Содержание

Жизнь не всегда заметна глазом. Воздух, вода, почва плотно заселена микроорганизмами — бактериями, вирусами, грибами. Они взаимодействуют друг с другом, влияют на состояние здоровья растений и животных. Микроорганизмы могут приносить большой вред, вызывать болезни животных и растений, а часто — их гибель. Но есть бактерии, грибы, без которых почва становится менее плодородной, а растения чахнут.

Полезные микроорганизмы активно используются при выращивании конопли. Микрофлора, которой заселена почва, ускоряет разложение органических остатков, способствует образованию биогумуса. Деятельность почвенных микроорганизмов и грибов играет едва ли не основную роль в формировании структуры почвы, в повышении ее плодородия, развития и роста конопли.

Зачем нужны микроорганизмы в почве

Зачем нужны микроорганизмы в почве

Бактерии, грибки, живущие в почве, выполняют множество очень важных функций:

  • контролируют количество патогенов, вредителей;
  • освобождают растения от чужеродных микроорганизмов, химических веществ, которые поступают в грунт извне, и собственных токсинов;
  • клубеньковые бактерии задерживают или участвуют в выработке азота, фосфора, железа;
  • перераспределяют метаболиты между разными частями растений;
  • вырабатывают гормоны, витамины и другие, биологически активные вещества, тем самым регулируют скорость развития растений.

Микроорганизмы регулируют кислотность грунта. В местах с большим количеством целлюлозы, других растительных остатков активно развиваются грибы. Их большие колонии вызывают закисление почвы и вытеснение бактериальной флоры. Грунт, который густо заселен бактериями, имеет нейтральную среду.

Технологии ради урожая

Технологии ради урожая

Микробиология занимается изучением строения и жизнедеятельности микроорганизмов. Для гровинга особый интерес представляют биотехнологии выращивания микробов.

В рамках этого направления микробиологии изучаются особенности размножения и жизнедеятельности бактерий, грибов, применяемых для улучшения качества почвы и повышения урожайности конопли. Специалисты разрабатывают и улучшают методы биологической защиты растений в период развития, на стадии сбора и хранения урожая.

Микробиология почвы изучает влияние микробов на плодородие почвы, питание растений. Специалисты этой отрасли культивируют микроорганизмы, защищающие посадки от микробов-вредителей, а также повышающие качество урожая.

Одно из заданий микробиологов — размножение полезных бактерий, грибов и создание из них специальных препаратов, которые можно использовать в коноплеводстве.

Размножение микроорганизмов происходит в несколько этапов.

  1. Лаг-фаза. Этот период начинается с момента посева бактерий или грибов на питательную среду. Во время лаг-фазы происходит приспособление микроорганизмов к новым условиям (кислотности, составу и температуре субстрата). Клетки не делятся, но быстро увеличиваются в размерах. Происходит подготовка к делению. Длится лаг-фаза от 2 до 5 часов (в зависимости от субстрата, на который посеяны бактерии).
  2. Логарифмическая (экспоненциальная) фаза — клетки начинают очень быстро делиться. Скорость размножения зависит от вида посеянных микробов и состава питательной среды. Длится деление клеток от 30-40 минут до нескольких часов.
  3. Стационарная фаза — она наступает, когда микроорганизмы перестают делиться. Уменьшение концентрации питательных веществ в субстрате, снижение объема кислорода, накопление токсинов и продуктов обмена веществ тормозит рост микроорганизмов. Во время стационарной фазы часть микробов гибнет — наступает период равновесия между выжившими и умершими микроорганизмами.
  4. Фаза смерти — накопление продуктов распада, токсинов, изменение кислотности субстрата и снижение в нем концентрации кислорода приводит к постепенному исчезновению популяции. Длится отмирание микробов от нескольких часов до нескольких недель.

Питательная среда для выращивания бактерий

Питательная среда для выращивания бактерий

Чаще всего для выращивания колоний полезных микроорганизмов применяется бульон из агар-агара. При выращивании микроорганизмов для растениеводства могут применяться и другие субстраты. К ним выставляются такие требования:

  • наличие в составе среды всех необходимых питательных веществ для деления и развития микроба;
  • достаточная влажность;
  • кислотность в пределах 7,2-7,6;
  • концентрация натрия хлорида 0,87 % (в отдельных случаях — выше);
  • сбалансированный электронный потенциал (для аэробных микроорганизмов высокий, для анаэробных — низкий), указывающий на присутствие в субстрате кислорода в растворенном виде;
  • стерильный раствор (отсутствие в нем посторонних микроорганизмов).

Питательная среда может быть приготовлена из разных продуктов:

  • молока;
  • мяса;
  • крови;
  • рыбы;
  • яиц;
  • картофеля;
  • химических соединений.

