В настоящее время бактерии рода Rhodococcus привлекают все большее внимание, вследствие их широкого практического использования. Они играют важную роль в процессах почвообразования, в обогащении биоценозов витаминами и другими физиологически активными соединениями, а созданные на их основе препараты используются в биоремедиации окружающей среды от ксенобиотиков, повышении нефтеотдачи почвенных пластов, отчистке сточных вод и почвы от нефтепродуктов и т.д. [Jung, 2004]. Способность этих бактерий эмульгировать и деградировать углеводороды в значительной степени обусловлена особенностями строения клеточной оболочки, содержащей липиды, [Tsitko, Zaitsev, Lobanok, 2003] от состава и метаболизма которых зависит также и адаптация этих микроорганизмов к неблагоприятным условиям [Влияние состава клеточных липидов на…, 2000].

С целью повышения активности микроорганизмов-нефтедеструкторов широко используются методы химической стимуляции за счет внесения различных соединений. Так, Ревин В.В. с коллегами проверили влияние кальция на изменение состава липидов клеток Rhodococcus erythropolis AC-858 в процессе культивирования. В качестве источника ионов кальция применялся СаCl₂. В результате опыта было показано, что наиболее быстрый прирост биомассы наблюдался до 4 суток культивирования. Начиная с 6 суток происходило снижение уровня биомассы, что совпадало с началом литических процессов. Наибольшее содержание липидов было в 6-суточных клетках. Сопоставление опытных и контрольных вариантов показало, что при отсутствии ионов кальция в питательной среде, выход биомассы был незначительный, а добавление ионов кальция стимулировало рост бактерий. Выход биомассы и накопление клеточных липидов были почти в 1,5 раза больше в среде с ионами кальция, чем в контроле [Влияние кальция на изменение…, 2008].

Среди химических веществ, загрязняющих окружающую среду, особое место занимают тяжелые металлы. Это обусловлено тем, что металлы, в отличие от органических загрязнителей, не подвергаются процессам разложения. К тяжелым металлам относят группу химических элементов, имеющие плотность более 5 г/см³ и относительную атомную массу более 40 а. с. м. [Фрумин, 2002]. При эффективных биотехнологических методах отчистки экосистем, загрязненных тяжелыми металлами и нефтепродуктами, предлагается использование микроорганизмов с высокой активностью оксигеназ и устойчивые к воздействию токсичных металлов [Christofi, Ivshina, 2002].

Костина Л.В. с коллегами изучали устойчивость актинобактерий к солям ванадия. В результате работы было исследовано 64 штамма актинобактерий, показано что 52 из 64 штаммов сохраняют жизнеспособность при концентрации ванадата натрия, как источника ионов ванадия, превышающей ПДК = 150 мг/кг ванадия в 85 раз. Наиболее устойчивые к солям ванадия штаммы Dietzia maris ИЭГМ 147, Gordonia rubropertincta ИЭГМ 95, Gordonia terrae ИЭГМ 147, Rhodococcus ruber ИЭГМ93, ИЭГМ 231 [Костина, Куюкина, Ившина, 2004].

В связи с тем что биологическая деградация нефти в окружающей среде начинается микроорганизмами-деструкторами, важно, чтобы их численность была высокой особенно на начальном этапе восстановления экосистемы [Eriksson, Dalhammar, Borg-Karlson, 2000]. Короткое лето - основной лимитирующий фактор при биоремедиации в зоне холодного и умеренного климата. Поэтому для этих регионов оптимальным является внесение психротолерантных микроорганизмов, которые обладают достаточной активностью при низкой температуре, приспособлены к сезонным колебаниям температур, в теплый период накапливают биомассу, но продолжают расти в то время, когда активность других бактерий снижена [Заварзин, Колотилова, 2001]. Интродукция этих микроорганизмов, способных функционировать при низких положительных температурах, позволит продлить период рекультивации на несколько месяцев.

Влияние снижения температуры на активность и рост нефтеокисляющих микроорганизмов изучала Коршунова Т.Ю. с коллегами. В процессе работы были выделены 14 бактериальных изолятов, разлагающих нефть в жидкой среде в условиях низкой положительной температуре. Дальнейший эксперимент показал, что исследуемые культуры различались по способности утилизировать индивидуальные углеводороды. Некоторые штаммы демонстрировали очень низкую деструктивную активность, что может быть вызвано уменьшением растворимости субстрата или отсутствием у этих микроорганизмов ферментных систем, способных функционировать при пониженных температурах. Были отобраны 8 наиболее эффективных штаммов и проведена их идентификация. Среди них оказалось представители родов: Rhodococcus, Pseudomonas, Acinetobacter [Микроорганизмы, разлагающие нефтяные…, 2012].

