ВЛИЯНИЕ БАКТЕРИОЦИНОВ НА МИКРОФЛОРУ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

КОМАНДА

Сергей

Капитан
Регулировщик
Арина

Мотиватор, исполнитель

ВЛИЯНИЕ БАКТЕРИОЦИНОВ •

АКТУАЛЬНОСТЬ

РФ является одним из ключевых производителей и экспортеров зерна в мире. По данным Министерства сельского хозяйства РФ на 18 сентября 2023 года, валовой сбор зерна и зернобобовых культур в России составил 119 млн. 800 тыс. тонн.

В частности РФ последние годы занимала 1 место по производству ячменя, однако в связи с засухами последний сезон оказался менее успешным.
В сезоне 2023-2024 гг. Россия занимает 2 место по производству 2 место по производству ячменя (10,8 млн тонн – 14,4% от рынка).

Подробнее

ПРОБЛЕМА

Высокая обсеменённость зерновых культур микроорганизмами, особенно плесневыми грибами, влияет на сохранность зерна и качество продукции. Микроорганизмы зерновой массы включают аэробы, эпифитные и субэпидермальные бактерии, плесневые грибы, актиномицеты и дрожжи. Плесневые грибы снижают качество зерна и уменьшают его массу, выделяя ядовитые вещества-метаболиты.

ТАКИМ ОБРАЗОМ...

НАША ЦЕЛЬ

Определить наилучший из предложенных видов бактериоцина, оптимальное соотношение его концентрации и времени экспозиции для улучшения качества и увеличения сохранности ячменя, с учётом влияния на ее эпифитную микрофлору, в рамках всероссийской ярмарки технологических проектов

ЗАДАЧИ

Анализ литературных источников;
Приготовление бактериоцинов различной концентрации по методикам исследования;
Анализ эпифитной микрофлоры зерна методом микроскопии с окрашиванием препаратов;
Анализ наиболее эффективный бактриоцинов и написание рекомендаций по его концентрации и экспозиции;
Определение влияния концентрации бактериоцина на эпифитную микрофлору;
Установка влияние экспозиции на эпифитную микрофлору;
Подсчёт численности колонии микромицетов в камере Горяева;
Оценка соотношения живых и мёртвых клеток;
Создание презентации.

Гипотеза исследования

Мы предполагаем, что различные виды бактериоцинов при разной концентрации и времени экспозиции будут оказывать прямо пропорциональное воздействие на микрофлору зерновых культур, а определение оптимальных параметров позволит снизить количество санитарно-показательных микроорганизмов эпифитной микрофлоры, тем самым повысить качество и сохранность зерна.

ВЛИЯНИЕ БАКТЕРИОЦИНОВ •

ДОРОЖНАЯ КАРТА

ИДЕЯ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ЭТАП

· Изучение литературы
· Поиск аналогов
· Овладевание необходимыми знаниями

ПРАКТИЧЕСКИЙ ЭТАП

Подбор и исследование бактериоцинов
Создание презентации
Создание лендинга

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП

· Выход готового проекта
· Оценка и представление результатов проекта

ХОД РАБОТЫ

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

На территории Российской Федерации для обработки зерновых культур разрешено применение следующих бактериоцинов (из них для дальнейшей работы были выбраны Фитоспорин и Споробактерин):

Бенорад, СП
Кардон, КС
Дерозал Евро, КС
Шансил Трио, КС
Премис Двести, Ланта, КС
Винцит, Виннер, КС
Протего Макс, МЭ
ТМТД, ВСК
Тирам, ВСК
Премис Двести, КС
Виталон, КС
Дивиденд Суприм, КС
Селест Макс, КС
Иншур Перформ, КС
Фитоспорин-М

Кинг Комби, КС
Триактив, ТриАгро, КС
Дивиденд Экстрим
Витарос, ВСК
Витавакс 200 ФФ
Тир, ТПС
Споробактерин
Ламадор, КС
Иншур Перформ, КС
Виал Трас Т, ВСК
Винцит Форте, КС
Доспех 3, Стингер Трио, КС
Клад, КС
Максим Экстрим, КС
Скарлет, МЭ

Фитоспорин

117руб./10г

Bacillus subtillis, штамм 26Д

Споробактерин

147руб./20г

Bacillus subtillis, Trichoderma viride

АНАЛИЗ АНАЛОГОВ

АСТАХОВ М. М., ТОМАШЕВИЧ Н. С., АСАТУРОВА А. М. Биоконтрольные свойства ризобий в отношении вредных организмов: механизмы действия, спектр активности, эффективность (обзор) //Достижения науки и техники АПК. – 2024. – Т. 38. – №. 7. – С. 4.
Бирюля В. В. и др. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ РЕЦЕПТУР БИОПРЕПАРАТА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СОХРАННОСТИ ЗЕРНА НА ЕГО ПЕРЕВАРИМОСТЬ IN VITRO //Рекомендовано в печать Ученым cоветом ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности (ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ»). – 2021. – С. 209.
Ермоленко З. М., Фурсова Н. К. Микробиологическая порча пищевых продуктов и перспективные направления борьбы с этим явлением //Бактериология. – 2018. – Т. 3. – №. 3. – С. 46-57.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Сначала был проведён анализ нормальной эпифитной микрофлоры зерна. 10 зерен ячменя были замочены в 10мл воды, после чего был приготовлен препарат “раздавленная капля” с окрашиванем метиленовым синим. При микроскопировании препарата были обнаружены клетки дрожжеподобных грибов.

