудзи та тритикале.The bachelor's qualification work consists of 53 pages and includes 9 figures, 8 tables, 6 appendices and 23 references. The aim of the work was to scientifically substantiate the possibilities of bioengineering symbiotic and associative bacteria to enhance nitrogen fixation in cereal crops and to develop an analytical design model of a new-generation bacterial inoculant. The object of the study is the interaction of cereal crops with symbiotic, associative and endophytic nitrogen-fixing bacteria. The subject of the study is the biotechnological and genetic engineering approaches aimed at improving the diazotrophic properties of bacterial inoculants and increasing their practical efficiency in cereal cropping systems. The work uses analysis and synthesis of scientific literature, comparative assessment, data systematization, structural and functional analysis of plant-microbial interactions, and elements of biotechnological system design. The study summarizes current data on diazotrophs of the genera Azospirillum, Herbaspirillum, Gluconacetobacter, Azoarcus and related rhizobacteria, identifies the main limitations of natural inoculants, and substantiates the feasibility of developing an engineered strain or a functional microbial consortium. The novelty of the work consists in the proposed analytical design model of an inoculant combining nitrogen-fixing activity, stable rhizosphere colonization, phytohormone production, adaptability to the agrocenosis and biosafety. The results can be used for planning laboratory, vegetation and field studies and as a basis for further development of bacterial preparations for wheat, barley, maize and triticale.