Азот является элементом, необходимым для существования животных, растений и микроорганизмов, он входит в состав белков (16--18% по массе), аминокислот, нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, и др. В составе живых клеток по числу атомов азота около 2%, по массовой доле - около 2,5% (четвёртое место после водорода, углерода и кислорода). В связи с этим значительное количество связанного азота содержится в живых организмах, "мёртвой органике" и дисперсном веществе морей и океанов. Это количество оценивается примерно в 1,9·10¹¹ т. В настоящее время особое внимание уделяется не только экспериментам по влиянию источника углерода на физиологические процессы микроорганизмы, но так же большой интерес уделяется опытам с различными источниками азота для нормального роста и развития бактерий [Isolation and partial…, 2003].

В своем опыте Демков В.А. с коллегами проводил эксперимент, где рассматривал влияние нитрилов и амидов на нитрилгидратазную активность и рост Rhodococcus erythropolis Е84. В процессе эксперимента линейные алифатические нитрилы и амиды оказались хорошими источниками азота и углерода для штамма Rh. erythropolis Е84. Изобутилонитрил также использовался в качестве источника азота и углерода, но скорость роста на нем была меньше, чем на линейных алифатических нитрилах. Для проверки ингибирующего действия нитрилы и амиды были в концентрации 20 мМ в среду. В этих условиях подавляли рост только лактонитрил и 2-цианопиридин [Утилизация нитрилов и амидов…, 2008].

Так же влияние источников азота изучала Асланова-Мирзоева Ф.О. с Ганбаровым Х.Т., где в качестве объекта исследования использовали 15 штаммов дрожжевых культур, относящихся к трем родам и 6 видам: Brettanomyces intermedus штаммы СА17 и СА18; Candida kefir штаммы BL2 и BL3; C. macedoniensis штаммы BI79 и MI44; C. рseudotropicalus штаммы B 178, KD18, KD19 и GA16; C. nelliculosa штаммы НА45 и НА46; Saccharomyces cerevisiae штаммы AQ46, ST72 и ST73. В качестве источников азота использовали NaNO₃, NH₄NO₃, (NH₄) ₂SO₄, аспарагин, мочевину, пептон. Источники азота добавляли в среду в количестве 0,03%, рассчитанных по азоту, а пептон 0,3%. Культивирование проводили в термостате при температуре равной 28-30єС и через 2-3 суток определяли прирост биомассы фотоколориметрически. Из полученных экспериментальных данных Асланова-Мирзоева Ф.О. сделала вывод, что исследованные дрожжевые грибы из неорганических источников азота активно потребляют аммонийные соли, чем нитрат натрия. Так же дрожжевые грибы активно усваивали органические источники азота, но наибольший прирост биомассы наблюдался в среде, где источником азота являлся пептон [Асланова-Мирзоева, Ганбаровым, 2012].

В литературе имеются данные о влиянии некоторых витаминов на рост и образование каротиноидов различными микробами. Наиболее обстоятельно изучалось влияние витамина В₁ и органических кислот [Влияние витамина В1 и органических…, 2003; Специфика влияния витаминов…, 2003]. Так, Дараселия Г.Я. проводила опыт о влияние витаминов на рост Rhodococcus sp. В результате опыта она пришла к следующему выводу, что данный штамм ауксотрофен в отношении пиримидинового компонента витамина В_1, т.е. культура не способна синтезировать пиримидиновую часть молекулы витамина В₁. Добавление к среде витамина В₁ несколько увеличивало накопление биомассы по сравнению с контролем, где витамины отсутствовали [Дараселия, 2004]. Так же Дараселия Г.Я. с содействием Фоминой М.И., проводили опыт, основной задачей которого было стимуляция роста и каротиногенеза Rhodococcus specium штамм 44 комплексным кислотным гидролизатом бактериального происхождения. Стимулятор вносили в среду перед стерилизацией, а так же спустя 28 и 48 часов. Однако внесение стимулятора через 24 часа культивирования не оказало никакого действия, а внесение через 48 часов культивирования - угнетало рост и биосинтез каротиноидов. При внесении стимулятора перед стерилизацией среды культивирования увеличивает прирост биомассы, при этом прирост биомассы составил 33% по сравнению в контролем [Дараселия, Фомина, 2008].

