Zoom Coffee 23.4.2022 - Роль микробиологических исследований в сельском хозяйстве

Важным инструментом для достижения цели повышения продуктивности сельского производства могут стать микробиологические исследования. Микроорганизмы играют важнейшую роль в повышении плодородия почв, яйценоскости кур и молочной продукции за счет улучшения качества кормов

В этом году в компании Агроллем  была развернута микробиологическая лаборатория для проведения исследований, которые востребованы различными сельскохозяйственными предприятиями.

Мы исследуем:

Отбор проб для микробиологических исследований нужно проводить, предварительно прочитав Инструкции по отбору проб, разработанные в нашей лаборатории на основе нормативных документов.

Этот показатель позволяет оценить общую обсемененность бактериями различных проб.

Чем богаче почвенная микрофлора, тем она более плодородна.

Для выделения из проб основных таксономических групп бактерий и грибов используют метод высева на селективные питательные среды. Такие среды стимулируют рост нужной группы микроорганизмов и подавляют рост других групп микроорганизмов.

Бактерии группы кишечной палочки (БГКП, также называются колиморфными и колиформными бактериями (последний вариант принят в СанПиН РФ) — условно выделяемая по морфологическим и культуральным признакам группа бактерий семейства энтеробактерий, используемая санитарной микробиологией в качестве маркера фекальной контаминации, относятся к группе так называемых санитарно-показательных микроорганизмов. К бактериям группы кишечных палочек относят представителей родов Escherichia (в том числе Е. coli),   Citrobacter  и  Enterobacter которые объединены в одно семейство Enterobacteriaceae благодаря общности морфологических и культуральных свойств. Колиморфные бактерии различаются ферментативными свойствами и антигенной структурой.

Энтерококки входят в состав нормальной микробиоты кишечника человека и животных. Основными представителями нормальной микробиоты кишечника человека являются E. faecalis и E. faecium. Энтерококки являются представителями нормальной микробиоты желудочно-кишечного тракта, поэтому их можно отнести к условно-патогенным микроорганизмам.

Стафилококки

Среди стафилококков выделяют патогенные виды (в частности, S. aureus), условно-патогенные виды (например, S. epidermidis) и непатогенные виды (в частности, S. saprophyticus). Во внешней среде стафилококки достаточно устойчивы. В пыли они сохраняются до 100 суток. К большинству дезинфектантов стафилококки чувствительны, но  в настоящее время широкое распространение получили штаммы стафилококков, обладающие множественной устойчивостью к антибиотикам. Основным методом диагностики стафилококковых инфекций является бактериологический. Бактериоскопический метод имеет ориентировочное значение, так как он позволяет обнаружить грамположительные кокки, расположенные скоплениями в виде виноградной грозди.  Вид исследуемого материала зависит от локализации патологического процесса. Исследуемый материал засевают на ЖСА (молочно-желточный солевой агар) и кровяной агар. Получив чистую культуру, устанавливают родовую и видовую принадлежность возбудителя по совокупности культуральных и биохимических свойств.

Сальмонеллы

Сальмонеллы относятся к  семейству Enterobacteriaceae, роду Salmonella. Сальмонеллы в воде открытых водоемов, в почве и в комнатной пыли сохраняются до 3 месяцев. Они хорошо переносят низкие температуры, способны размножаться при температуре 4^ОС. В колбасных изделиях сохраняются до 6 месяцев, в замороженном мясе и яйцах - до 1 года, на овощах и фруктах - 5-10 дней, в молоке – до 20 дней, в сливочном масле – до 120 дней, на яичной скорлупе – до 24 дней. В молоке и мясе даже при низкой положительной температуре сальмонеллы способны размножаться. Соление и копчение продуктов оказывает на сальмонеллы слабое действие. При нагревании до 56°С сальмонеллы погибают через 45-60 минут, при температуре 70^ОС они погибают через 5-10 минут, при кипячении - мгновенно.Растворы дезинфицирующих веществ (5% фенол, 3% хлорамин, 3% лизол, этиловый спирт) убивают сальмонеллы в течение 2-3 минут.

