Відділ мікробіологічних процесів на твердих поверхнях - ІМВ НАН України 🇺🇦

Завідувач відділу доктор біологічних наук,

професор  Курдиш Іван Кирилович 

КОНТАКТИ:

 Украина, 03143, Киев,

ул. Академика Заболотного, 154;

телефон: +38 (044) 294-69-68

E-mail: ivan.kurdish2016@gmail.com 

Історична довідка

В 1988 році в Інституті мікробіології і вірусології ім. Д.К.Заболотного НАН України створено лабораторію мікробіологічних процесів на твердих поверхнях, яку  в 1997 році було реорганізовано у однойменний відділ. Засновником і керівником цього підрозділу є доктор біологічних наук, професор І.К. Курдиш.

Основним напрямком наукової діяльності відділу є дослідження взаємодії метанотрофних, азотфіксувальних, фосфатмобілізувальних та інших мікроорганізмів з твердими поверхнями, в тому числі з наноматеріалами різної природи, а також з компонентами агроекосистем.

Значну увагу науковці відділу приділяли розробці біотехнології зниження метановиділення з вироблених просторів вугільних шахт, з яких в зону видобування вугілля надходить до 80% метану від його загальної кількості. Це створює небезпеку роботи шахтарів.

Наукова робота

Досліджені фізіолого-біохімічні властивості метанотрофних бактерій, закономірності їх взаємодії з твердими поверхнями, в тому числі з  гірськими породами шахт.  Визначені іоногенні детермінанти поверхні бактерій, що обумовлюють електроповерхневі властивості клітин і їх адгезію до твердих матеріалів. Встановлено важливу роль гідрофобності бактерій у їх взаємодії з твердими матеріалами, визначені закономірності адгезії чистих і змішаних культур метанотрофів до гірських порід та інших матеріалів, розроблено підходи щодо іммобілізації даних мікроорганізмів на поверхні цих порід.

        У співпраці з співробітниками Інституту геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України розроблено біотехнологію отримання біомаси метанотрофних бактерій на шахтному метані та біотехнологію зниження метановиділення з вироблених просторів вугільних шахт цими бактеріями, іммобілізованими на поверхні гірських порід. Застосування даної біотехнології на ряді шахт Донбасу дозволило знизити метановиділення на вуглевидобувні дільниці на 47-60%.                          

        Співробітниками відділу встановлено, що взаємодія мікроорганізмів з твердими поверхнями, в тому числі з наноматеріалами різного походження спричиняла помітний вплив на фізіолого-біохімічну активність популяцій: підвищувала їх ростову та ферментативну активність, синтез біологічно-активних речовин тощо. Одним з факторів, що обумовлюють ці процеси, є підвищення масопереносу кисню при внесенні наноматеріалів у рідке середовище культивування мікроорганізмів.

        За наявності в середовищі наночасток клітини вступають з ними в контактну взаємодію. В результаті цього на поверхні бактерій сорбуються наночастки. Така взаємодія супроводжується значним підвищенням  стійкості клітин до несприятливих факторів середовища, в тому числі до супраоптимальних температур. Результати досліджень стали основою біотехнології  підвищення виходу життєздатних клітин в сухих бактеріальних препаратах при їх розпилювальному висушуванні. Ця біотехнологія  впроваджена на Київському заводі медичних препаратів ВО «Укрбіохімпрепарат».

         Нами селекціоновані високоактивні штами азотфіксувальних бактерій Azotobacter vinelandii  ІМВ В-7076 та фосфатмобілізувальних бактерій Вacillus subtilis ІМВ В-7023. Останні, поряд зі здатністю мобілізувати фосфат з органічних та тяжкорозчинних неорганічних сполук, характеризуються високою антагоністичною активністю до фітопатогенних бактерій і грибів.  Ці   штами здатні накопичувати в культуральних середовищах ряд біологічно активних речовин: органічні кислоти, амінокислоти, сполуки фенольної природи, фітогормони.

     Досліджено фізіолого-біохімічні властивості селекціонованих штамів Azotobacter vinelandii ІМВ В-7076 та Вacillus subtilis ІМВ В-7023, особливості їх   взаємодії   з наночастками   природних   мінералів.   Встановлено, що завдяки взаємодії бактерій з частками глинистих мінералів значно підвищується життєздатність клітин за впливу негативних факторів середовища. Отримані результати стали науковою основою розробки біотехнології створення гранульованого,  сипкого та нанокомпозитного  комплексного бактеріального препарату Азогран. Він є високостабільним за тривалого зберігання.

