Herbicidal activity of slow-release herbicide formulations in wheat stands infested by weeds

This study addresses herbicidal activity of experimental formulations of metribuzin and tribenuron-methyl embedded in the degradable matrix of natural poly-3-hydroxybutyrate [P(3HB/MET) and P(3HB)/TBM] in stands of soft spring wheat (Triticum aestivum, cv. Altaiskaya 70) infested by weeds – white sweet clover Melilotus albus and lamb’s quarters Chenopodium album – under laboratory conditions. Indicators of herbicidal activity were the density and weight of the vegetative organs of weeds measured during 30-day and 50-day experiments. Wheat crop yield was estimated as dependent on the method of herbicide delivery and the decrease in weed density. The experimental MET and TBM formulations showed pronounced herbicidal activity against the weed species used in the study. The effectiveness of the experimental formulations in inhibiting weed growth was comparable to and, sometimes, higher than that of the commercial formulations (positive control). The amount of the biomass of the wheat treated with the experimental herbicide formulations was significantly greater than that of the wheat treated with commercial formulations

Colonial Green Alga Botryococcus is a Producer of Valuable Metabolites

Впервые исследован изолят зеленой водоросли Botryococcus braunii, выделенный из озера Шира в 2022 году, как продуцент разрушаемых биопластиков полигидроксиалканоатов (ПГА) и углеводородов. Определен состав жирных кислот, углеводородов и полигидроксиалканоатов. Углеводороды, синтезируемые изолятом, представлены в основном диенами с длиной углеродной цепи С27 и С29. Показана неспособность аксеничной культуры B. braunii к синтезу ПГА и наличие в биомассе альгологически чистой и неаксеничной культуры полимера (до 7–10 %). Изучена бактериальная компонента консорциума «водоросль-бактерии», в котором обнаружены и идентифицированы бактерии Pseudomonas mendocina, Pseudomonas koreensis, Aeromonas hydrophila, способные к синтезу ПГА. Показано, что альгологически чистая и неаксеничная культура B. braunii является источником не только водорослевых углеводородов, но также и разрушаемых биопластиков ПГАAn isolate of the green alga Botryococcus braunii collected from Lake Shira in 2022 has been studied for the first time as a producer of degradable bioplastics polyhydroxyalkanoates (PHAs) and hydrocarbons. The compositions of fatty acids, hydrocarbons, and PHAs were determined. The hydrocarbons synthesized by the isolate were mainly represented by dienes with carbon chain lengths C27 and C29. The study demonstrated the inability of the axenic culture of B. braunii to synthesize PHAs and the presence of polymer in the biomass of unialgal and non-axenic culture (up to 7–10 %). The bacterial component of the algal- bacterial consortium was studied, and bacteria Pseudomonas mendocina, Pseudomonas koreensis, and Aeromonas hydrophila, capable of PHA synthesis, were discovered in it and identified. The study showed that the unialgal and non-axenic culture of B. braunii can be a source of not only algal hydrocarbons, but also degradable bioplastics PHA

Fatty Acids Composition in Cyanobacteria and Their Ability to Synthesize Degradable Polyhydroxyalkanoates (PHA)