В зависимости от источника инфекции, путей передачи возбудителя, особенностей патогенеза и форм проявления инфекционного процесса выделяют следующие нозологические формы сальмонеллезной этиологии:

Листерии

Листерии широко распространены во внешней среде. Встречаются в почве, воде, растениях. Чаще всего листерии выделяли из почвы тех полей, где травы не скашивались несколько лет, поскольку увядшая и разложившаяся трава способствует их размножению. Листерии выделяют также из сточных вод, речной воды, ила, навозной жижи. Жизнеспособность листерий в воде зависит как от величины pH, так и от жёсткости воды. Листерии способны проникать в вегетативные органы растений через корневую систему и сохраняться там в высокой концентрации в течение месяца. Таким образом, листерии способны адаптироваться к существованию в широком диапазоне условий внешней среды. Им свойственна высокая метаболическая пластичность, способность перехода от сапрофитического образа жизни к паразитическому, и наоборот.

Продукты питания, в основном, инфицируются листерией в процессе производства и хранения.

Считается, что патогенным для человека является только Listeria monocytogenes, поэтому часто возникает необходимость определить в предоставляемых образцах наличие именно Listeria monocytogenes, то есть выделить чистую культуру возбудителя и определить его до вида. Для получения отдельных колоний культуры листерий не требуется ни большого количества времени, ни сложного оборудования. Обычно сложность состоит в доказательстве того факта, что данная выделенная культура относится именно к патогенному виду, то есть является Listeria monocytogenes. Однако сейчас в продаже появились антигенные тест-системы, позволяющие сделать это быстро и надежно.

Псевдомонады

Представители этого семейства Pseudomonadaceae занимают многие важные экологические ниши и распространены повсеместно. Сюда относятся многие почвенные микроорганизмы, азотфиксирующие симбионты растений, патогены сельскохозяйственных растений и человека, а также бактерии, участвующие в скисании молока и других молочных продуктов.

В последнее время Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка) получил широкое признание в качестве нового патогенного микроорганизма клинической значимости. Исследования также предполагают наличие устойчивости к антибиотикам у P. aeruginosa^[4].

Санитарно-паразитологический контроль за объектами окружающей среды, куда включены тепличные хозяйства, поля орошения, очистные сооружения и животноводческие хозяйства осуществляют сотрудники санэпиднадзора. По требованиям нормативных документов 1 раз в год необходимо брать смывы с рук и одежды персонала, рабочих поверхностей, дверных ручек, а также пробы используемой воды для проверки на наличие яиц и личинок гельминтов,  личинок и куколок синантропных мух, цист простейших.

Контролю на наличие яиц и личинок гельминтов,  личинок и куколок синантропных мух подлежат пробы почвы, удобрения, корма и сточные воды.

Данные исследования проводят микроскопическим методом, в основе которого лежит флотационный способ извлечения объектов, нанесение суспензии на предметное стекло, окраска и микроскопия.

Валовое содержание азота в почве может достигать 10т/га. Однако 99% его связано в органических соединениях, в том числе в гумусе, т.е он является недоступным для растений. Доступным становится азот лишь в процессе минерализации органического вещества. Процесс минерализации азотсодержащих органических веществ с выделением аммиака называется аммонификацией. Разложение азотсодержащих органических соединений с выделением аммиака осуществляют аммонифицирующие микроорганизмы.

Выявить и определить численность аммонифицирующих бактерий в исследуемом образце почвы можно путем высева на мясопептонный бульон (МПБ). При этом учитываются бактерии, осуществляющие аммонификацию в аэробных условиях и при некотором ограничении доступа кислорода воздуха (чаще всего представители родов Pseudomonas, Bacillus; Proteus vulgaris, Escherichia coli)

Необходимость определения общего количества плесневых и дрожжевых грибов в образцах кормов, удобрений, воды и почвы встречается столь же часто, как и определение общего микробного числа.

Какова роль азотфиксаторов? Они берут атмосферный азот и преобразуют его в форму, которая может быть использована растениями.

