Samoenkapsulace bakterií podporujících růst rostlin jako cesta k nové generaci bioinokulantů - Gašparová, Dominika (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, 2022)
Táto bakalárska práca sa venuje rast podporujúcim rizobaktériám (PGPR), ktoré môžu byť používané ako vhodná ekologická alternatíva ku konvenčným hnojivám. Avšak väčšina dnešných postupov inkorporácie PGPR do procesu obohacovania pôdy je zložitá a finančne náročná. Sieťovanie alginátu produkovaného PGPR ponúka novú možnosť enkapsulácie rast podporujúcich baktérií. Cieľ tejto bakalárskej práce sa skladá z prípravy gélových matíc s inkorporovanými baktériami a následného testovania viability a kvantity uvoľnených baktérií. Prvé experimenty boli vykonané s cieľom skúmania vlastností gélov vytvorených zosieťovaním kultúry baktérie - Azotobacter vinelandii. Príkladmi takýchto vlastností sú molekulová hmotnosť alginátu (s najväčšou molekulovou hmotnosťou kmeňa CCM 289 (329,78± 6,8) kDa) a jeho obsah v géli, obsah PHB (34%-44% CDW) či reologické vlastnosti (komplexný modul najpevnejšieho gélu dosiahol 13,34 kPa). Počet baktérií bol určovaný pomocou prietokovej cytometrie, platňovej metódy a spektrofotometrie. Viabilita baktérií bola skúmaná analyzovaním intenzity fluorescencie pomocou fluorescenčných sond (propidium jodid, fluorescein diacetát, rhodamin 123, calcein AM), pomocou platňovej metódy a krížovým rozterom. Ďalej bolo skúmané pôsobenie rôznych faktorov na pevnosť produkovaných gélov ako napríklad hodnoty pH (boli použité roztoky pufru s pH 3, 7 a 10) a pridanie špecifického alginátrozkladajúceho enzýmu- alginázy. Uvoľňovanie baktérii z gélov bolo sledované v priebehu siedmich dní metódami ako sú prietoková cytometria a platňová metóda. Metódou krížového rozteru bolo dokázané prežitie bakteriálnych kultúr po gelácií a bez prítomnosti dostupného uhlíkového zdroja, v rôznych prostrediach. Kyslé pH spôsobovalo najvýraznejšiu dezintegráciu gélu a pri vplyve alginázy na zosieťované bakteriálne gély nedochádzalo k veľkým rozdielom. Prežitie bakteriálnych kultúr v géli a ich postupné uvoľňovanie sú dôležitými zisteniami pri vývoji moderných bioinokulantov na základe tohto nového konceptu.

This bachelor thesis focuses on Plant Growth-Promoting Rhizobacteria that can be used as a suitable ecological alternative to conventional fertilizers. However, most of today's approaches to incorporating PGPR into the process of soil fertilization are convoluted and costly. Crosslinking of alginate self-produced by PGPR offers a new possibility of plantgrowth- promoting bacteria encapsulation. The aim of this thesis consists of preparing gel matrices with incorporated bacteria, followed by testing the bacteria's viability and quantity. Firstly, experiments were carried out to determine various properties of gels produced by the chosen representative bacteria Azotobacter vinelandii. These properties include the molecular weight of alginate (with the highest molecular weight of strain CCM 289 (329,78± 6,8) kDa), the alginate's amount in the gel, the content of PHB (34%-44% CDW), and the gel's overall rheological properties. The complex modulus (as a representation of rheological properties) of the firmest gel reached the value of 13,34 kPa. The bacteria content was examined by flow cytometry, the CFU method, and spectrophotometry. The viability of bacteria was determined by analyzing the fluorescence intensity via fluorescent dyes (propidium iodide, fluorescein diacetate, rhodamine 123, calcein AM), then by using the CFU method, and also via the plate method. Furthermore, the effects of various factors such as different pH levels (pH 3, 7, and 10) or adding the specific alginatedegrading enzyme alginase were also examined. Releasing of the bacteria was observed over the course of seven days using flow cytometry and the CFU method. The plate method proved the bacteria's survival after gelation and without any source of carbon. The largest disintegration of gels occurred in acidic pH. Moreover, the effect of alginase on crosslinked bacterial gels and synthetic alginate were very similar. The survival of bacterial cultures in gel and their continuous release are significant findings in the development of novel bioinoculants based on this new concept.
Self-encapsulation of Plant Growth Promoting Rhizobacteria as a way towards new generation of bioinoculants
Keywords: Azotobacter vinelandii; enkapsulácia; PGPR; alginát; prietoková cytometria; platňová metóda; spektrofotometria; Azotobacter vinelandii; encapsulation; PGPR; alginate; flow cytometry; CFU method; spectrophotometry