Термофильные аэробные органогетеротрофные бактерии антропогенно измененных территорий Санкт-Петербурга и Ленинградской области

Обложка
  • Авторы: Журавлева А.С.1, Волкова Е.Н.2, Галушко А.С.1
  • Учреждения:
    1. Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Агрофизический научно-исследовательский институт»
    2. Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна», Высшая школа технологии и энергетики
  • Выпуск: Том 19, № 1 (2021)
  • Страницы: 47-58
  • Раздел: Генетическая токсикология
  • URL: https://journals.rcsi.science/ecolgenet/article/view/50901
  • DOI: https://doi.org/10.17816/ecogen50901
  • ID: 50901

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследованы антропогенно измененные грунты Санкт-Петербурга и Луги (Ленинградская область) на предмет присутствия термофильных аэробных хемоорганогетеротрофных бактерий, потенциально способных к разложению углеводородов при повышенной температуре (60 °C). Выделено 6 штаммов чистых культур спорообразующих бактерий. Анализ нуклеотидных последовательностей генов 16S рРНК показал их принадлежность к родам Geobacillus и Aeribacillus. Сведения о присутствии представителей рода Aeribacillus, типичных обитателей горячих источников и зон с геотермальной активностью, в почвах регионов Санкт-Петербурга и Ленинградской области получены нами впервые.

Об авторах

Анна Сергеевна Журавлева

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Агрофизический научно-исследовательский институт»

Автор, ответственный за переписку.
Email: zhuravlan@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7204-9653

младший научный сотрудник, аспирант

Россия, 195220, Санкт-Петербург, Гражданский просп., д. 14

Елена Николаевна Волкова

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна», Высшая школа технологии и энергетики

Email: ele-ven@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7429-4046

д-р с.-х. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Александр Сергеевич Галушко

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Агрофизический научно-исследовательский институт»

Email: galushkoas@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-0387-7997