Азотфиксация – процесс лимитирующий все остальные звенья азота. По масштабам этот процесс соизмерим с процессом фотосинтеза. В естественных экосистемах растения используют азот из разных источников: из почвенного раствора, из гумуса после его разложения микроорганизмами, и от бактерий, связывающих молекулярный азот, который в форме аминокислот поступает в клетки корня. Азот, который включается в биомассу растений в результате фиксации его бактериями, называется биологическим, а сами бактерии, связывающие молекулярный азот – азотфиксаторами.

Азотфиксирующие микроорганизмы в зависимости от их связи с растениями делятся на свободноживущих и симбиотических.

Микроорганизмы первой группы обитают в сфере прямого влияния растения, в прилегающей к корням почве (ризосфере) или на поверхности корней и листьев (ризоплане). К симбиотическим относятся те, которые живут в тканях растений, стимулируя образование клубеньков или узелков. Среди свободноживущих в почве микроорганизмов наибольшее значение имеют бактерии родов Azotobacter (аэробный азотфиксатор) и Clostridium (анаэроб, возбудитель масляно–кислого брожения).

Таким образом, для определения плодородности почвы абсолютно необходимо знать количество в ней азотфиксирующих микроорганизмов.

Под нитрификацией понимают процессы окисления аммиака до нитрита и нитрата. Классическими возбудителями нитрификации являются автотрофные нитрифицирующие бактерии, осуществляющие превращение аммиака в две фазы. Процесс нитрификации вызывают главным образом нитрифицирующие бактерии двух родов: первой фазы нитрификации можно обнаружить овальные клетки, похожие на ноль – Nitrozomonas (1 фаза нитрификации)   и  Nitrobacter  ( 2 фаза).

В целом, нитрифицирующие бактерии способствуют повышению урожайности почвы благодаря накоплению в ней азотнокислых солей. Однако в почве происходят и противоположные процессы, т.е. процессы денитрификации, или восстановления микроорганизмами солей азотной кислоты в соли азотистой кислоты и в другие простые азотистые соединения, вплоть до свободного азота, который уходит в атмосферу. Способностью восстанавливать нитраты в нитриты обладает большое количество видов бактерий и грибов.

В загрязненных почвах бурно развиваются микроорганизмы, осуществляющие распад гнилостных продуктов, а нитрификация подавлена. При накоплении в почве аммиака, образующегося при распаде органических загрязнителей, начинается развитие нитрификаторов. Интенсивный процесс нитрификации говорит о завершении распада органических загрязнителей и активно идущем самоочищении почвы.

Денитрификация. Почвенные микробы при определенных условиях способны превращать нитраты в различные газы. Эта потеря нитратов в результате денитрификации имеет негативные экономические последствия для растениеводства, поскольку ценные азотные удобрения теряются в воздухе. Однако во многих водных системах и при очистке сточных вод денитрификация имеет положительное влияние в снижении концентрации нитратов в воде. Денитрификацию можно рассматривать как желательную или вредную в зависимости от целей.

Этот метод был отработан нами по просьбе представителей животноводческих хозяйств, которые постоянно сталкиваются с проблемой выбора препарата для лечения мастита у коров.

Мы опробовали метод прямого высева образца молока больных коров на плотные питательные среды с накладыванием дисков, пропитанных используемыми в животноводческом хозяйстве препаратами.

Результат удалось получить в течение 3 дней. На фото четко видны зоны подавления роста бактерий.

Для получения более достоверных результатов целесообразно проводить исследования, высевая образцы на несколько дифференциально-диагностических сред, соответственно предполагаемым возбудителям.

Во вновь созданной лаборатории микробиологии компании Агроплем накоплен арсенал методических приемов, позволяющий за относительно непродолжительное время выполнять заказы различных сельхозпроизводителей. Лаборатория обеспечена всем необходимым оборудованием. Приобретены питательные среды, микробные тест-культуры, специфические диагностикумы.

Лаборатория укомплектована опытными, квалифицированными кадрами.

Предлагаем воспользоваться нашим научно-методическим багажом для решения ваших практических задач.