Morphological characteristics of Aspergillus niger under growth with tributylphosphate

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Tributylphosphate finds industrial application as an extractant of metal salts from ore minerals, and is produced in large quantities. Due to the widespread use of tributylphosphate, the problem of environmental pollution with this compound and its negative impact on living organisms arises. It was shown that culture media with tributylphosphate had a strong toxic effect on Paramecium caudatum and Artemia salina. A solution to this problem could be its biodegradation – enzymatic hydrolysis to inorganic phosphates. Until now, the known biodegraders of tributylphosphate were mainly bacteria. However, fungi are apparently also capable of biodegradation of this substance. The object of study was two strains of the filamentous fungus Aspergillus niger, which had previously shown the ability to use white phosphorus as a substrate. As a result of the experiments, the possibility of growth of two A. niger strains on a medium with tributylphosphate was shown. For strain F-4815D, the addition of tributylphosphate had a negative effect at the stage of conidiophores formation and spore maturation. Strain F-4815D was also characterized by a lower radial growth rate and a smaller colony diameter with the addition of tributylphosphate than strain F-4816D. Both strains were capable of growth on medium without phosphates. For strain F-4815D, the presence of tributylphosphate in the medium without inorganic phosphorus enhanced the toxic effect, which was reflected in a decrease in the diameter of colonies and hyphae, a decrease in the radial growth rate and a later appearance of conidiophores. Strain F-4816D is more resistant to tributylphosphate, and the exclusion of inorganic phosphates from the medium stimulated the growth of the fungus, which may indicate the ability of this strain to biologically degrade TBP and reduce the toxicity.

全文:

受限制的访问

作者简介

A. Mindubaev

Kazan National Research Technological University

编辑信件的主要联系方式.
Email: mindubaev-az@yandex.ru
俄罗斯联邦, Kazan, 420015

A. Chaporgina

Institute of North Industrial Ecology Problems of the Kola Science Centre of Russian Academy of Sciences

Email: chaporginaa@mail.ru
俄罗斯联邦, Apatity, 184209

V. Myazin

Institute of North Industrial Ecology Problems of the Kola Science Centre of Russian Academy of Sciences; RUDN University