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник

Россия, 195220, Санкт-Петербург, Гражданский просп., д. 14

Список литературы

  1. Panicker G., Aislabie J., Saul D., Bej A.K. Cold tolerance of Pseudomonas sp. 30–3 isolated from oil-contaminated soil, Antarctica // Polar Biol. 2002. Vol. 25. P. 5–11.
  2. Andreolli M., Albertarelli N., Lampis S., et al. Bioremediation of diesel contamination at an underground storage tank site: a spatial analysis of the microbial community // World J Microbiol Biotechnol. 2016. Vol. 32. P. 6.
  3. Yan L., Sinkko H., Penttinen P., Lindström K. Characterization of successional changes in bacterial community composition during bioremediation of used motor oil-contaminated soil in a boreal climate // Science of the Total Environment. 2016. Vol. 542. P. 817–825. doi: 10.1016/j.scitotenv.2015.10.144
  4. Kim D.D., O’Farrell C., Toth C.R.A., et al. Microbial community analyses of produced waters from high-temperature oil reservoirs reveal unexpected similarity between geographically distant oil reservoirs // Microb Biotechnol. 2018. Vol. 11, No. 4. P. 788–796. doi: 10.1111/1751-7915.13281
  5. Бонч-Осмоловская Е.А. Термофильные микроорганизмы: общий взгляд // Труды Ин-та микробиологии им. С.Н. Виноградского. М.: МАКС Пресс, 2011. С. 5–14.
  6. Wiegel J. Anaerobic alkalithermophiles, a novel group of extremophiles // Extremophiles. 1998. Vol. 2. P. 257–267.
  7. Chamkha M., Mnif S., Sayadi S. Isolation of a thermophilic and halophilic tyrosol-degrading Geobacillus from a Tunisian high temperature oil field // FEMS Microbiol Lett. 2008. Vol. 283. P. 23–29. doi: 10.1111/j.1574-6968.2008.01136.x
  8. Saw J.H., Mountain B.W., Feng L., et al. Encapsulated in silica: genome, proteome and physiology of the thermophilic bacterium Anoxybacillus flavithermus WK1 // Genome Biol. 2008. Vol. 9. R161. doi: 10.1186/gb-2008-9-11-r161
  9. Adiguzel A., Ozkan H., Baris O., et al. Identification and characterization of thermophilic bacteria isolated from hot springs in Turkey // J Microbiol Methods. 2009. Vol. 79, Is. 3. P. 321–328. doi: 10.1016/j.mimet.2009.09.026
  10. Miñana-Galbis D., Pinzón D.L., Loren J.G., et al. Reclassification of Geobacillus pallidus (Scholz et al. 1988) Banat et al. 2004 as Aeribacillus pallidus gen. nov., comb. nov // Int J Syst Evol Microbiol, 2010. Vol. 60. P. 1600–1604.
  11. Pinzón-Martínez D.L., Rodríguez-Gómez C., Miñana-Galbis D., et al. Thermophilic bacteria from Mexican thermal environments: isolation and potential applications // Environ Technol. 2010. Vol. 31, no. 8–9. P. 957–966. doi: 10.1080/09593331003758797
  12. Yasawong M., Areekit S., Pakpitchareon A., et al. 2011. Characterization of thermophilic halotolerant Aeribacillus pallidus TD1 from Tao Dam Hot Spring, Thailand // Int J MolSci. 2011. Vol. 12, No. 8. P. 5294–5303. doi: 10.3390/ijms12085294
  13. Zheng C., He J., Wang Y., et al. Hydrocarbon degradation and bioemulsifier production by thermophilic Geobacillus pallidus strains // Bioresour Technol. 2011. Vol. 102. P. 9155–9161.
  14. Inan K., Belduz A.O., Canakci S. Anoxybacillus kaynarcensis sp. nov., a moderately thermophilic, xylanase producing bacterium // J Basic Microbiol. 2013. Vol. 53. P. 410–419.
  15. Radchenkova N., Vassilev S., Panchev I., et al. Production and properties of two novel exopolysaccharides synthesized by a thermophilic bacterium Aeribacillus pallidus 418 // Appl Biochem Biotechnol. 2013. Vol. 171. P. 31–43. doi: 10.1007/s12010-013-0348-2
  16. Cihan A.C., Cokmus C., Koc M., Ozcan B. Anoxybacillus calidus sp. nov., a thermophilic bacterium isolated from soil near a thermal power plant // Int J Syst Evol Microbiol. 2014. Vol. 64. P. 211–219.
  17. Palanisamy N., Ramya J., Kumar S., et al. Diesel biodegradation capacities of indigenous bacterial species isolated from diesel contaminated soil // J Environ Heal Sci Eng. 2014. Vol. 12. P. 1–8. doi: 10.1186/s40201-014-0142-2
  18. Bryanskaya A.V., Rozanov A.S., Slynko N.M., et al. Geobacillus icigianus sp. nov., a thermophilic bacterium isolated from a hot spring // Int J Syst Evol Microbiol. 2015. Vol. 65. P. 864–869. doi: 10.1099/ijs.0.000029.
  19. Делеган Я.А., Ветрова А.А., Чернявская М.И., и др. Термотолерантные актиномицеты как агенты ремедиации нефтезагрязненных грунтов и вод в условиях жаркого аридного климата // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. 2015. Вып. 4. С. 248–258.
  20. Filippidou S, Jaussi M, Junier T, et al. Genome sequence of Aeribacillus pallidus strain GS3372, an endospore-forming bacterium isolated in a deep geothermal reservoir // Genome Announc. 2015. Vol. 3, No. 4. P. e00981–15. doi: 10.1128/genomeA.00981-15