Костина Е.Г. с коллегами проводила опыт по влиянию концентрации дизельного топлива на деградацию данного субстрата в процессе роста Rhodococcus erythropolis. В ходе проведения эксперимента дизельное топливо (ДТ) вносили в количестве 1% и 5% от объема среды. Сравнивая данные по убыли ДТ, можно отметить одинаковые закономерности по влиянию концентрации углеводорода, не смотря на то, что в варианте с 5% дизельного топлива суммарная убыль ниже, чем в 1% дизельного топлива. Однако по абсолютным единицам за один и тот же промежуток культура Rhodococcus erythropolis ассимилировала дизельное топливо в 4 раза больше, чем в случае с 1% содержанием [Костина, Атыкян, Ревин, 2008].

Звягинцева И.С. с коллегами изучено влияние солености среды на деструкцию нефтяных масел бактериями штамма Rhodococcus erythropolis ИНМИ100. Для изучения микробиологической деструкции нефти и нефтепродуктов бактерий выращивали на среде Раймонда при содержании NaCl в среде от 0,5 до 10%. В качестве источника углерода использовали техническое турбинное масло, очищенное минеральное масло, смесь парафинов с длиной цепи С₁₄ - С₁₈ и сырую девонскую нефть Ромашкинского месторождения (Татарстан). Установлена зависимость деструкции нефтяных масел культурами Rhodococcus erythropolis от концентрации NaCl в среде. Оптимальное значение солёности для утилизации турбинного масла составляют 0,5%. Минеральное масло и смесь парафинов (С₁₄ - С₁₈) утилизировалось в более широком диапазоне солёности среды (0,5-7%) [Деградация нефтяных масел нокардиоподобными бактериями, 2001].

Антипова К.А. с соавторами исследовала оценку влияния ПАВ на рост и деструктивную активность углеводородокисляющих микроорганизмов. В её работе использовались штаммы Pseudomonas sp. ТУ 10, Bacillus sp. ТУ 22, и Rhodococcus sp. В качестве исследуемых ПАВ использовались додецилсульфат натрия в концентрации 0,2% и 0,4%; тритон Х-100 и твин 80 по 0,05%, 0,1% и 0,2%. Контролем служила среда без диспергентов. Культивирование проводилось во флаконах при температуре 30єС в течение 48 часов, после чего определялась концентрация клеток путём посева материала из соответствующих разведений на агаровые чашки, которые помещались в термостат при температуре равной 30єС, через 2 суток подсчитывалось число сформировавшихся колоний и определялась концентрация жизнеспособных клеток. В результате опыта было определено, что ПАВ по разному влияли на развитие бактериальных штаммов - тритон Х-100 проявлял стимулирующее действие в отношение всех исследуемых видов микроорганизмов при повышении концентрации, тогда как додецилсульфат натрия оказывал положительное действие только на Pseudomonas sp. ТУ 10, Bacillus sp. ТУ 22 при повышение концентрации, а твин 80 благоприятно влиял на увеличение биомассы Bacillus sp. ТУ 22, и Rhodococcus sp. Из трех испытуемых препаратов он обладал наиболее эффективным действием, которое особенно проявлялось по отношению к Bacillus sp. ТУ 22 и меньшей степени - к родококкам [Влияние поверхностно-активных веществ…, 2007].

В настоящее время одной из основных задач как микробиологии так и биотехнологии является разработка оптимальной питательной среды для выращивания нокардий и родококков. Поэтому Халдун А.О. и Нуратинов Р.А. в своем эксперименте модифицировали среду Гельберга, получив 4 варианта дополнительно внеся картофельный экстракт. Объектами исследования послужили штаммы бактерий родов Rhodococcus и Nocardia. В результате опыта по полученным данным выяснилось, что разработанная новая питательная среда являлась оптимальной из всех испытанных вариантов. На этой среде родококки и нокардии дают обильную биомассу за короткий промежуток времени [Халдун, Нуратинов, 2008].

1.3 Влияние изотопного состава воды