Methylomonas Montana  sp. nov., the First Unpigmented Methanotroph of the Genus  Methylomonas , Isolated from Mountain River Sediments

R. Z. Suleimanov; Сулейманов Р. З.; E. N. Tikhonova; Тихонова Е. Н.; I. Y. Oshkin; Ошкин И. Ю.; O. V. Danilova; Данилова О. В.; S. N. Dedysh; Дедыш С. Н.

doi:10.31857/S0026365623600426

Methylomonas montana sp. nov., первый непигментированный метанотроф рода Methylomonas, выделенный из донных отложений горной реки

Авторы: Сулейманов Р.З.¹, Тихонова Е.Н.¹, Ошкин И.Ю.¹, Данилова О.В.¹, Дедыш С.Н.¹
Учреждения:
1. Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского, ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” РАН
Выпуск: Том 92, № 6 (2023)
Страницы: 535-544
Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
URL: https://journals.rcsi.science/0026-3656/article/view/231882
DOI: https://doi.org/10.31857/S0026365623600426
EDN: https://elibrary.ru/BPCTBQ
ID: 231882

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Аэробные метанотрофные бактерии рода Methylomonas населяют широкий спектр местообитаний, включающий пресноводные водоемы, осадки рек, болота, рисовые чеки, покрывающие почвы свалок и переувлажненные почвы. Подавляющее большинство ныне описанных видов этого рода представлены нейтрофильными, подвижными, растущими на метане палочковидными бактериями, пигментация которых варьирует от желтой до розовой и красной. В настоящей работе описан новый, непигментированный изолят этих бактерий, штамм MW1^T, который был выделен из донных отложений горной реки Хоста (Краснодарский край, Россия). Штамм MW1^T рос на метане и метаноле в диапазоне температур от 8 до 37°C (с оптимумом 25‒30°C) и диапазоне рН 5.5‒7.5 (с оптимумом 6.3‒7.0). Последовательность гена 16S рРНК штамма MW1^T обнаруживала 95.48–98.47% сходства с таковыми у ранее описанных видов Methylomonas. Ближайшим таксономически охарактеризованным филогенетическим родственником штамма MW1^T являлся M. fluvii EbB^T, выделенный из осадков реки Эльба. Полная последовательность генома, определенная для штамма MW1^T, имела размер 4.6 млн нт., содержала 3 оперона рРНК и около 4200 белок-кодирующих генов, включая кластер генов pmoCAB мембранной метанмонооксигеназы. Растворимая метанмонооксигеназа в геноме не закодирована. Содержание пар Г + Ц в ДНК составило 52.4%. Сходство нуклеотидной последовательности генома штамма MW1^T с последовательностями геномов ранее описанных представителей рода Methylomonas составило от 79.4 до 82.1%. Мы предлагаем классифицировать этот штамм как представителя нового вида рода Methylomonas, M. montana sp. nov. Штамм MW1^T (=VKM 3737^T = UQM 41536^T) является типовым штаммом нового вида.

Ключевые слова

метанотрофные бактерии, род Methylomonas, Methylomonas montana, рост на метане, пресноводные осадки, анализ генома

