МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ ТУРКЕСТАНСКОЙ ОБЛАСТИ И ИХ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ В ПРОЦЕССАХ ПЕРЕРАБОТКИ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОГО СЫРЬЯ

Растительные остатки являются важным компонентом экосистемы и источником органического вещества для почв, играя ключевую роль в круговороте углерода и формировании гумуса. В условиях Туркестанской области, характеризующейся аридным климатом, изучение микробного разнообразия растительных остатков особенно актуально для оценки процессов разложения целлюлозы и полисахаридов.

Цель исследования заключалась в изучении состава целлюлозолитических микроорганизмов в растительных остатках и оценке их функционального потенциала для биотехнологического применения. Основные направления работы включали выделение бактерий и грибов, их морфологическую и количественную характеристику, идентификацию методом MALDI-TOF, а также анализ их роли в разложении целлюлозы и формировании почвенного гумуса.

Научная значимость исследования заключается в уточнении структуры микробного сообщества растительных остатков аридного региона и выявлении видов с высокой ферментативной активностью, что расширяет знания о целлюлозолитических бактериях и грибах. Практическая значимость работы заключается в использовании полученных данных для разработки биотехнологических подходов переработки растительных остатков и повышения плодородия почв.

В качестве методологии использовалось выделение микроорганизмов на стандартных питательных средах, морфологическая оценка колоний, количественное определение в КОЕ/г, а также видовая идентификация бактерий и грибов методом MALDI-TOF, что обеспечило высокую точность определения микроорганизмов.

В ходе исследования были выделены бактерии Bacillus cereus, Bacillus megaterium, Acinetobacter lwoffii. Bacillus spp. обеспечивают первичное разрушение клетчатки и полисахаридов, грибы участвуют в разложении более структурированной целлюлозы и лигнина, а Acinetobacter lwoffii перерабатывает побочные продукты разложения и поддерживает функциональное разнообразие микробного сообщества.

Проведенное исследование внесло вклад в понимание функционального разнообразия целлюлозолитических микроорганизмов в аридных экосистемах и подчеркнуло их роль в биотехнологии. Практическое значение работы заключается в возможности создания ферментных препаратов, биоконверсии сельхозотходов и разработки биоудобрений, способствующих устойчивому развитию агроэкологических систем региона.

1. Pairing litter decomposition with microbial community structures / A. Daebeler et al // SOIL. – 2022. – Vol. 8. – P. 163-176.

2. Liang K.W. The role of leaf litter in forest soil fertility and microbial diversity / K.W. Liang // Molecular Soil Biology. – 2024. – Vol. 15, № 3. – P. 99-108.

3. Microbial Diversity Drives Decomposition More than Advantage of Home Environment – Evidence from a Manipulation Experiment with Leaf Litter / M.M. Ardestani et al // Microorganisms. – 2025. – Vol. 13, № 2. – P. 351.

4. Litter mixing promoted decomposition and altered microbial decomposer communities / L. Zhang et al // BMC Microbiology. – 2023. – Vol. 23. – P. 148.

5. Leaf litter mixtures alter decomposition rate, nutrient retention, and bacterial community composition in a temperate forest / K. Li et al // Forestry Research. – 2023. – Vol. 3. – P. 22.

6. Impacts of plant domestication on soil microbial and nematode communities during litter decomposition / J. Palomino et al // Plant and Soil. – 2023. – Vol. 487. – P. 419-436.

7. High-Quality Litter and Exogenous Cellulase Enhance Soil Nutrient Cycling and Enzymatic Activities / L. Xiao et al // Agriculture. – 2024. – Vol. 14, № 12. – P. 2162.

8. Climate warming enhances microbial network complexity by increasing bacterial diversity and fungal interaction strength in litter decomposition / G. Liu et al // Wetland/Elsevier. – 2023.

9. Impacts of litter microbial community on litter decomposition in the absence of soil microorganisms / J. Liu et al // Environmental Microbiology Reports. – 2024.

10. Identification and comprehensive genomic characterization of cellulolytic Bacillus species reveal unique CAZyme profiles for leaf litter degradation and compost production / AK. Singh et al // World J Microbiol Biotechnol. – 2025. – Vol 3, № 41(7). – P. 245.

11. Arfarita N. The impact of different management on pine-based agroforestry system and litter accumulation on the population and activity of cellulolytic bacteria / N. Arfarita // Biodiversitas – Journal of Biological Diversity. – 2024. – Vol. 25. – P. 924-936.

12. Decomposition Characteristics of Lignocellulosic Biomass in Subtropical Rhododendron Litters under Artificial Regulation / P. Zhang et al // Metabolites. – 2023. – Vol. 13, № 2. – P. 279.

13. The use of cellulolytic Aspergillus sp. inoculum to improve the quality of pineapple compost / B. Irawan et al // Journal unspecified. – 2023.

14. Fungal pretreatment methods for organic wastes: advances and challenges in biomass valorization / P.K. Chaurasia et al // RSC Sustainability. – 2025.

15. The microbial contribution to litter decomposition and plant growth / C. Zhang et al // Environmental Microbiology Reports. – 2023.

16. Rahma Dini I. The Cellulase Enzyme Activity of Several Cellulolytic Bacteria and their Ability to Decompose Organic Waste / I. Rahma Dini // Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery. – 2024. – Vol. 55, № 12.

17. Samingan SAMINGAN. Kemampuan Ganoderma dan Trichoderma Mendekomposisi Serasah Acacia mangium (The Ability of Ganoderma and Trichoderma to Decompose Acacia mangium Litter). Biospecies. – 2015. – Vol. 8, № 1.

18. Leaf litter decomposition – Estimates of global variability based on Yasso07 model / M. Tuomi et al // J. Liski. arXiv preprint. – 2009.

19. Forest litter decomposition and microbial functional diversity: comparative analyses of bacterial and fungal communities / P. Baldrian et al // Soil Biology & Biochemistry. – 2022. – Vol. 170. – P. 108666.

20. Cellulolytic bacterial consortia isolated from forest leaf litter and their enzymatic potentials / Y. Liu et al // Frontiers in Microbiology. – 2023. – Vol. 14. – P. 1189731.

21. Microbial decomposition of plant litter under contrasting soil nutrient conditions / J. Wang et al // Applied Soil Ecology. – 2024. – Vol. 187. – P. 104698.

22. Functional diversity of litter-inhabiting bacteria in temperate forests / X. Chen et al // Ecological Indicators. – 2023. – Vol. 150. – P. 107217.

23. Interactions between cellulolytic bacteria and fungi in leaf litter decomposition / M. Zhao et al // Microbial Ecology. – 2024. – Vol. 87. – P. 1011-1025.

24. Leaf litter quality and decomposition dynamics: microbial drivers and nutrient cycling / P. Martínez-García et al // Soil Biology & Biochemistry. – 2023. – Vol. 178. – P. 108995.

25. Biotechnological applications of cellulolytic bacteria in lignocellulosic waste management / R. Singh et al // Bioresource Technology Reports. – 2024. – Vol. 18. – P. 101123.