Логин:
Пароль:

Работа №2501
Название работы
Получение штаммов-продуцентов сульфидов металлов из кислых отходов добычи полиметаллических руд на основе метагеномного анализа
Автор работы
Карначук Ольга Викторовна
Дата начала работы Дата окончания работы
2014-08-07 2016-12-31
Аннотация
Основной задачей проекта является поиск и выделение новых штаммов-продуцентов и/или консорциумов ацидофильных/ацидотолерантных сульфидогенных микроорганизмов с использованием данных метагеномного анализа. Выделение ацидофильных/ацидотолерантных сульфатредуцирующих прокариот до сих пор не имело большого успеха, несмотря на многочисленные свидетельства протекания процесса в кислых местообитаниях. Преимущества предлагаемого нами подхода заключаются в использовании данных метагеномного анализа при выделении штаммов-продуцентов сульфидов металлов.
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1004000 Министерство образования и науки Российской Федерации Прикладная
Промежуточный реферат №1
Произведен отбор проб воды и осадков с территории хвостохранилищ Забайкальского Края «Бом-Горхон» и «Шерловая гора». Пробы характеризовались низкими значениями рН от 2,58 до 3,19 и высокими значениями окислительно-восстановительного потенциала, от +365 до +494 мВ, что свидетельствует о высокой степени окисления в исследованных местообитаниях. Энерго-дисперсионный анализ осадков выявил высокие концентрации металлов (Fe, Al, Zn, Th и U). Минералогический анализ твердых осадков выявил высокое содержание Fe, Si и Al. В образцах из хвостохранилища «Бом-Горхон» обнаружены токсичные уран-содержащие соединения и выявлено содержание торита, обладающего радиоактивными свойствами. Для метагеномного анализа выбраны пробы с территории хвостохранилища «Шерловая гора», как наиболее перспективные для поиска ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов. Для всех полученных проб выделена метагеномная ДНК. Для пробы ШГ-14-3, как наиболее перспективной, получена библиотека случайных фрагментов, определена их последовательность. Общий объем полученных данных составляет 570 млн. нт, со средней длиной 560 нт. Получены консорциумы сульфидогенных микроорганизмов на селективных питательных средах, растущие при начальных значениях рН 2,5-2,75. Из пробы БГ на среде с лактатом и добавлением ионов Мо и Cu в концентрации 200 мг/л и на среде с пептоном (200 мг/л Мо). Из пробы ШГ-14-1 – на среде с фруктозой. В обоих накопительных культурах доминируют подвижные палочкообразные клетки, встречаются споры.
Инвентарный номер отчета (ИК): 215051270001 Дата регистрации ИК: 2015-05-12
Промежуточный реферат №2
Объекты исследований – отходы добычи полисульфидных руд и накопительные культуры ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов (АСГМ). Цель прикладных научных исследований (ПНИ): 1. Разработать биотехнологический метод извлечения металлов из отходов горнодобывающей промышленности на основе штаммов и/или консорциумов АСГМ. 2. Получить новые штаммы и/или консорциумы АСГМ из кислых отходов добычи сульфидов металлов с использованием данных о метагеномах местообитаний этих отходов. Полученные результаты: 1. Проведен анализ метагеномных данных после секвенирования сообщества микроорганизмов шахтных вод (п. 2.1 плана-графика исполнения обязательств (ПГ)). 2. Осуществлен поиск с помощью методов биоинформатики в метагеномных данных последовательностей генов 16S рРНК и функциональных генов, родственных АСГМ (п. 2.2 ПГ). 3. Проведен экспресс-анализ консорциумов АСГМ методом денатурирующего градиентного гель-электрофореза (ДГГЭ) (п. 2.3 ПГ). 4. Проведено сопоставление полученных результатов ДГГЭ с данными метагеномного анализа (п. 2.4 ПГ). 5. Проведены работы по определению возможных молекулярных механизмов устойчивости к низким рН и тяжелым металлам (п. 2.5 ПГ). 6. Проведены дополнительные исследования по анализу биоразнообразия консорциумов АСГМ (п. 2.7 ПГ). 7. Подведены итоги этапа ПНИ и разработана отчетная документация (п. 2.6 ПГ).
Инвентарный номер отчета (ИК): 215120860001 Дата регистрации ИК: 2015-12-08
Промежуточный реферат №3
Объекты исследований – отходы добычи полисульфидных руд и накопительные культуры ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов (АСГМ). Цель прикладных научных исследований (ПНИ): 1. Разработать биотехнологический метод извлечения металлов из отходов горнодобывающей промышленности на основе штаммов и/или консорциумов АСГМ. 2. Получить новые штаммы и/или консорциумы АСГМ из кислых отходов добычи сульфидов металлов с использованием данных о метагеномах местообитаний этих отходов. Полученные результаты: 1. Проведены экспериментальные исследования объекта ПНИ, в том числе: 1.1 Проведены работы по получению в чистую культуру новых штаммов ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов, обнаруженных в метагеноме. 1.2 Проведен филогенетический анализ полученных чистых культур. 1.3 Сопоставлены полученные результаты по филогенетическому разнообразию культивируемых АСГМ с данными метагеномного анализа. 1.4 Проведены эксперименты по определению оптимальных условий культивирования полученных штаммов АСГМ в лабораторных условиях, включая значения рН, температурные условия, ростовые субстраты, а также выявление условий для максимальной продукции биомассы и сероводорода (п. 3.1.4 ПГ). 1.5 Определены предельные для роста концентраций ионов меди и других металлов. 2. Проведены работы по культивированию штаммов АСГМ в непрерывных условиях с использованием биореактора. 3. Подобраны оптимальные условия для культивирования штаммов АСГМ и образования нерастворимых осадков сульфидов при низких значениях рН с использованием биореактора при периодическом и проточном культивировании. 4. Разработана лабораторная методика получения штаммов и/или консорциумов АСГМ, устойчивых к низким значениям рН и высоким концентрациям ионов металлов. 5. Подготовлена заявка на получение патента. 6. Подведены итоги этапа ПНИ и разработана отчетная документация.
