Микробиология

C начала 60-х годов ХХ века в результате развития сельского хозяйства на орошаемых территориях Узбекистана площадь Аральского моря уменьшилась на 90%, а соленость воды выросла с 1 до 20%. Целью нашей работы было исследование разнообразия микробных сообществ воды и осадков Западного Аральского моря, а также прилегающих почв и водоемов с помощью высокопроизводительного секвенирования вариабельного участка гена 16S рРНК. Было установлено, что в воде Аральского моря с минерализацией 22% доминируют галофильные некультивируемые археи семейства Haloferacaceae (22‒43%), а также бактерии родов Spiribacter и Psychroflexus. В осадках Аральского моря доля архей была значительно ниже (2‒17%), и среди них преобладали некультивируемые Woesearchaeales. Среди бактерий в осадках доминировали сульфатредукторы филума “Desulfobacterota”, а также представители родов Fusibacter, Halanaerobium, Guyparkeria, Marinobacter, Idiomarina, Thiomicrospira. В образцах почвы бывшего дна Аральского моря с минерализацией 8.2% присутствовали разнообразные археи филума Halobacterota, а также некультивируемые бактерии семейства Nitrosococcaceae. Однако в ризосфере растущего там же растения терескена Эверсманна (Krascheninnikovia ewresmаnniana) археи составляли всего 4% и, в основном, представляли семейство Nitrososphearaceae. 33% от всех прокариот в микробиоме ризосферы приходилось на некультивируемые представители филума Actinomycetota. Микробное сообщество ризосферы терескена оказалось сходным с микробными сообществами почвы плато Устюрт, расположенного в 3 км от берега Аральского моря. Протекающая по бывшему дну Аральского моря вода, изливающаяся из искусственно пробуренной скважины, также вызывает глубокие изменения в микробном сообществе: на фоне возрастания минерализации (0.5‒2%) по руслу ручья развиваются цианобактериальные маты и сопутствующие им органотрофные бактерии. Наконец, наибольшее разнообразие прокариот было обнаружено в микробном сообществе осадка озера Судочье с минерализацией 1%, вероятно, являющимся современным аналогом микробиома Аральского моря до его обмеления.

Галотолерантные микроорганизмы обладают высоким биотехнологическим потенциалом. Они являются продуцентами биологически активных веществ, стрессозащитных средств, гидролитических ферментов, используются для биоремедиации окружающей среды. Вместе с тем, характеристика новых галотолерантных бактерий и установление стратегий их солеустойчивости являются актуальными фундаментальными задачами. В настоящей работе из скважинного рассола Якшинского месторождения калийно-магниевых солей был выделен бактериальный штамм МХ2. Изолят представлен не образующими спор аэробными грамположительными неподвижными бактериями, морфология которых варьирует от кокков до коротких палочек, способных к формированию V-образных форм. Колонии округлые, имеют ровные края и приподнятый центр, блестящие, оранжевого цвета. Бактерии штамма МХ2 является галотолерантными и способны к росту при концентрации NaCl до 9%. Геном штамма МХ2 был секвенирован. Его размер составил 3747717 п. о., число белок-кодирующих генов — 3562. Изолят был идентифицирован как принадлежащий к виду Dietzia maris на основании анализа последовательностей генов 16S рРНК, gyrB, rpoB, recA, ppk, а также с помощью времяпролетной масс-спектрометрии (MALDI-TOF-MS). D. maris МХ2 обладает полными метаболическими путями синтеза эктоина, гидроксиэктоина и трегалозы, а также системами транспорта эктоина, гидроксиэктоина, трегалозы, глицерина, глицерин-3-фосфата, L-пролина и глицин-бетаина. Таким образом, для обеспечения осмотического баланса D. maris МХ2 использует стратегию накопления совместимых органических растворенных веществ.

Проведено исследование влияния углеводородного загрязнения на микобиоту грунтов литорали холодноводных Белого и Баренцева морей. Образцы отбирали в локациях, в разной степени загрязненных нефтепродуктами — от припортовых зон до относительно чистых территорий. Использование среды на дизельном топливе позволило практически во всех исследованных грунтах выявить грибы, способные к разложению углеводородов. Они представляют собой относительно малочисленную группу, в которой наиболее обильными были виды Penicillium chrysogenum и P. brevicompactum. В то же время сообщества грибов, выделяемые на среде, содержащей сахара, показывали большее разнообразие и численность, а наиболее распространёнными грибами здесь были Pseudogymnoascus pannorum, Penicillium chrysogenum и Acremonium fuci. Важнейшими факторами, влияющими на структуру сообществ грибов, были доля углеводородов от общей массы органического углерода в случае углеводородокисляющих, и локация — в случае сахароразрушающих. В эксперименте наибольшую активность показали представители видов Penicillium chrysogenum (снижение концентрации остаточных углеводородов на 77.4%), Cadophora fastigiata (72%) и Tolypocladium inflatum (67.2%).

В 57 городах России, расположенных в семи федеральных округах (Северо-Западном, Центральном, Южном, Приволжском, Уральском, Сибирском, Дальневосточном), исследованы структуры сообществ микромицетов воздушной среды библиотек. Выделено и идентифицировано 107 видов микромицетов из 41 рода. Экосистема воздуха внутреннего пространства хранилищ библиотек за счет сходных в большинстве случаев условий хранения достаточно стабильна, с умеренным разнообразием и высоким уровнем выровненности видов, что подтверждается соответствующими индексами: индекс Шеннона варьировал от 2.7 до 3.4, индекс разнообразия Макинтоша — от 22.7 до 140.8, индекс Менхиника — от 2.1 до 3.0. Индекс доминирования Симпсона не превышал 0.11, а индекс Бергера‒Паркера — 0.24. Значения индексов выровненности Макинтоша составили 0.71–0.78, Пиелоу — 0.79–0.85. Установлена высокая степень сходства таксономических структур, получаемых независимо от климатических условий обследуемых регионов, что подтверждается значениями коэффициентов Стугрена‒Радулеску (0.08‒0.77) и Мориситы‒Хорна (0.04‒0.47). Выявлены типичные представители изучаемой микобиоты: Aspergillus versicolor (7.5‒14.3), Cladosporium cladosporioides (17.5‒40.5), C. herbarum (0.8‒53.6) и Penicillium aurantiogriseum (6.5‒32.4). Большинство остальных видов малочисленны, с частотой встречаемости, не превышающей 7.1%.

Для экологизации агропромышленного производства значительная часть исследований направлена на получение иммобилизованных препаратов бактерий, которые сохраняют способность к активному росту без потери метаболической активности, как во время иммобилизации, так и после длительного хранения и биотехнологического использования. В данной работе исследована возможность иммобилизации клеток бактерий рода Azospirillum на натуральных и синтетических носителях. Проанализирована эффективность иммобилизации в альгинатный гидрогель и вермикулит клеток штамма A. brasilense SR80. Оценен уровень пролиферативной и метаболической активности полученных препаратов. Показана перспективность использования вермикулита и альгината кальция в качестве матрицы для иммобилизации азоспирилл.