Исследованы состав жирных кислот липидов и способность к синтезу разрушаемых полигидроксиалканоатов (ПГА) у ранее не изученных цианобактерий, выделенных из водоемов бассейна р. Енисей. Изучено 10 штаммов различных видов, относящихся к порядкам Chroococcales, Oscillatoriales, Nostocales и Leptolyngbyales. В составе липидов исследованных штаммов цианобактерий идентифицированы 33 жирные кислоты, соотношение которых в зависимости от видовой специфики цианобактерий значительно варьировало, оказывая влияние на насыщенность липидов, которая составляла от 0,4 до 9,5. Для всех штаммов в качестве основной жирной кислоты (ЖК) идентифицирована пальмитиновая кислота, содержание которой составляло от 24 до 47 % от суммы ЖК. Доминирующими моноеновыми ЖК были C16:1ɷ7 и C18:1ɷ9, содержание которых варьировало от 2 до 16 и от 2 до 24 % от суммы ЖК соответственно. Все штаммы синтезировали полиеновые кислоты C16- и C18 рядов, но в различной степени. Выявлены пять штаммов (Chroococcus limneticus ACCS019, Trichormus variabilis ACCS039, Trichormus variabilis ACCS060, Anabaena aequalis ACCS089 и Cylindrospermum stagnale ACCS051), обладающих способностью синтезировать полимер, который у всех штаммов представлен гомополимером 3-гидроксимасляной кислоты – поли(3- гидроксибутиратом). Модификация стандартной питательной среды (исключение из ее состава азота и фосфора) обеспечила многократное повышение внутриклеточного содержания полимера. Цианобактерии Chroococcus limneticus ACCS019, Anabaena aequalis ACCS089 и Cylindrospermum stagnale ACCS51, в которых содержание полимера составило, соответственно, 8,9, 4,7 и 3,2 %, можно рассматривать в качестве потенциальных продуцентов ПГА в процессах фотосинтезаThe composition of fatty acids of lipids and the ability of cyanobacteria to synthesize degradable polyhydroxyalkanoates (PHA) were examined in previously unstudied cyanobacteria isolated from a number of water bodies of the Yenisei River Basin. Ten strains of various species belonging to the orders Chroococcales, Oscillatoriales, Nostocales and Leptolyngbyales were investigated. Thirty-three fatty acids (FAs) were identified in the lipid composition of the studied cyanobacterial strains. The ratio of FAs was to a high extent species-specific with the lipid saturation ranging from 0,4 to 9,5. In all strains, palmitic acid was identified as the main FA with the content ranging from 24 to 47 % of the total FA. The dominant monoenoic FAs were C16:1ɷ7 and C18:1ɷ9; their content varied from 2 to 16 and from 2 to 24 % of the total FA, respectively. All strains synthesized polyenoic acids of the C16- and C18 series but in different amounts. Five strains (Chroococcus limneticus ACCS019, Trichormus variabilis ACCS039, Trichormus variabilis ACCS060, Anabaena aequalis ACCS089 and Cylindrospermum stagnale ACCS051) were determined to be able to synthesize a homopolymer of 3-hydroxybutyric acid – poly(3-hydroxybutyrate). A modification of the standard nutrient medium (the exclusion of nitrogen and phosphorus from its composition) ensured a multiple increase in the intracellular content of the polymer. The cyanobacteria Chroococcus limneticus ACCS019, Anabaena aequalis ACCS089 and Cylindrospermum stagnale ACCS051 with the polymer content of 8.9, 4.7 and 3.2 %, respectively, can be considered as potential producers of PHA in photosynthesi

Waste Fish Oil is a Promising Substrate for the Synthesis of Target Products of Biotechnology