Инвентарный номер отчета (ИК): АААА-Б16- 216062040031-9 Дата регистрации ИК: 2016-06-20
Промежуточный реферат №4
Объекты исследований – отходы добычи полисульфидных руд, накопительные и чистые культуры ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов (АСГМ). Цель прикладных научных исследований (ПНИ): 1. Разработать биотехнологический метод извлечения металлов из отходов горнодобывающей промышленности на основе штаммов и/или консорциумов АСГМ. 2. Получить новые штаммы и/или консорциумы АСГМ из кислых отходов добычи сульфидов металлов с использованием данных о метагеномах местообитаний этих отходов. Полученные результаты: 1. Проведены работы по выделению ДНК из наиболее биотехнологически перспективных штаммов ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов (п. 4.1 плана-графика исполнения обязательств (ПГ)). 2. Проведены секвенирование и анализ полных геномов биотехнологически перспективных штаммов ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов (п. 4.2 ПГ). 3. Осуществлен поиск генетических механизмов устойчивости к низким рН и металлам в геномах биотехнологически перспективных штаммов ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов (п. 4.3 ПГ). 4. Проведены лабораторные исследования для подтверждения полученных геномных данных (п. 4.4 ПГ): 4.1 изучена устойчивость к металлам и определены предельные концентрации металлов для роста штаммов ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов, в геномах которых выявлены гены устойчивости к металлам; 4.2 исследован диапазон рН для штаммов, в геномах которых выявлены генетические механизмы, свойственные ацидофильным микроорганизмам. 5. Проведены работы по культивированию штаммов и консорциумов сульфидогенных микроорганизмов при высоком содержании ионов меди и других металлов в ростовой среде (п. 4.6 ПГ). 6. Получены сульфиды металлов в экспериментах со штаммами и консорциумом ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов, подготовлен и исследован биогенный осадок для материаловедческого анализа методом сканирующей электронной микроскопии, совмещенной с элементным анализом и рентгенофазовым анализом (п. 4.7). 7. Проведены маркетинговые исследования с целью изучения перспектив коммерциализации РИД, полученных при выполнении ПНИ (п. 4.8 ПГ). 8. Проведены дополнительные патентные исследования и подготовлена заявка на получение патента (п. 4.9 ПГ). 9. Подведены итоги этапа ПНИ и разработана отчетная документация (п. 4.5 ПГ).
Инвентарный номер отчета (ИК): АААА-Б16- 216112440036-2 Дата регистрации ИК: 2016-11-24
Заключительный реферат
Объекты исследований – отходы добычи полисульфидных руд, накопительные и чистые культуры ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов (АСГМ). Цель прикладных научных исследований (ПНИ): 1. Разработать биотехнологический метод извлечения металлов из отходов горнодобывающей промышленности на основе штаммов и/или консорциумов АСГМ. 2. Получить новые штаммы и/или консорциумы АСГМ из кислых отходов добычи сульфидов металлов с использованием данных о метагеномах местообитаний этих отходов. Полученные результаты: 1. Проведен материаловедческий анализ нерастворимых сульфидов металлов, полученных при культивировании штаммов и/или консорциумов ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов в присутствии ионов металлов (п. 5.1 ПГ). 2. Проведены работы по обобщению и оценке полученных результатов(п. 5.2 ПГ), в том числе: 2.1 Проведено обобщение результатов исследований; 2.2 Проведено сопоставление анализа научно-информационных источников и результатов теоретических и экспериментальных исследований; 2.3 Проведена оценка эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем; 2.4 Проведена оценка полноты решения задач и достижения поставленных целей ПНИ. 3. Проведены работы по депонированию разработанных новых штаммов во Всероссийской коллекции микроорганизмов (ВКМ) (п. 5.3 ПГ). 4. Разработан лабораторный технологический регламент извлечения сульфидов металлов с помощью полученных штаммов и/или консорциумов ацидофильных сульфидогенных микроорганизмов (п. 5.5 ПГ). 5. Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики (п. 5.6 ПГ). 6. Проведена оценка РИД, полученных при выполнении ПНИ (п. 5.7). 7. Разработаны рекомендации по использованию результатов ПНИ в реальном секторе экономики (п. 5.8 ПГ). 8. Разработан проект ТЗ для проведения ОТР по теме «Pазработка биотехнологии извлечения металлов из шахтных вод» (п. 5.9 ПГ). 9. Подведены итоги этапа ПНИ и разработана отчетная документация (п. 5.4 ПГ).
Инвентарный номер отчета (ИК): Не указан Дата регистрации ИК: Не указана
Заказчик
Министерство образования и науки Российской Федерации, Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы»,Соглашение № 14.575.21.0067 от 08.08.2014
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
34.27.33 ( БИОЛОГИЯ. Микробиология. . )
34.27.19 ( БИОЛОГИЯ. Микробиология. Рост и культивирование микроорганизмов. )
34.27.17 ( БИОЛОГИЯ. Микробиология. Морфология и физиология микроорганизмов. )
34.15 ( БИОЛОГИЯ. Молекулярная биология. )
579.083.13; 832833 14.575.21.0067
Ключевые слова
Ацидофильные сульфидогены, метагеном, биогенные сульфиды металлов, биогеотехнологии, генетические детерминанты устойчивости к металлам, микроорганизмы устойчивые к металлам, отходы сульфидных руд
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Центр «Биоинженерия» РАН
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99