Список литературы

Гальченко В.Ф. Метанотрофные бактерии. М.: ГЕОС, 2001. 500 с.
Данилова О.В., Дедыш С.Н. Численность и разнообразие метанотрофных представителей Gammaproteobacteria в северных болотных экосистемах // Микробиология. 2014. Т. 83. С. 204–214.
Danilova O.V., Dedysh S.N. Abundance and diversity of methanotrophic Gammaproteobacteria in northern wetlands // Microbiology (Moscow). 2014. V. 83. P. 67–76.
Auman A.J., Speake C.C., Lidstrom M.E. nifH sequences and nitrogen fixation in type I and type II methanotrophs // Appl. Environ. Microbiol. 2001. V. 67. P. 4009–4016.
Auman A.J., Lidstrom M.E. Analysis of sMMO-containing type I methanotrophs in Lake Washington sediment // Environ. Microbiol. 2002. V. 4. P. 517–524.
Bowman J.P., Sly L.I., Cox J.M., Hayward A.C. Methylomonas fodinarum sp. nov. and Methylomonas aurantiaca sp. nov.: two closely related type I obligate methanotrophs // Syst. Appl. Microbiol. 1990. V. 13. P. 279–287.
Bowman J.P., Sly L.I., Nichols P.D., Hayward A.C. Revised taxonomy of the methanotrophs: description of Methylobacter gen. nov., emendation of Methylococcus, validation of Methylosinus and Methylocystis species, and a proposal that the family Methylococcaceae includes only the group I methanotrophs // Syst. Appl. Microbiol. 1993. V. 43. P. 735–753.
Bowman J.P. Methylomonas // Bergey’s Manual of Systematics of Archaea and Bacteria / Eds. W.B. Whitman, F. Rainey, P. Kämpfer, M. Trujillo, J. Chun, P. DeVos, B. Hedlund and S. Dedysh. 2016. https://doi.org/10.1002/9781118960608.gbm01183.pub2
Bussmann I., Horт F., Hoppert M., Klings K.-W., Saborowski A., Warnstedt J., Liebner S. Methylomonas albis sp. nov. and Methylomonas fluvii sp. nov.: two cold-adapted methanotrophs from the river Elbe and emended description of the species Methylovulum psychrotolerans // Syst. Appl. Microbiol. 2021. V. 44. Art. 126248.
Chang J., Wu Q., Yan X., Wang H., Lee L.W., Liu Y., Liang P., Qiu Y., Huang X. Enhancement of nitrite reduction and enrichment of Methylomonas via conductive materials in a nitrite-dependent anaerobic methane oxidation system // Environ. Res. 2021. V. 193. Art. 110565.
Chaumeil P.-A., Mussig A.J., Hugenholtz P., Parks D.H. GTDB-Tk: A Toolkit to classify genomes with the Genome Taxonomy Database // Bioinformatics. 2020. V. 36. P. 1925–1927. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btz848
Chen Y., Dumont M.G., Cebron A., Murrell J.C. Identification of active methanotrophs in a landfill cover soil through detection of expression of 16S rRNA and functional genes // Environ. Microbiol. 2007. V. 9. P. 2855–2869.
Danilova O.V., Kulichevskaya I.S., Rozova O.N., Detkova E.N., Bodelier P.L., Trotsenko Y.A., Dedysh S.N. Methylomonas paludis sp. nov., the first acid-tolerant member of the genus Methylomonas, from an acidic wetland // Syst. Appl. Microbiol. 2013. V. 63. P. 2282–2289.
Dianou D., Ueno C., Ogiso T., Kimura M., Asakawa S. Diversity of cultivable methane-oxidizing bacteria in microsites of a rice paddy field: investigation by cultivation method and fluorescence in situ hybridization (FISH) // Microbes Environ. 2012. V. 27. P. 278–287.
Hibi Y., Asai K., Arafuka H., Hamajima M., Iwama T., Kawai K. Molecular structure of La3+-induced methanol-dehydrogenase-like protein in Methylobacterium radiotolerans // J. Biosci. Bioeng. 2011. V. 111. P. 547–549.
Hoefman S., Heylen K., De Vos P. Methylomonas lenta sp. nov., a methanotroph isolated from manure and a denitrification tank // Syst. Appl. Microbiol. 2014. V. 64. P. 1210–1217.
Kalyuzhnaya M.G., Khmelenina V.N., Kotelnikova S., Holmquist L., Pedersen K., Trotsenko Y.A. Methylomonas scandinavica sp. nov., a new methanotrophic psychrotrophic bacterium isolated from deep igneous rock ground water of Sweden // Syst. Appl. Microbiology. 1999. V. 22. P. 565–572.
Kanehisa M., Sato Y., Morishima K. BlastKOALA and GhostKOALA: KEGG tools for functional characterization of genome and metagenome sequences // J. Mol. Biol. 2016. V. 428. P. 726–731. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2015.11.006
Kip N., Dutilh B.E., Pan Y., Bodrossy L., Neveling K., Kwint M.P., Jetten M.S., Op den Camp H.J. Ultra-deep pyrosequencing of pmoA amplicons confirms the prevalence of Methylomonas and Methylocystis in Sphagnum mosses from a Dutch peat bog // Environ. Microbiol. Rep. 2011. V. 3. P. 667–673.
Kits K.D., Klotz M.G., Stein L.Y. Methane oxidation coupled to nitrate reduction under hypoxia by the Gammaproteobacterium Methylomonas denitrificans, sp. nov. type strain FJG1 // Environ. Microbiol. 2015. V. 17. P. 3219–3232.
Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. MEGA X: molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms // Mol. Biol. Evol. 2018. V. 35. P. 1547–1549.
Meier-Kolthoff J.P., Auch A.F., Klenk H.P., Göker M. Genome sequence-based species delimitation with confidence intervals and improved distance functions // BMC Bioinform. 2013. V. 14. P. 60.
Ogiso T., Ueno C., Dianou D., Van Huy T., Katayama A., Kimura M., Asakawa S. Methylomonas koyamae sp. nov., a type I methane-oxidizing bacterium from floodwater of a rice paddy field in Japan // Syst. Appl. Microbiol. 2012. V. 62. P. 1832–1837.
Reynolds E.S. The use of lead citrate at high pH as an electron-opaque stain in electron microscopy // J. Cell Biol. 1963. V. 17. P. 208.
Rodriguez-R. L.M., Konstantinidis K.V. Bypassing cultivation to identify bacterial species // Microbe. 2014. V. 9. P. 111– 118.
Seemann T. Prokka: Rapid Prokaryotic Genome Annotation // Bioinformatics. 2014. V. 30. P. 2068–2069.https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu153
Tikhonova E.N., Suleimanov R.Z., Miroshnikov K.K., Oshkin I.Y., Belova S.E., Danilova O.V., Ashikhmin A.A., Konopkin A.A., But S.Y., Khmelenina V.N., Pimenov N.V., Dedysh S.N. Methylomonas rapida sp. nov., a novel species of fast-growing, carotenoid-producing obligate methanotrophs with high biotechnological potential // Syst. Appl. Microbiol. 2023. V. 46. P. 126398.
Weisburg W.G., Barns S.M., Pelletier D.A., Lane D.J. 16S Ribosomal DNA amplification for phylogenetic study // J. Bacteriol. 1991. V. 173. P. 697–703.
Wick R.R., Judd L.M., Gorrie C.L., Holt K.E. Unicycler: resolving bacterial genome assemblies from short and long sequencing reads // PLoS Comput. Biol. 2017. V. 13. e1005595. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005595
Wilson K. Preparation of genomic DNA from bacteria // Curr. Protoc. Mol. Biol. 2001. V. 56. P. 2–4. Doi: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-418687-3.00011-2
Zhu P., Cheng M., Pei D., Liu Y., Yan X. Methylomonas rhizoryzae sp. nov., a type I methanotroph isolated from the rhizosphere soil of rice // Antonie van Leeuwenhoek. 2020. V. 113. P. 2167–2176.