Жир, полученный из отходов производства консервов прибалтийской кильки (Sprattus sprattus), впервые исследован в качестве углеродного субстрата для синтеза белка одноклеточных и разрушаемых биопластиков полигидроксиалканоатов (ПГА) в культуре трех штаммов бактерий: Cupriavidus necator B‑5786, C. necator B‑8562, C. necator B‑10646. В исследуемом жире общие липиды составили 95 %, белок и углеводы 4 и 1 % соответственно; в составе жирных кислот (ЖК) липидов идентифицировано 16 жирных кислот с доминированием пальмитиновой (28,0 % от суммы ЖК), олеиновой (25,3 % от суммы ЖК), докозагексаеновой (16,7 % от суммы ЖК) кислот. При варьировании режимов выращивания бактерий и изменении концентрации азота в среде показана возможность синтеза белковой биомассы или резервных ПГА. На полной среде все штаммы синтезируют высокобелковую биомассу с содержанием «сырого» протеина и белка не менее 70 и 50 % соответственно с полным набором аминокислот, включая незаменимые. При лимитированном росте бактерий по азоту получены высокие (до 60–70 %) выходы ПГА, представленные 3-х компонентными сополимерами поли(3-гидроксибутират-со‑3- гидроксивалерат-со‑3- гидроксигексаноат) (П(3ГБ‑со‑3ГВ‑со‑3ГГ)) с содержанием 3ГВ и 3ГГ соответственно 0,20–0,31 и 0,04–0,07 мол.% и со значениями средневесовой молекулярной массы не ниже 600 кДа и степенью кристалличности порядка 70 %. Исследованный жиросодержащий отход рыбопереработки можно отнести к перспективному возобновляемому и доступному субстрату для биотехнологического получения белка одноклеточных и биоразрушаемых «зеленых» пластиковFat derived from the waste of the Baltic sprat (Sprattus sprattus) canning industry was studied as a carbon substrate for the synthesis of single cell protein and degradable bioplastics, polyhydroxyalkanoates (PHAs), in the culture of three bacterial strains: Cupriavidus necator B‑5786, C. necator B‑8562, and C. necator B‑10646. The fatty substrate used in the present study contained 95 % of total lipids, 4 % of proteins, and 1 % of carbohydrates. Sixteen fatty acids (FAs) of lipids were identified, with palmitic (28.0 %), oleic (25.3 %), and docosahexaenoic (16.7 %) acids prevailing. The modes of cell cultivation were varied and the concentration of nitrogen in the medium was changed to direct metabolism towards synthesis of single cell protein or reserve PHAs. On complete nutrient medium, all strains synthesized high- protein biomass containing at least 70 and 50 % of “crude” protein and protein, respectively, which were complete in amino acids, including essential ones. When bacterial growth was limited by nitrogen, high (up to 60–70 %) yields of PHAs were obtained. The PHAs were represented by 3-component copolymers poly(3-hydroxybutyrtae-co‑3-hydroxyvalerate-co‑3-hydroxyhaxanoate) (P(3HB‑co‑3HV‑co‑3HHx)) with 0.20–0.31 mol.% of 3HV and 0.04–0.07 mol.% of 3HHx and with a weight average molecular weight of at least 600 kDa and a degree of crystallinity of about 70 %. Based on these parameters, the fat- containing waste of the canning industry can be regarded as a promising renewable substrate for the biotechnological production of single cell protein and biodegradable “green” plastics – polyhydroxyalkanoate

Synthesis and Intracellular Degradation of P(3HB)/DEG Copolymers by Cupriavidus eutrophus B-10646

Исследован синтез и внутриклеточная деградация диблок-сополимеров 3-гидроксибутирата и диэтиленгликоля (П(3ГБ)/ДЭГ) культурой Cupriavidus eutrophus В-10646. Показано, что добавление ДЭГ в среду в концентрации 10-30 г/л не влияло на общий выход биомассы клеток и полимера. Установлено, что сополимеры с ДЭГ в меньшей степени, чем гомополимер П(3ГБ), подвергаются внутриклеточной деградации (их содержание снижалось соответственно в 1.1-1.2 и 1.8 раза). Синтезируемые бактериями сополимеры П(3ГБ)/ДЭГ состояли из низкомолекулярной (62-217 кДа) и высокомолекулярной (2810-4860 кДа) фракций, содержание которых равнялось соответственно 78.1-96.4 и 3.6-21.9 % в зависимости от фазы роста культуры. Показано увеличение насыщенности внутриклеточных липидов Cupriavidus eutrophus В-10646, растущих в присутствии ДЭГThe study addresses synthesis and intracellular degradation of copolymers consisting of 3-hydroxybutyrate and diethylene glycol (P(3HB)/DEG) by Cupriavidus eutrophus В-10646. DEG addition to the medium at concentrations of 10-30 g/L did not influence the yields of biomass and polymer. During intracellular degradation, content of P(3HB)/DEG copolymers and homopolymer P(3HB) decreased at 1.1-1.2 and 1.8 times respectively. Bacterial cells grown in the medium with DEG synthesized copolymer consisting of polymer fractions with low molecular weight (62-217 kDa) and high molecular weight (2810-4860 kDa), whose contents were 78.1-96.4 % and 3.6-21.9 %, respectively, depending on the culture growth phase. DEG addition to the medium caused changes in the content of fatty acids of intracellular lipids, increasing their saturatio

