II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ВЛИЯНИЕ ПРОБИОТИКОВ НА ОСНОВЕ ШТАММОВ БАКТЕРИЙ BACILLUS SUBTILIS НА ВСХОЖЕСТЬ СЕМЯН И НА РОСТ И РАЗВИТИЕ ПРОРОСТКОВ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Аммосова А.Г. 1

---

1

Аммосова Е.Ф. 1

---

1

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность: Пробиотики в последнее время приобретают все большую популярность. Они способствуют положительное воздействие на здоровье человека и на сельскохозяйственных животных.

Пробиотики не только являются предметом всесторонних научных изысканий, но и представляют собой важный товар на мировом рынке. Сегодня широкому кругу потребителей доступны сотни пробиотических продуктов питания и препараты, производители которых обещают решение самых разнообразных проблем со здоровьем.

Мы решили выяснить, как же влияет пробиотик на основе штамма бактерий Bacillus subtilis на всхожесть семян.

Поэтому целью нашей работы является изучение влияния пробиотиков на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis на всхожесть семян и на рост и развитие проростков.

Задачи:

1. Изучить литературу с целью получения информации о пробиотиках

2. Опытным путем определить всхожесть семян под влиянием пробиотиков на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis;

3. Выявить эффективность использования пробиотиков на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis на всхожесть семян.

Методы:

1. Изучение теоретической литературы по проблемам исследования.

2.Наблюдение и сравнение

3.Фотографирование

3.Анализ полученных результатов.

Практическая значимость:

1. Приобретение опыта экспериментально-исследовательской работы.

2. Расширение научного кругозора по пробиотикам

3. Распространение информации среди населения.

Глава 1. Теоретическая часть «Что за пробиотик»

1.1. Общая характеристика пробиотика на основе штамма бактерий Bacillus subtilis

Открытие спорообразующих бактерий рода Baсillus в условиях Якутии произошло в конце 80-х годов XX века учеными-микробиологами Якутского НИИ сельского хозяйства – доктора ветеринарных наук, профессора Надежды Петровны Тарабукиной, доктора ветеринарных наук, профессора Михаила Петровича Неустроева и кандидата ветеринарных наук Светланой Ивановной Парниковой. Их инициалы указаны в штаммах бактерий Bac. subtilis «ТНП-3» и «ТНП-3» (Тарабукина, Неустроев, Парникова). Активно изучались физико-химические свойства бактерий рода Bасillus, возможности использования их пробиотических свойств в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии.[8,7]

Препарат «Сахабактисубтил» относится к пробиотикам – лекарственным препаратам на основе живых микроорганизмов, используется для профилактики и лечения желудочнокишечных болезней различной этиологии. Препарат изготовлен на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis, выделенных из мерзлотных почв Якутии. Штаммы бактерий обладают выраженной антагонистической активностью в отношении многих патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, способностью нормализовать кишечный микробиоценоз и стимулировать иммунобиологическую реактивность организма. Препарат антибиотикоустойчив, поэтому в лечебных целях возможно применение в сочетании с антибиотиками. Также его рекомендуется применять после лечения антибиотиками и тяжелых заболеваний, при этом быстро устраняется дисбактериоз кишечника, повышается усвояемость корма и прирост живой массы.

Область применения и конкурентоспособность, наличие патентов: Ветеринария. Штаммы Bacillus subtilis паспортизированы и депонированы во Всероссийском Государственном научном контрольном институте ветеринарных препаратов. Научная новизна подтверждена патентом РФ «Способ профилактики диарейных болезней новорожденных телят и поросят» (№22218924).[6]