Email: myazinv@mail.ru
俄罗斯联邦, Apatity, 184209; Moscow, 117198

E. Babynin

Kazan Science Center of the Russian Academy of Sciences

Email: edward.b67@mail.ru
俄罗斯联邦, Kazan, 420111

E. Balymova

Kazan National Research Technological University

Email: ilc2013@inbox.ru
俄罗斯联邦, Kazan, 420015

参考

  1. Ahire K.C., Kapadnis B.P., Kulkarni G.J. et al. Biodegradation of tributyl phosphate by novel bacteria isolated from enrichment cultures. Biodegradation. 2011. V. 23 (1). P. 165–176. https://doi.org/10.1007/s10532-011-9496-7
  2. Bergman A., Ryden A., Law R.J. et al. A novel abbreviation standard for organobromine, organochlorine and organophosphorus flame-retardants and some characteristics of the chemicals. Environ. 2012. V. 49. P. 57–82. https://doi.org/10.1016/j.envint.2012.08.003
  3. Berne C., Allainmat B., Garcia D. Tributyl phosphate degradation by Rhodopseudomonas palustris and other photosynthetic bacteria. Biotechnology Lett. 2005. V. 27 (8). P. 561–566. https://doi.org/10.1007/s10529-005-2882-7
  4. Colovic M.B., Krstic D.Z., Lazarevic-Pasti T.D. et al. Acetylcholinesterase Inhibitors: Pharmacology and Toxicology. Curr. Neuropharmacol. 2013. V. 11 (3). P. 315–335. https://doi.org/10.2174/1570159X11311030006
  5. Ding J., Deng T., Xu M. et al. Residuals of organophosphate esters in foodstuffs and implication for human exposure. Environm. Poll. 2018. V. 233. P. 986–991. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.09.092
  6. Greget R., Dadak S., Barbier L. et al. Modeling and simulation of organophosphate-induced neurotoxicity: prediction and validation by experimental studies. Neurotoxicology. 2016. V. 54. P. 140–152. https://doi.org/10.1016/j.neuro.2016.04.013
  7. Hou R., Xu Y., Wang Z. Review of OPFRs in animals and humans: absorption, bioaccumulation, metabolism, and internal exposure research. Chemosphere. 2016. V. 153. P. 78–90. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.03.003
  8. Kovalev N.G., Eselevich M.M., Maksimovskiy N.S. et al. Instructions for laboratory control of wastewater treatment facilities on livestock farms. Determination of nutrients. Analysis of sediments and silt. Pt 3. Moscow, 1984. (In Russ.)
  9. Kulkarni S.V., Markad V.L., Melo J.S. et al. Biodegradation of tributyl phosphate using Klebsiella pneumonia sp. S3. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2014. V. 98 (2). P. 919–929. https://doi.org/10.1007/s00253-013-4938-2
  10. Liu J., Lin H., Yingbo D. et al. Elucidating the biodegradation mechanism of tributyl phosphate (TBP) by Sphingomonas sp. isolated from TBP-contaminated mine tailings. Environm. Poll. 2019. V. 250. P. 284–291. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.03.127
  11. Mincher B.J., Mezyk S.P., Martin L.R. A pulse radiolysis investigation of the reactions of tributyl phosphate with the radical products of aqueous nitric acid irradiation. J. Physical Chemistry A. 2008. V. 112. P. 6275–6280. https://doi.org/10.1021/jp802169v
  12. Mindubaev A.Z., Fedosimova S.V., Grigorieva T.V. et al. The effect of white phosphorus on the cellular morphology and protein profile of Aspergillus niger fungal strains. Prikladnaya khimiya i biotekhnologiya. 2021a. V. 11 (1). P. 69– 79. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-1-69-79
  13. Mindubaev A.Z., Babynin E.V., Bedeeva E.K. et al. Biological degradation of yellow (white) phosphorus, a compound of first class hazard. Russian J. Inorganic Chem. 2021b. V. 66. P. 1239–1244. https://doi.org/10.1134/S0036023621080155
  14. Mindubaev A.Z., Galimova A.R., Kuznetsova O.N. et al. Biotransformation of red phosphorus into phosphates using Aspergillus niger. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta. 2023. V. 26 (10). P. 41–45. (In Russ.) https://doi.org/10.55421/1998-7072 2023 26 10 41
  15. Mindubaev, A.Z., Kuznetsova, S.V., Evtyugin, V.G. et al. Effect of white phosphorus on the survival, cellular morphology, and proteome of Aspergillus niger. Appl. Biochem. Microbiol. 2020. V. 56. P. 194–201. https://doi.org/10.1134/S0003683820020118
  16. Nancharaiah Y.V., Kiran K.R.G., Krishna Mohan T.V. et al. Biodegradation of tributyl phosphate, an organosphate triester, by aerobic granular biofilms. J. Hazardous Materials. 2015. V. 283. P. 705–711. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.09.065
  17. Powers J.C., Asgian J.L., Ekici O.D. et al. Irreversible inhibitors of serine, cysteine, and threonine proteases. Chem. Reviews. 2002. V. 102 (12). P. 4639–4750. https://doi.org/10.1021/cr010182v
  18. Qin W., Ren L., Xu Y. et al. Adsorption mechanism of mixed salicylhydroxamic acid and tributyl phosphate collectors in fine cassiterite electro-flotation system. J. Central South University. 2012. V. 19. P. 1711–1717. https://doi.org/10.1007/s11771-012-1197-9
  19. Rangu S.S., Basu B., Muralidharan B. et al. Involvement of phosphoesterases in tributyl phosphate degradation in Sphingobium sp. strain RSMS. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2016. V. 100. P. 461–468. https://doi.org/10.1007/s00253-015-6979-1
  20. Symonds M.R.E., Moussalli A., Elgar M.A. The evolution of sex pheromones in an ecologically diverse genus of flies. Biological J. Linnean Soc. 2009. V. 97 (3). P. 594–603. https://doi.org/10.1111/j.1095-8312.2009.01245.x
  21. Takahashi S., Katanuma H., Abe K. et al. Identification of alkaline phosphatase genes for utilizing a flame retardant, tris(2-chloroethyl) phosphate, in Sphingobium sp. strain TCM1. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2017. V. 101. P. 2153–2162. https://doi.org/10.1007/s00253-016-7991-9
  22. Terekhova V.A., Isakova E.F., Samoilova T.A. et al. Methodology for determining the toxicity of highly mineralized surface and waste waters, soils and wastes based on the survival rate of brackish-water crustaceans Artemia salina L. Moscow, 2009. (In Russ.)
  23. Thomas R.A.P., Macaskie L.E. Biodegradation of tributyl phosphate by naturally occurring microbial isolates and coupling to the removal of uranium from aqueous solution. Environm. Sci. Technol. 1996. V. 30 (7). P. 2371–2375. https://doi.org/10.1021/es950861l
  24. Waaijers S.L., Kong D.G., Hendriks H.S. et al. Persistence, bioaccumulation, and toxicity of halogen-free flame retardants. Reviews of Environmental Contamination and Toxicology. Springer, New York, 2013. V. 222. P. 1–71. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-4717-7_1
  25. Xiang D.F., Bigley A.N., Ren Z. et al. Interrogation of the substrate profile and catalytic properties of the phosphotriesterase from Sphingobium sp. strain TCM1: an enzyme capable of hydrolyzing organophosphate flame-retardants and plasticizers. Biochemistry. 2015. V. 54. P. 7539–7549. https://doi.org/10.1021/acs.biochem.5b01144
  26. Zakirov R.K., Akhmadullina F. Yu., Verbenko I.V. et al. Enzymatic diagnostics of industrial sludge in the processes of extended aeration of wastewater. Vestnik Kazanskogo texnologicheskogo universiteta. 2009. V. 2. P. 33–40. (In Russ.)
  27. Закиров Р.К., Ахмадуллина Ф.Ю., Вербенко И.В. и др. Ферментативная диагностика промышленных илов в процессах продленной аэрации сточных вод // Вестник Казанского технологического университета. 2009. № 2. С. 33–40.
  28. Ковалев Н.Г., Еселевич М.М., Максимовский Н.С. и др. Инструкция по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческих комплексах. Часть III. Определение биогенных веществ. Анализ осадков и ила. М.: “Колос”. 1984. 55 с.
  29. Миндубаев А.З., Галимова А.Р., Кузнецова О.Н. и др. Биотрансформация красного фосфора в фосфаты с помощью Aspergillus niger // Вестник технологического университета. 2023. Т. 26. № 10. С. 41–45.
  30. Миндубаев А.З., Федосимова С.В., Григорьева Т.В. и др. Влияние белого фосфора на клеточную морфологию и белковый профиль штаммов гриба Aspergillus niger // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021. Т. 11. № 1. С. 69–79.
  31. Терехова В.А., Исакова Е.Ф., Самойлова Т.А. и др. Методика определения токсичности высокоминерализованных поверхностных и сточных вод, почв и отходов по выживаемости солоноватоводных рачков Artemia salina L. М.: МГУ. 2009. 28 с.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Growth of Aspergillus niger strain F-4815D five days after sowing on medium with phosphate without TBP (A), with 0.01% TBP and phosphate (B) and with 0.01% TBP without phosphate (C).