В качестве источника азота для выращиваемых микроорганизмов выступают соединения аммония, аминокислоты. Углерод в питательных средах представлен сахарами, органическими кислотами, многоатомными спиртами.

Чтобы покрыть потребность микроорганизмов в неорганических соединениях в субстраты добавляют соли:

  • КН2РО4;
  • К2НРО4;
  • NaCl.

Консистенция питательных сред может варьировать от жидкой до плотной.

Чтобы повысить густоту раствора к нему добавляют агар-агар. Это полисахарид получают из морских водорослей. Температура плавления агара составляет 100 градусов, застывает вещество при 45-50 градусах. Для получения полужидкой среды готовят раствор с содержанием полисахарида 0,5%, для плотного субстрат требуется добавить от 1,5 до 2 % агара от общего объема. В жидкие среды агар не добавляют.

агар-агар

Состав питательной среды для выращивания микроорганизмов может быть моно- и многокомпонентным. К простым субстратам причисляют пептонную воду, агар — мясопептонный и Хоттингера.

Сложные субстраты содержат дополнительные компоненты:

  • сахар;
  • сывороточный, кровяной или желчный бульон;
  • желточно солевой агар;
  • среду Вильсона-Блера, Кита-Троцци.

Питательные среды отличаются способом использования и назначением. Универсальные (кровяной и мясопептонный агар) растворы могут применяться для выращивания практически любых бактерий.

Специальные среды:

  • элективные — субстраты применяют для выращивания конкретных микроорганизмов. Так, агар со щелочной реакцией и рН 9 используют для обнаружения холерного вибриона;
  • обогащения — их применяют как добавку к базовому субстрату, чтобы активизировать развитие колонии определенного типа и подавить рост других микроорганизмов. Так, магниевую и селитоновую среду используют для активизации роста сальмонеллы и подавления кишечной палочки;
  • среды для дифференциальной диагностики — применяются для исследования ферментативной деятельности микроорганизмов;
  • комбинированные питательные — могут выполнять одновременно несколько функций (подавлять микрофлору, использоваться для дифференциальной диагностики).

Чтобы дифференцировать среды разных типов (прототрофную и ауксотрофную) применяют селективные субстраты. Прототрофные микроорганизмы развиваются на бедной среде, в которой содержатся углеводы и соли. Сами бактерии могут продуцировать необходимые для них вещества. Ауксотрофные бактерии требуют питательной среды с высоким содержанием полезных веществ — аминокислот, витаминов и других факторов роста.

Особенности приготовления питательной среды

Особенности приготовления питательной среды

Приготовление субстрата для выращивания колонии микроорганизмов — один из самых сложных разделов работы микробиолога.

Некоторые питательные среды выпускаются промышленностью. Например, сухие смеси для приготовления бульона, в котором будут выращиваться бактерии, можно купить в готовом виде и хранить прямо в упаковке — пластмассовой емкости с завинчивающейся крышкой, которая обеспечивает герметичность.

Культивирование микроорганизмов требует строго соблюдения ряда условий:

  • наличия свежего, качественного питательного субстрата;
  • постоянной температуры 37 градусов (поддерживается с помощью термостата);
  • специальной атмосферы — аэробные культуры нуждаются в кислороде, поэтому их выращивают в чашке Петри или погружают в тонкий слой жидкого питательного раствора на основе агара.

Если аэробные микроорганизмы находятся в глубинных слоях питательного раствора, то его необходимо постоянно встряхивать или перемешивать. Это обеспечит равномерное распределение кислорода в субстрате.

Выращивание факультативных анаэробных бактерий проводится с соблюдением тех же принципов.

Аэрофильные бактерии выращивают при низком давлении кислорода. Концентрация углекислого газа должна быть в пределах от 1 до 5 %. Чтобы обеспечить оптимальные условия, используют специальный инкубатор либо помещают емкость с субстратом в эксикатор с горящей свечой.

В процессе выращивания облигатных анаэробных бактерий обязательно исключают поступление кислорода. С этой целью в питательную среду добавляют тиогликолевую кислоту, которая редуцирует кислород.

Другие нюансы выращивания микроорганизмов

Другие нюансы выращивания

Время, необходимое для культивирования микроорганизмов, варьирует в зависимости от вида. Минимальное время выращивания культуры от 18 до 48 часов, некоторые бактерии требуют до 3-4 недель.

В помещении, где культивируются микроорганизмы и грибки, необходимо продумать обустройство освещения. Фототрофные бактерии растут при ультрафиолетовом свете.

Чтобы получить достаточный объем биомассы микроорганизмов для внесения, в почву необходимо строго придерживаться всех рекомендаций относительно состава питательной среды, условий выращивания.