Syntetická mikrobiální konsorcia a jejich využití v biotechnologickém zpracování substrátů z odpadní rostlinné biomasy

Bc. Stanislav Juračka

Bachelor's thesis

Synthetic microbial consortia and their application in biotechnological processing of substrates from waste plant biomass

Abstract:

Bakalářská práce se věnuje možnosti zpracování odpadní rostlinné biomasy syntetickými mikrobiálními konsorcii. Odpadní rostlinný materiál je díky jeho dostupnosti atraktivním zdrojem energie a uhlíku šetrným vůči životnímu prostředí. Zpracovat lignocelulózu, hlavní součást rostlinné biomasy, je ale technologicky náročné a ekonomicky nevýnosné. V přírodě recyklaci rostlinného uhlíku zajišťují rozmanitá mikrobiální společenstva. Uvnitř mnohodruhových komunit mikroorganismy kooperují, specializují se a vytváří komplexní síť interakcí. Vzniklá synergie umožňuje překonat fyziologické limity jedné buňky. V posledních letech přibývá úspěšných pokusů o napodobení této strategie i v umělém prostředí laboratoře. Mikrobiální ko-kultury sestavené pro vykonání daného úkolu často vykazují několikanásobné zlepšení při porovnání s monokulturami a umožňují provedení dosud velmi problematických úkonů. Tato práce shrnuje dosavadní poznatky o možnosti využití tohoto nového přístupu pro efektivní biotechnologickou utilizaci lignocelulózového odpadu.

Abstract:

The Bachelor Thesis deals with the possibility of processing waste plant biomass by synthetic microbial consortia. Waste plant material is an attractive environmentally friendly source of energy and carbon due to its availability. The processing of lignocellulose, the main part of plant biomass, is however technologically demanding and economically unprofitable. In nature, plant carbon is recycled by a variety of microbial communities. Inside multi-species communities, microorganisms cooperate, specialize and form a complex network of interactions. The resulting synergy makes it possible to overcome the physiological limits of a single cell. In recent years, there has been an increasing number of attempts to imitate this strategy in the artificial environment of the laboratory. Microbial co-cultures set up to perform a given task often show several-fold improvement compared to monocultures and allow very problematic tasks to be performed. This work summarizes current knowledge about the possibility of using this new approach for the efficient biotechnological utilization of lignocellulosic waste.

Keywords

Lignocelulóza, Mikrobiální komunita, Ko-kultura, Syntetická biologie, Dělba práce, Symbióza, Lignocellulose, Microbial community, Co-culture, Synthetic biology, Division of labour, Symbiosis

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 8. 7. 2020
• Supervisor: Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.
• Reader: Mgr. Tibor Botka, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Experimental Biology / Molecular Biology and Genetics