        Досліджено первинні етапи взаємодії бактерій-компонентів комплексного бактеріального препарату з рослинами (хемотаксисні властивості бактерій, закономірності їх адгезії до коріння тощо). Встановлено, що внесення наночасток до суспензії бактерій супроводжується підвищенням їх енергетичного потенціалу, хаотичної рухливості і зниженням хемотаксису. Останнє, ймовірно, обумовлено блокуванням рецепторів хемотаксису на поверхні клітин цими частками. В змішаній культурі Azotobacter vinelandii та Вacillus subtilis хемотаксис бацил значно знижується. Встановлено, що це обумовлено блокуванням рецепторів хемотаксису на їх поверхні екзополісахаридним комплексом азотобактера.  

         Клітини Azotobacter vinelandii та Вacillus subtilis слабко адгезуються до твердих матеріалів. Однак до поверхні коріння рослин вони прикріпляються в значних кількостях. Їх адгезивні властивості в певній мірі визначаються рухливістю клітин,  особливостями їх поверхні та способами інтродукції бактерій в агроекосистему. Встановлено наявність лектинів на поверхні бацил,  їх вуглеводну специфічність та  значну роль у адгезії Вacillus subtilis до коріння рослин.

       Показано, що комплексний бактеріальний препарат Азогран здатний суттєво пригнічувати  поширення фітопатогенів та фітофагів (білокрилки, колорадського жука тощо) у агроекосистемах. Його застосування в агроекосистемах значно стимулює ріст газонної трави, декоративних та квіткових рослин, підвищує врожайність технічних, зернових та овочевих культур на 18-37%.

      Препарат Азогран зареєстрований в Україні. Ліцензії на його виробництво надані 8 підприємствам України: НВФ «Ровіал» , ДП «Ензим», ТОВ «Аграрні біотехнології», «Агро-Адмірал», ПП «Біохім-Сервіс», «Біо Добриво», «Біотех Актив», «Карат-Біо», а також американській фірмі «Locus Solution LLC”.

     Розробка наукових основ створення мікробних препаратів нового покоління удостоєна премії НАН України ім. Д.К.Заболотного (2005р).  І.К. Курдиш є співавтором  циклу робіт «Біологічно активні речовини мікробного синтезу в новітніх біотехнологіях і сучасному аграрному виробництві», що удостоєний в 2018 році Державної премії України в галузі науки і техніки.

      Співробітниками відділу опубликовано 6 монографій та понад 360  наукових праць, серед них 35 статей в іноземних журналах і 16 патентів.  Співробітниками відділу захищено 8 кандидатських дисертацій.

       Досягнення відділу обумовлені дружньою роботою його колективу. Значний внесок в цьому належить доктору біологічних наук Н.Ф. Кігель, кандидату технічних наук А.С. Гордієнку, кандидатам біологічних наук, А.О. Рой, О.Г. Кистеню, Л.В. Титовій, Н.В. Чуйко, Л.В. Булавенко, Л.С. Церковняк, Д.І. Диренку, А.Ю. Чоботарьову, І.О. Скороход,  провідному інженеру З.Т. Бега та іншим колегам.