В России 100 лет назад, Илья Мечников (русский ученый, лауреат Нобелевской премии) выдвинул теорию, что бактерии молочной кислоты способствуют улучшению здоровья и долголетия. Он разработал диету с добавлением молока, ферментированного бактериями. Еще несколько десятилетий назад немногие знали, что такое пробиотик. Мы живем в условиях загрязненной окружающей среды на нас действуют предприятия, которые экономят на очистных сооружениях, и даже на обычное хлорирование водопроводной воды. Кроме того, всевозможные стрессовые ситуации, неправильный рацион питания, вредные привычки – как собственные, так и окружающих. Но наиболее серьёзные удары здоровью человека наносят антибиотики. С одной стороны антибиотики делают хорошее дело – вылечивают от тяжелых болезней. Но, убивая микроорганизмы, они не останавливаются только на патогенных, а разрушают и полезную микрофлору человека. Вот откуда идёт необходимость в употреблении пробиотиков. Пройдёт совсем немного времени – и мы в поисках средств от простуды, стоматита или депрессии будем отправляться не в аптеку, а в ближайший молочный магазин – за определённым видом кефира, ряженки или йогурта. [1]

Пробиотические бактерии являются живыми пищевыми добавками, которые полезны для здоровья потребителя”, официальное предложение Европейской Комиссии.

Пробиотиками называют полезные бактерии, населяющие кишечник, которые в достаточном количестве оказывают положительное воздействие на здоровье.

Применение пробиотиков может оказывать следующее воздействие на организм:

- воздействие на противоинфекционные защитные механизмы;

- иммуномодуляторное;

- улучшение барьерных функций;

- изменение моторики и функции кишечника.

Пробиотики – это живые микроорганизмы: молочнокислые бактерии, бифидобактерии и лактобактерии, которые относятся к нормальным «обитателям» кишечного тракта здорового человека. Когда человек регулярно потребляет продукты с пробиотиками, то в его организме накапливается достаточное количество этих живых клеток. Они прикрепляются к стенкам эпителия, заполняя собой всю поверхность, и в результате для патогенных микроорганизмов просто не остается места. Те же патогенны, которые успели проникнуть в организм раньше, пробиотики «выживают», создавая неблагоприятную для тех рH среду. Поэтому кисломолочные продукты лучше пить маленькими глотками – чтобы полезные бактерии оседали на всех участках желудочно-кишечного тракта.

Продукты, содержащие пробиотики, в последние годы буквально заполонили магазины. Поскольку все больше людей ищут естественные и немедикаментозные способы поддержания своего здоровья, производители ответили им предложением пробиотиков во всем, в чем только можно и нельзя: от йогурта и шоколадных батончиков до порошков и таблеток. Хотя пробиотики были вокруг в течение нескольких поколений — вспомните «живые культуры» в нескольких марках йогуртов. В настоящее время доступно огромное количество продуктов с пробиотиками и они способны сокрушить даже самых добросовестных покупателей. В некоторых отношениях промышленность развивалась быстрее, чем научные исследования и ученые и врачи сейчас выступают за дополнительные исследования, чтобы определить, какие пробиотики полезны, а какие могут быть пустой тратой денег.

Пробиотики — это микроорганизмы, в отношении которых научные исследования показали, что они могут быть полезны для вашего здоровья. Чаще всего это бактерии, но это могут быть и другие организмы, такие как дрожжи. В некоторых случаях они похожи на «хорошие», населяющие организм человека бактерии или являются теми же самыми бактериями, что обитают у людей, чаще всего в кишечнике. Большинство пробиотиков-бактерий относятся к двум родам: лактобактерии (лат. Lactobacillus) и бифидобактерии (лат. Bifidobacterium), хотя важно помнить, что существует много других видов бактерий - пробиотиков. Каждый род бактерий содержит значительное число видов, у каждого вида имеются различные штаммы. Это важно помнить, потому что разные штаммы могут быть по-разному полезными для различных органов вашего тела. [1]

1.2. Необходимые условия для прорастания семян

Семена растений не прорастают сразу, они могут оставаться в покое достаточно долгое время. Лишь попав в благоприятные условия, они прорастают, формируя новое растение. Таким образом, прорастание — это переход семян из состояния покоя к росту зародыша и развитию из него проростка.

Главное необходимое условие прорастания семян — это попадание воды в семя через семявход. После попадания воды семя набухает, питательные вещества растворяются в воде и зародыш уже может их использовать для начала своего роста и развития.