Далее были приготовлены разведения бактериоцинов (Фитоспорина и Споробактерина) в различных концентрациях (см. таблицу) для исследования их эффективности. Также были взяты 2 пробирки контроля.

На левом фото - разведения споробактерина, на правом - фитоспорина

Были сделаны растворы, содержащие эпифитные микромицеты:

Через 1 час после разведения из каждой пробирки были взяты по 10 зерен.
К отобранным зернам было добавлено по 10мл воды.
Часть раствора была использована при микроскопировании (препараты «раздавленная капля», окрашивание метиленовым синим).

Часть раствора с микромицетами была использована для культивирования на питательной среде: на среду Сабуро было посеяно по 2 капли каждого раствора. Микромицеты культивировались в течение одной ночи.

При микроскопировании мы обратили внимание на мёртвые клетки дрожжеподобных грибов, которые хорошо окрашиваются метиленовым синим, в отличие от живых. В растворах с большей концентрацией бактериоцина мертвых клеток было больше, что и видно на картинках ниже (в препарате справа концентрация бактериоцина выше, чем в препарате слева).

Количество живых и мёртвых клеток в препаратах было подсчитано при помощи камеры Гаряева.

ЭКОНОМИКА

Смета

Технические расчёты

SWOT-АНАЛИЗ

АРТЕФАКТЫ ПРОЕКТА

СТЕЙКХОЛДЕРЫ

1. Исследователи и ученые

Специалисты в области микробиологии, агрономии и фитопатологии, которые будут проводить эксперименты и анализировать данные.

2. Фермеры и агрономы

Практики, которые могут применять результаты исследования для улучшения здоровья почвы и урожайности зерновых культур.

3. Агрокомпании

Компании, занимающиеся производством удобрений и средств защиты растений, которые могут быть заинтересованы в разработке новых продуктов на основе бактериоцинов.

ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОФЕССИИ

В ходе проектной деятельности по исследованию бактериоцинов на микромицеты содержащиеся в зерновых культурах были приобретены следующие навыки и компетенции

1

Научные исследования

Умение проводить эксперименты, анализировать данные и делать выводы на основе полученных результатов.
2

Лабораторные навыки

Опыт работы с микробиологическими методами, включая культивирование микроорганизмов и анализ их взаимодействия.
Критическое мышление: Способность оценивать информацию, выявлять закономерности и формулировать гипотезы.
3

Командная работа

Опыт работы в группе, распределение задач и совместное решение проблемы.
Управление проектом: Навыки планирования, организации и контроля выполнения задач в рамках проекта.

Влияние проекта на выбор будущей профессии

Преимущества

1

Углубленное понимание темы

Проект позволил глубже понять микробиологию и её применение в сельском хозяйстве, что является хорошей основой для дальнейшего обучения и карьеры.
2

Развитие интереса

Работа с бактериоцинами и их влиянием на микромицеты пробудила интерес к научной деятельности и исследовательской карьере.
3

Сетевые возможности

Участие в проекте дало возможность познакомиться с профессионалами в области микробиологии и агрономии, что может помочь в будущем.

Недостатки

1

Сложность работы

Некоторые аспекты проекта были сложными и требовали значительных усилий, что могло вызвать сомнения в выборе научной карьеры.
2

Ограниченные ресурсы

Недостаток оборудования или материалов иногда затруднял выполнение экспериментов, что негативно сказывалось на мотивации.

ВЛИЯНИЕ БАКТЕРИОЦИНОВ •

ВЫВОДЫ

Исходя из литературных источников были найдены такие бактериоцины, как Фитоспорин и Споробактерин.
Были приготовлены растворы фитоспорина и споробактерина концентрацией 1%, 2% и 3%.
Среди эпифитной микрофлоры зерна были найдены дрожжеподобные грибки.
Колонии микромицетов на питательной среде не выросли.
При большей концентрации бактериоцина он сильнее подавляет жизнедеятельность эпифитной микрофлоры.
При большей экспозиции пробы с бактериоцином, бактериоцин сильнее подавляет жизнедеятельность эпифитной микрофлоры.
Большую эффективность показал споробактерин - 2% раствор при экспозиции 18 часов и 3% раствор при экспозиции 1 час убивают практически все клетки дрожжевых грибков. Данные концентрации и экспозиции являются самыми оптимальными из рассмотренных.

ФАКТ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ ГИПОТЕЗЫ

Исходя из результатов исследования гипотеза подтвердилась - доказано, что различные виды бактериоцинов при разной концентрации и времени экспозиции будут оказывать разное воздействие на микрофлору зерновых культур

Сергей Шелякин
тг: @seroga_botan

Арина Цветкова
тг: @arina_bogaceva

Наставник: Федосеева Дарья Николаевна
тг: @dream_sonata