Монографії
 Микробиологическое окисление метана угольных шахт.Киев: Наукова думка,        –   1991. -145 с.Мякенький В.И., Курдиш И.К.
 Гранулированные мікроб-ные препараты для растениеводства: наука и практика.Киев: РІВЦ.    -2001. -141 с.Курдиш И.К.
 Медицинская химия и Клиническое  применение диоксида кремния.Киев: Наукова думка. -2003. -414 с.Колект. моногр. под ред.А.А.Чуйко.
 Інтродукція мікроорганізмів у агроекосистеми.Київ: Наукова думка. -2010. -253с.Курдиш І.К.
 Наноразмерные системы и наноматериалы: исследования в Украине.Киев, Академпериодика,  -2014. 766с.Кол.монографія під ред. А.Г.Наумовця.
 Nanobiotechnology in Bioformulations.Munchen, 2019. Springer.      -491 c.  Колективна монографія    під ред.  Ram Prasad et al.
Публікації
1.Influence of Silica Nanoparticles on Antioxidant Potential of Bacillus subtilis IMV B-7023Nanoscale Research Letters.-2016.11:139. doi: 10.1186/s11671-016-1348-2.Iryna O.Skorochod, Alla O.Roy, Ivan K.Kurdich
2.Influence of Physical and Chemi-cal Factors on the Accumulation of Phenolic Compounds Nitrogen-Fixing Bacteria Azotobacter vinelandii IMV B-7076.Acta Velit.-2016.-V.3,№1.-P.49-55.Anton Ocheretyanko, Alla Roy, Iryna Skorocod, Ivan Kurdish
3.Specificity оf adhesion of Bacillus subtilis IMV B-7023 to abiotic and biotic surfaces.Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Science.  -2016. -6,№1.           -Р.652-654.   doi:10.15414/jmbfs.2016.6.1. 652-654.                Ivan Kurdish, Alla Roy, Dmytro Dyrenko, Kateryna Hetman, Emma Kovalenko
4.Accumulation of phytohormones by soil bacteria Azotobacter vinelandii and Bacillus subtilis under the influence of Nanomaterials.Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Science.-2017.18.7.3 -P.271-274.  doi: 10.15414/jmbfs. 2017.18.7.3. 271-274.  Andrii Chobotarov, Mykola Volkogon, Lesya Voytenko, Ivan Kurdish.
5.Взаємодія бактерій з твердими матеріалами та наноматеріалами як основа нових біотехнологій.Мікробіол. журн. 2018.  – 50, №3     -С.15-28. doi:https://doi.org/10.15407/ microbiolj80.03.015.Курдиш І.К.
6.Natural Mineral Nanoparticles and Some Cations Effect on Growth-Regulating and Superoxide Dismutase Activity of Azotobacter vinelandiiiIMV B-7076. Місrobiol. Z.-2020.-82.№2. -С.22-29.Kurdish I.K., Chobotarov A.Yu  
7.Antagonistic activity of Azotobаcter vinelandii IMV  microorganisms.B-7076 against phytopathogenic Mikrobiol. Z. 2020. -82.№5.                 -Р.21-29.  N.V. Chuiko, A. Yu. Chobotarov, Ya. I. Savchuk,  I. M. Kurchenko,  I. K. Kurdish.
8.Influence of a nanocomposite biological product of Azogran on barley seeds exposed to oxidative stress.Scientific Light. 2020, № 36. -P.10-14.  Skorochod I.A., Ulziijargal E., Кurdish I.K., Gorgo Yu.P.
9.Content of organic acids in the cultural medium of Bacillus subtilis IMV B-7023 at cultivation with different sources of the phosphorus nutrient. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Science.-2020.10.1. -P.73-77. doi:10.15414/jmbfs.2020.10.1.73-77.Iryna Skotochod, Alla Roy, Ivan Kurdish, Ulzijargal Erdenetsogt.
10.Antioxidant action of a nanocomposite biological product Azogran on seeds development of different varieties of barley.International Journal of Scientific and Research Publications, Volume 10, 4, 2020. Р.154-158.  E.Ulziijargal, I.O.Skorochod , I.K.Kurdish ,  A.A.Roy , Yu.P.Gorgo.
11.Effect of nanoparticles of natural minerals,iron and mangan compounds ,on the growth and superoxide dismutase activity of Bacillus subtilis IMV B-7023.Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Science.-2020.10.1. -P.130-133.Ivan Kurdish, Andrii Chobotarov, Roman Gritsay.      
12.      Biologically active composite based on fumed silicia and Amoectochilus formasanes Hayata extract  Chamical Paper (2021) 75:       2575-2583 https//doi.org/10.1007/s11696-021-01513-1.Roman Іvannikov, Iryna Laguta, Oksana Stavinskaya, P.O. Kuzema, Iryna Skorochod, Alla Roy,  Ivan Kurdish
13.Efficiency of the Complex Bacterial Preparation Azogran Application in Protectting Potatoes from the Colorado Potato Beetle  Depending on the Stage of its Development.Mikrobiol. Z. 2021. 83. №1.   -С. 3-11. doi:https://doi.org/10.15407/ microbiolj83.01.003Kurdish I.K., Roy A.A., Skorochod I.A.
14.Natural and synthetic nanomaterials in microbial biotechnologies  for crop production.Mikrobiol. Z.  2021. 83. №3.    –С.81-91. doi:https://doi.org/10.15407/ microbiolj83.03.081.  Kurdish I.K.

Powered by Google Translate