下载 (205KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Morphological parameters of Aspergillus niger F-4815D colonies on dense Chapek's culture medium with TBP addition (O1) and without it (K1): A - colony diameter; B - radial growth rate; C - height of conidiophores.

下载 (204KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Colonies of Aspergillus niger F-4815D 12 days after sowing: A - Chapek's medium; B - Chapek's medium + TBP; C - Chapek's medium without phosphate; D - Chapek's medium without phosphate + TBP.

下载 (266KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Conidiophores of Aspergillus niger F-4815D: A - Chapek's medium; B - Chapek's medium + TBP; C - Chapek's medium without phosphate; D - Chapek's medium without phosphate + TBP.

下载 (179KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Morphological parameters of Aspergillus niger F-4816D colonies on dense Chapek's culture medium with TBP addition (O1) and without it (K1): A - colony diameter; B - radial growth rate; C - height of conidiophores.

下载 (220KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Colonies of Aspergillus niger F-4816D 12 days after sowing: A - Chapek's medium; B - Chapek's medium without phosphate; C - Chapek's medium + TBP; D - Chapek's medium without phosphate + TBP.

下载 (281KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Conidiophores of Aspergillus niger F-4816D: A - Chapek's medium; B - Chapek's medium + TBP; C - Chapek's medium without phosphate; D - Chapek's medium without phosphate + TBP.

下载 (283KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Morphological parameters of Aspergillus niger F-4816D colonies on dense Chapek's culture medium with inorganic phosphate (O1) and without inorganic phosphate (O2) with addition of TBP: A - colony diameter; B - radial growth rate; C - height of conidiophores.

下载 (216KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».