Biosynthesis and Properties of Sulfur-Containing Polyhydroxyalkanoates (PHAs) Produced by Wild-Type Strain Cupriavidus necator B-10646

The study addresses the growth of the wild-type strain Cupriavidus necator B-10646 and the synthesis of sulfur-containing polyhydroxyalkanoates (PHA) by this strain on media containing fructose and three different precursors (3-mercaptopropionic acid, 3′,3′-dithiodipropionic acid and 3′,3′-thiodipropionic acid). By varying the concentration and number of doses of the precursors added into the bacterial culture, it was possible to find conditions that ensure the formation of 3-mercaptopropionate (3MP) monomers from the precursors and their incorporation into the C-chain of poly(3-hydroxybutyrate). A series of P(3HB-co-3MP) copolymer samples with different content of 3MP monomers (from 2.04 to 39.0 mol.%) were synthesized and the physicochemical properties were studied. The effect of 3MP monomers is manifested in a certain decrease in the molecular weight of the samples and an increase in polydispersity. Temperature changes are manifested in the appearance of two peaks in the melting region with different intervals regardless of the 3MP content. The studied P(3HB-co-3MP) samples, regardless of the content of 3MP monomers, are characterized by equalization of the ratio of the amorphous and crystalline phases and have a close degree of crystallinity with a minimum of 42%, = and a maximum of 54%

Synthesis and Intracellular Degradation of P(3HB)/DEG Copolymers by Cupriavidus eutrophus B-10646

Исследован синтез и внутриклеточная деградация диблок-сополимеров 3-гидроксибутирата и диэтиленгликоля (П(3ГБ)/ДЭГ) культурой Cupriavidus eutrophus В-10646. Показано, что добавление ДЭГ в среду в концентрации 10-30 г/л не влияло на общий выход биомассы клеток и полимера. Установлено, что сополимеры с ДЭГ в меньшей степени, чем гомополимер П(3ГБ), подвергаются внутриклеточной деградации (их содержание снижалось соответственно в 1.1-1.2 и 1.8 раза). Синтезируемые бактериями сополимеры П(3ГБ)/ДЭГ состояли из низкомолекулярной (62-217 кДа) и высокомолекулярной (2810-4860 кДа) фракций, содержание которых равнялось соответственно 78.1-96.4 и 3.6-21.9 % в зависимости от фазы роста культуры. Показано увеличение насыщенности внутриклеточных липидов Cupriavidus eutrophus В-10646, растущих в присутствии ДЭГThe study addresses synthesis and intracellular degradation of copolymers consisting of 3-hydroxybutyrate and diethylene glycol (P(3HB)/DEG) by Cupriavidus eutrophus В-10646. DEG addition to the medium at concentrations of 10-30 g/L did not influence the yields of biomass and polymer. During intracellular degradation, content of P(3HB)/DEG copolymers and homopolymer P(3HB) decreased at 1.1-1.2 and 1.8 times respectively. Bacterial cells grown in the medium with DEG synthesized copolymer consisting of polymer fractions with low molecular weight (62-217 kDa) and high molecular weight (2810-4860 kDa), whose contents were 78.1-96.4 % and 3.6-21.9 %, respectively, depending on the culture growth phase. DEG addition to the medium caused changes in the content of fatty acids of intracellular lipids, increasing their saturatio