Введение к работе
Актуальность темы. Сульфатредуцирующие бактерии, в частности Desulfovibrio desulfuricans являются достаточно распространённой физиологической группой, характеризующейся способностью к образованию сероводорода из сульфата. Наиболее значимыми процессами жизнедеятельности рода Desulfovibrio являются: биоминерализациия, в природе и биокоррозиия . Наибольший урон процесс биокоррозии, с участием Desulfovibrio desulfuricans наносит нефтедобывающей промышленности. Основная контаминация нефти микроорганизмами происходит в процессе закачки в пласт воды без соответствующей антибактериальной обработки (Каменщиков, 2007).
Активный рост сульфатредуцирующих бактерий приводит к резкому увеличению скорости коррозии (примерно в 24 раза), а наличие застойных зон к добавочному усилению активности сульфатредуцирующих бактерий, то есть увеличению скорости локальной коррозии (Антоновская, 1985). В настоящее время для борьбы с сульфатредуцирующими бактериями в нефтяных пластах используются ингибиторы. В основном это бактерициды, относящиеся к классам неорганических и органических соединений. Однако этот метод оказывает негативное влияние на качество нефти (Белоглазов, 1987; Смородин, 1983). Поэтому актуальной является задача создания бактериофагового биопрепарата, позволяющего обеспечивать уменьшение численности сульфатредуцирующих бактерий и понижение степени их коррозионного воздействия на металл нефтедобывающего оборудования с одновременным сохранением качества добываемой нефти.
Цель работы – создание биопрепарата на основе бактериофагов бактерий Desulfovibrio desulfuricans для профилактики коррозии металла.
Задачи исследования:
1. Разработать схемы ускоренной идентификации бактерий рода
D. desulfuricans выделенных из вод, используемых при технологических процессах добычи нефти.
2. Разработка тест – системы для молекулярно-генетической идентификации D. desulfuricans с применением метода ПЦР (подбор и дизайн праймеров, подбор концентрации и температуры отжига праймеров, оптимизация программы амплификации).
3. Выделить бактериофаги D. desulfuricans и изучить их биологические свойства.
4. Отобрать бактериофаги со свойствами необходимыми для создания биопрепарата, лизирующего сульфатредуцирующие бактерии в природных условиях.
5. Разработать методику изготовления бактериофагового биопрепарата для использования в целях предупреждения коррозии металла.
6. Изучить эффективность воздействия биопрепарата бактериофага на показатели коррозионного поражения металла.
Научная новизна работы. Разработаны схемы ускоренной бактериологической идентификации бактерий рода D. desulfuricans. Предложенная и апробированная система праймеров доказала высокую специфичность и чувствительность метода ПЦР для индикации и идентификации бактерий D. desulfuricans. Получены бактериофаги D. desulfuricans с широким спектром литической активности. Разработана методика конструирования бактериофагового биопрепарата с высокой эффективностью при подавлении коррозионной активности бактерий D. desulfuricans Разработана лабораторная схема тестирования применения защитных действий фагов в отношении коррозийной активности D. desulfuricans в водно – нефтяной среде.
Практическая значимость работы. На основе выделенных фагов бактерии D. desulfuricans разработаны параметры изготовления биопрепарата, который может быть использован как средство защиты металла от коррозии на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях.
По материалам диссертационной работы разработаны методические рекомендации «Испытания биопрепарата на основе бактериофагов Desulfovibrio desulfuricans для защиты металла от биокоррозии в лабораторных условиях» и «Изготовление и контроль биопрепарата на основе бактериофагов Desulfovibrio desulfuricans для защиты металла от биокоррозии», которые размещены в виде электронного ресурса на сайте научной библиотеки ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина», предназначенные для аспирантов, специализирующихся в области биотехнологии и микробиологии. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе при чтении лекций по биотехнологии и проведении практических занятий со студентами факультета ветеринарной медицины и биотехнологии ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина».
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Предложенная бактериологическая схема позволяет сократить сроки видовой идентификации бактерий рода Desulfovibrio из вод (используемых в нефтяных технологических процессах) и объектов внешней среды с 96 до 72 часов.
2. Разработанная тест – система для молекулярно-генетической идентификации D. desulfuricans, основанная на использовании метода ПЦР, позволяет проводить дифференцировку штаммов D. desulfuricans sudsp. desulfuricans на основе наличия ампликонов, размером 224 пар нуклеотидов;
3. Предложенные схемы индукции профага в бактериях D. desulfuricans путем воздействия УФ и рентген излучения позволяют получить штаммы бактериофагов с широким спектром литической активности;
4. Предложенный метод обнаружения наследственного материала индуцированных бактерифагов – нуклеиновых кислот с помощью электрофореза в агарозном геле, позволяет подтвердить наличие искомых бактериофагов.
5. Разработанный биопрепарат на основе бактериофагов Ddr 57 – УГСХА и Ddu 48 – УГСХА приводит к значительному снижению неравномерной коррозии металла на 97,4%. и 98,7 % соответственно.
Работа выполнена на кафедре микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ВСЭ ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина».
Апробация работы:
Материалы диссертационной работы были представлены на: III-й Международной научно – практической конференции молодых учёных «Молодёжь и наука XXI века» (Ульяновск, 2010); Международной научно – практической конференции Ульяновской ГСХА им. А.П. Столыпина (Ульяновск 2011; 2012); IV Международной научно-практической конференции Ульяновской ГСХА им. А.П. Столыпина «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Ульяновск, 2012).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 5 работ, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Личный вклад соискателя состоит в планировании и проведении экспериментальных исследований в рамках диссертационной работы, обработке и интерпретации полученных результатов, подготовке публикаций.
Структура и объём диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, состоящих из объектов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, а также заключения, выводов, списка литературы. Материалы диссертации изложены на 100 страницах, включают 14 таблиц и 20 рисунков. Список использованных литературных источников включает 165 наименований, в том числе – 88 зарубежных.
