Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из важных проблем популяцион-
ной биологии является изучение закономерностей развития микробных по
пуляций, которое обусловлено как потребностями теории, так и практиче
скими задачами современной экологии и микробиологической технологии.
Однако, несмотря на важность проблемы, вопросы динамики микробных
аопуляций в контролируемых условиях с учетом возрастного распределения
кпработаны крайне недостаточно. Исследование закономерностей развития
юиуляций микроорганизмов актуально и по отношению к сообществам
шкрооргапизмов, которые с возрастающей интенсивностью используются в
>азличных отраслях микробиологической промышленности. Так как практ
ически при любом управлении популяцией необходимо учитывать физиоло-
нческое состояние клеток, то в настоящий момент возникла необходимость
обавить к известным кинетическим характеристикам важные популяцион-
ые характеристики - возрастную структуру популяции и продолжитель-
ость клеточного цикла. В резулыате одновременного действия многих фак-
оров, ограничивающих рост организмов в лабораторных и природных усло-
иях трудно выделить лимитирующие параметры среды. Хемостатный ре-
им культивирования, являясь достаточно хорошим аналогом природных
гкрытых систем, позволяет определить закономерности развития популя-
li't, оценить границы устойчивости к факторам воздействия и определить
алыю существующие в природных условиях механизмы регулирования
гсленностн особен в популяции. С другой стороны, реальная сложность
сплуатнруемых популяции требует разработки универсальных математи-
скнх моделей с учетом динамики возрастной структуры. < '"" ','
Целью настоящей работы являлось изучение общих закономерностей
звитня микробных популяций,,в управляемых условиях культивирования,
соответствии <; этим,были сформулированы следующие задачи: ''
1. Изучить динамику возрастной структуры популяции дрожжей npi ограничении роста внешними факторами в различных вариантах периодиче ского «непрерывного культивирования.
2Г Исследовать общие закономерности кинетики клеточного цикл: дрожжей в условиях хемостатного и рН-статного культивирования.
3. Оценить кинетические характеристики неизогенных гаплоидных і диплоидных штаммов дрожжей одного вида и определить механизмы их со существования при непрерывном культивировании.
Научная новизна. В настоящей работе впервые показана возможность оценки действия внешних факторов на определенные возрастные категории клеток популяции. Исследование закономерностей приспособления клеток разных возрастных групп позволило установить взаимосвязь между процессами репродукции, динамикой возрастного распределения и интенсивностью эндогенного метаболизма. Полученные результаты позволяют создать более информативное понятие "физиологического состояния популяции'". На основе анализа кинетических характеристик неизогенных гаплоидных и диплоидных штаммов дрожжей одного вида показаны механизмы и условия их сосуществования в лабораторных системах при непрерывном культивировании.
Практическая ценность работы. Полученные в работе количественные характеристики внутрипопуляционных и внутриклеточных процессов целе-сообразно'мспользовать для разработки и интенсификации биотехнологических процессов и для построения математических моделей, необходимых при прогнозировании механизмов взаимодействия микробных сообществ в лабораторных, промышленных и природных условиях. Установленные закономерности развития микробных популяций позволили повысить продуктивность кормовых дрожжей в режиме рН-стата. Получен устойчивый и продуктивный консорциум дрожжей и молочнокислых бактерий, способный с максимальной эффективностью перерабатывать пеитозные гидролизаты. Результаты исследований подтверждаются а.с. 1585326 от 20.06. 1988 г.
Публикации. Основные результаты исследований изложены в 36 печатных работах.
Аппробацня работы. Результаты исследований доложены на 3 Всесоюзном совещании "Управляемый биосинтез и биофизика", популяций"" (Красноярск, 1973); на Всесоюзной конференции "Теория и практика непрерывною культивирования" (Пущине, 1973); на Всесоюзной конференции "Лимитирование и ингнбирование процессов роста и микробиологического синтеза" (Пушино, 1975); на 2 Всесоюзной конференции "Теория и практика управляемого культивирования микроорганизмов" (Пущнно, 1978); на 7-м съезде ВМО (Алма-Ата, 1985) на 3 и 4-й Всесоюзной конференции ""Теория и практика управляемого культивирования микроорганизмов1" (Киев, 1981; Пущнно, 1986); на Всесоюзной конференции "Биофизика микробных популяций" (Красноярск, 1987); на Всесоюзной конференции "Биотехнология и биофизика микробных популяций'" (Алма-Ата, 1991); на 15-м международном симпозиуме по дрожжам (Рига, 1991).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, (як ночепня, основных результат» к выводов и списка цитируемой литера і уры. Работа содержит 205 страниц машинописного текста, включая 45 рисунков и 4 таблицы. Список литературы содержит 180 названий . из них 79 иностранных работ.