Однако вода далеко не единственное условие прорастания семян. Не менее важен и воздух, а точнее находящийся в нем кислород. Ведь зародыш семени, как и все живые организмы, дышит. Даже сухие семена дышат, хотя и очень слабо. Поэтому семена нельзя хранить в емкостях не пропускающих воздух, например, в полиэтиленовых пакетах. Семена прорастают в почве, потому что в ней содержится достаточно воздуха.

Еще одним условием прорастания семян является наличие в них запасных питательных веществ. Зародыш, чтобы расти, должен питаться. Так как сам он еще не может синтезировать органические вещества, они откуда-то должны поступать. Этим местом являются семядоли или эндосперм. Если запаса питательных веществ мало, то зародыш либо развивается медленно, либо погибает.[3]

Таким образом, зародыш растения, поглощая питательные вещества семени и кислород воздуха, осуществляет обмен веществ. В процессе обмена веществ он выделяет углекислый газ.

Температура также играет немаловажную роль в прорастании семян. Для прорастания семян разных растений благоприятными являются разные температуры. Одни прорастают при температуре выше +15 °C (огурцы, перец, кукуруза), другим достаточно чуть выше +2 °C (укроп, редис, пшеница, рожь, морковь). Поэтому в сельском хозяйстве разные растения сеют в разное время, какие-то в апреле, а какие-то в начале лета.

Растения, семена которых могут нормально прорастать только при высоких температурах, называются теплолюбивыми. Растения, семена которых прорастают при низких температурах, являются холодостойкими.

Причина, по которой семена прорастают при разной температуре, связана с происхождением растений. Растения, которые произошли в теплых широтах, теплолюбивы. Выходцы из северных районов холодостойкие.

Свет также может быть условием прорастания семян. Бывают растения, семена которых могут прорастать только в темноте или только на свету. Чаще всего семена лучше прорастают в темноте.

При посеве семян важна глубина, на которую они помещаются в почву (глубина заделки). При этом руководствуются следующим правилом: чем крупнее семена растения, тем глубже их заделывают в почву. Очень мелкие семена сеют прямо на поверхности почвы, а семена фасоли, например, заделывают на 4-5 см. [4]

Глава 2 Влияние пробиотиков на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis на всхожесть семян

2.1. Методика и материалы опыта

Наш опыт проводился на базе МБОУ «Тандинская СОШ». Местом проведения исследования служил кабинет биологии и химии.

Сроки проведения исследования: январь – март 2016 г. Исследовательская часть данной работы предполагает организацию эксперимента по проращиванию различных растений, обработанных и не обработанных пробиотиком. Нами было решено провести исследование в двух частях:

1. исследовать влияние обработки пробиотиком «Сахабактисубтил» на всхожесть семян огурца сорта F1 «Хит сезона», редиса сорта «Чемпион» и свеклы сорта «Красный шар»;

2. исследовать влияние обработки пробиотиком «Сахабактисубтил» на рост и развитие проростков огурца сорта F1 «Хит сезона», редиса сорта «Чемпион» и свеклы сорта «Красный шар»;

Объект исследования: семена огурца сорта F1 «Хит сезона», редиса сорта «Чемпион» и свеклы сорта «Красный шар».

Организация эксперимента: В начале все семена обрабатываем раствором марганцовки. После этого в опытной выборкепроращиваем семена огурца сорта F1 «Хит сезона» в чашках Петри марле намоченной раствором пробиотика «Сахабактисубтил». В контрольной выборке семена огурца сорта F1 «Хит сезона» проращиваем в чашках Петри, марле намоченной водой. В каждом контроле по 2 повторностей, на каждого по 7 семян. Далее высаживаем в грунт по 50 семян редиса сорта «Чемпион» и по 15 семян свеклы сорта «Красный шар». Опытный грунт обрабатываем раствором пробиотика «Сахабактисубтил», а контрольную только водой. В одном случае обработанные специальным раствором пробиотика «Сахабактисубтил».

Результаты исследованияфиксировались в тетраде наблюдений. За количеством появившихся всходов в каждой группе, ввелось наблюдение за ростом и развитием проросшими семенами огурца сорта F1 «Хит сезона», редиса сорта «Чемпион» и свеклы сорта «Красный шар».

Условия проведения опыта: температура воздуха 23⁰ С, умеренное освещение (непрямые солнечные лучи). Семена в чашках Петри и грунтах располагались на парте на расстоянии 80 см от окна.

Схема опыта.

Опыт №1 Семена огурца сорта F1 «Хит сезона» пророщенные в растворе «Сахабактисубтил»

Чашка Петри № 1 – семена, пророщенные раствором пробиотика «Сахабактисубтил»

Чашка Петри № 2 – семена, пророщенные растворе пробиотика «Сахабактисубтил»

Чашка Петри № 3 – контроль (семена, проросшие в воде)

Чашка Петри № 4 – контроль (семена, проросшие в воде)

Опыт №2 Семена редиса сорта «Чемпион»

и свеклы сорта «Красный шар».

Грунт №1 (опытный) семена редиса сорта «Чемпион» выращенные в грунте обработанным раствором пробиотиком «Сахабактисубтил»

Грунт №2 (контрольный) семена редиса сорта «Чемпион» выращенные в грунте обработанным только водой

Грунт №3 (опытный) семена свеклы сорта «Красный шар».выращенные в грунте обработанным раствором пробиотиком «Сахабактисубтил»

Грунт №4 (контрольный) семена свеклы сорта «Красный шар» выращенные в грунте обработанным только водой

Раствор пробиотика «Сахабактисубтил» на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis приготовлен, исходя инструкции к препарату. Но данная инструкция предназначена только для КРС. Мы уменьшили дозу почти на 1:10. На 1л мы добавили 2-3 капель. Результаты представлены в виде таблицы и диаграмм, а так же фотоматериалы в приложении № 2

2.2. Результаты эксперимента

Проведенный нами эксперимент дал следующие результаты.

Таблица №1 Всхожесть семян огурца сорта F1 «Хит сезона».

Рис. 1 Всхожесть семян огурца сорта F1 «Хит сезона»

На рис. 1 нами представлены результаты всхожести семян огурца сорта F1 «Хит сезона» в течение 8 дней. И, как видно, хороший результат дали семена огурца сорта F1 «Хит сезона», пророщенные в растворе пробиотика на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis. Контрольные семена проросли, но не все, в первой выборке все семена проросли, а в второй из 7 только 4.

Рис. 2 Всхожесть семян огурца сорта F1 «Хит сезона» в %.

Как видно из рис. 2 хороший результат дал всхожесть на 92%, из двух опытов семена огурца сорта F1 «Хит сезона» пророщенные в растворе пробиотика на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis, а контрольный дал всхожесть на 78 %.

Таблица 2 Влияния пробиотика «Сахабактисубтил» на рост и развитие проростков семян огурца сорта F1 «Хит сезона».

Рис. 3 Влияния пробиотика «Сахабактисубтил» на рост и развитие проростков семян огурца сорта F1 «Хит сезона».

При наблюдении за прорастающими семенами выявлены следующие результаты, которые представлены на рис. 3. Как видно из рис. 3 лучший результат при прорастании дали семена пророщенные в растворе пробиотика на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis. Самый длинный проросток 9.5 см.

Рис. 4 Влияния пробиотика «Сахабактисубтил» на устойчивость к неблагоприятным условиям проростков семян огурца сорта F1 «Хит сезона».

Как видно на рис. 4 самую хорошую устойчивость показали семена пророщенные в растворе пробиотика на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis. Данный опыт показывает, что при нехватке влаги семена пророщенные в воде дали хилые проростки, а семена пророщенные в растворе пробиотика при неблагоприятных условиях показали хорошую устойчивость. (ниже представлены фотоматериалы)

Таблица №4 Всхожесть семян редиса сорта «Чемпион» и свеклы сорта «Красный шар».

Рис.5 Всхожесть семян свеклы сорта «Красный шар».

На рис. 5 нами представлены результаты всхожести семян свеклы сорта «Красный шар» в течение 13 дней. И как видно с начала закладки опыта, первые всходы показал контрольный опыт, а потом в последние дни по всхожести семян семена, пророщенные в почве, обработанной пробиотиком дали хорошую всхожесть на 26% больше от контрольного. В итоге контрольном опыте 9 проростков, а в опытном 13.

Рис.6 Всхожесть семян редиса сорта «Чемпион»

На рис. 6 нами представлены результаты всхожести семян редиса сорта «Чемпион» в течение 13 дней. И как видно с начала закладки опыта и до конца опыта, хорошие результаты показывают контрольные семена. Итого у опытных семян 29 всходов, а контрольном - 32 всхода.

Рис. 7 Всхожесть семян редиса сорта «Чемпион» и свеклы сорта «Красный шар»в %

На рис 7 представлены результаты всхожести семян редиса сорта «Чемпион» и свеклы сорта «Красный шар» в %. Нами выявлено, что семена редиса сорта «Чемпион», посаженные в почве обработанной пробиотиками «Сахабактисубтил» показали наименьшую всхожесть по сравнению с контрольным, которая больше на 6%. А в опыте со свеклой столовой сорта «Красный шар» выявлено, что всхожесть семян пророщенных в грунте, обработанным раствором пробиотика больше на 26 % по сравнению с контрольным.

Выводы.

Изучив данную исследовательскую работу, мы пришли к следующим выводам:

1. Проанализировав литературу, мы выявили, что пробиотиками называют полезные бактерии, населяющие кишечник, которые в достаточном количестве оказывают положительное воздействие на здоровье человека и животных. А по отношению к растениям малоизученно.

2. По результатам эксперимента мы выявили, что всхожесть семян огурца сорта F1 «Хит сезона», пророщенные в растворе пробиотика на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis больше на 14%, а семена свеклы столовой сорта «Красный шар», посаженные в почве, обработанной с пробиотиками «Сахабактисубтил» всхожесть опытных семян по сравнению с контрольным, больше на 26%.

3. Применение пробиотика на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis в качестве стимулирующего во время проращивания для семян огурца сорта F1 «Хит сезона» и семян свеклы столовой сорта «Красный шар» эффективен, а для семян редиса сорта «Чемпион» не очень эффективен так как выявлено, что всхожесть семян в контрольном опыте больше на 6 % по сравнению с опытным.

Использованная литература

1. Андреева И.В. Потенциальные возможности применения пробиотиков в клинической практике / И.В. Андреева // Клиническая микробиология, антимикробная химиотерапия. - 2006. - Т. 8, № 2. - С. 151-172.

2. Бондаренко, В.М. Пробиотики, пребиотики, симбиотики в терапии и профилактике кишечных дизбактериозов / В.М. Бондаренко, Н.М. Грачева // Фарматека, 2003.- №7.- С.56-63.

3. Биология. Растения. Бактерии. Грибы. Лишайники. 6 класс: поурочные планы по учебнику И. Н. Пономарёвой, О. А. Корниловой, В. С. Кучменко / авт.-сост. Т.В. Зарудняя. – Волгоград: Учитель, 2007.

4. Биология, Многообразие живых организмов, 7 класс, Захаров В.Б., Сонин Н.И., 2014.

5. https://ru.wikipedia.org/wiki/пробиотики

6. http://borona.net/highttechnologies/veterinary/preparat_sahabaktisubtil.html

7. http://research-journal.org/vet/perspektivy-primeneniya-sporoobrazuyushhix-bakterij-roda-bacillus-v-selskom-xozyajstve-yakutii/

8. Неустроев М.П. Пробиотики из штаммов Bacillus subtilis в сельском хозяйстве Якутии / М.П. Неустроев, Н.П. Тарабукина, М.П. Федорова // Рос.акад.с.-х.наук, Якут.науч.-исслед.ин-т сел.хоз-ва. – Якутск, 2010. – 10 с.

Приложение