  21. Делеган Я.А. Термотолерантные бактерии-деструкторы углеводородов нефти: дис. … канд. биол. наук. Пущино: Пущинский государственный естественно-научный институт, 2016. Режим доступа: https://dlib.rsl.ru/01008734496. Дата обращения: 01.11.2016.
  22. Mesbaiah F.Z., Eddouaouda K., Badis A., et al. Preliminary characterization of biosurfactant produced by a PAH-degrading Paenibacillus sp. under thermophilic conditions // Environ Sci Pollut Res. 2016. Vol. 23. P. 14221–14230. doi: 10.1007/s11356-016-6526-3
  23. Poltaraus A.B., Sokolova D.S., Grouzdev D.S., et al. Draft genome sequence of Aeribacillus pallidus strain 8m3, a thermophilic hydrocarbon-oxidizing bacterium isolated from the Dagang oil field (China) // Genome Announc. 2016. Vol. 4, No. 3. P. e00500–16. doi: 10.1128/genomeA.00500-16
  24. Poltaraus A.B., Sokolova D.S., Grouzdev D.S., et al. Draft genome sequence of Geobacillus subterraneus strain K, a hydrocarbon-oxidizing thermophilic bacterium isolated from a petroleum reservoir in Kazakhstan // Genome Announc. 2016. Vol. 4, No. 4. P. e00782–16. doi: 10.1128/genomeA.00782-16
  25. Pugazhendi A., Wazin H.A., Qari H., et al. Biodegradation of low and high molecular weight hydrocarbons in petroleum refinery wastewater by a thermophilic bacterial consortium // Environ Tech. 2016. P. 2381–2391. doi: 10.1080/09593330.2016.1262460
  26. Nazina T.N., Shestakova N.M., Semenova E.M., et al. Diversity of metabolically active bacteria in water-flooded high-temperature heavy oil reservoir // Front Microbiol. 2017. Vol. 8. P. 707. doi: 10.3389/fmicb.2017.00707
  27. Khan I.U., Habib N., Xiao M., et al. Anoxybacillus sediminis sp. nov., a novel moderately thermophilic bacterium isolated from a hot spring // Antonie Van Leeuwenhoek. 2018. Vol. 111, No. 12. P. 2275–2282. doi: 10.1007/s10482-018-1118-5
  28. Panosyan H., Di Donato P., Poli A., Nicolaus B. Production and characterization of exopolysaccharides by Geobacillus thermodenitrificans ArzA-6 and Geobacillus toebii ArzA-8 strains isolated from an Armenian geothermal spring // Extremophiles. 2018. Vol. 22, No. 5. P. 725–737. doi: 10.1007/s00792-018-1032-9
  29. Radchenkova N., Vassilev S., Panchev I., et al. Production and properties of two novel exopolysaccharides synthesized by a thermophilic bacterium Aeribacillus pallidus 418 // Appl Biochem Biotechnol. 2013. Vol. 171. P. 31–43. doi: 10.1007/s12010-013-0348-2
  30. Yadav P., Korpole S., Prasad G.S., et al. Morphological, enzymatic screening, and phylogenetic analysis of thermophilic bacilli isolated from five hot springs of Myagdi, Nepal // J Appl Biol Biotechnol. 2018. Vol. 6, No. 3. P. 1–8 doi: 10.7324/JABB.2018.60301
  31. Mantiri F.R., Rumende R.R.H., Sudewi S. Identification of α-amylase gene by PCR and activity of thermostable α-amylase from thermophilic Anoxybacillus thermarum isolated from Remboken hot spring in Minahasa, Indonesia // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. 2019. Sci. 217. 012045. doi: 10.1088/1755-1315/217/1/012045
  32. Mechri S., Bouacem K., ZaraîJaouadi N. et al. Identification of a novel protease from the thermophilic Anoxybacillus kamchatkensis M1V and its application as laundry detergent additive // Extremophiles. 2019. Vol. 23. P. 687–706. doi: 10.1007/s00792-019-01123-6
  33. Elumalai P., Parthipan P., Narenkumar J., et al. Role of thermophilic bacteria (Bacillus and Geobacillus) on crude oil degradation and biocorrosion in oil reservoir environment // 3 Biotech. 2019. Vol. 9. P. 79. doi: 10.1007/s13205-019-1604-0
  34. Yamprayoonswat W., Sittihan S., Jumpathong W., Yasawonga M. Draft genome sequence of thermophilic halotolerant Aeribacillus pallidus TD1, isolated from Tao Dam hot spring, Thailand // Microbiol. 2019. Vol. 8, No. 17. P. e00204–19. doi: 10.1128/MRA.00204-19.
  35. Harirchi S., Etemadifar Z., Mahboubi A., et al. The efect of calcium/magnesium ratio on the biomass production of a novel thermoalkaliphilic Aeribacillus pallidus strain with highly heat-resistant spores // Curr Microbiol. 2020. Vol. 77. P. 2565–2574. doi: 10.1007/s00284-020-02010-6
  36. Miyazaki K., Hase E., Tokito N. Complete genome sequence of Geobacillus sp. strain E55–1, isolated from mine geyser in Japan // Microbiol Resour Announc. 2020. Vol. 9. P. e00339–20. doi: 10.1128/MRA.00339-20
  37. Puopolo R., Gallo G., Mormone A., et al. Identification of a new heavy-metal-resistant strain of Geobacillus stearothermophilus isolated from a hydrothermally active volcanic area in southern Italy // Int J Environ Res Public Health. 2020. Vol. 17, No. 8. P. 2678. doi: 10.3390/ijerph17082678
  38. Делеган Я.А., Ветрова А.А., Акимов В.Н., и др. Термотолерантные бактерии-нефтедеструкторы, выделенные из проб грунта и воды географически удаленных регионов // Прикладная биохимия и микробиология. 2016. Т. 52, № 4. С. 383–391. doi: 10.7868/S0555109916040024
  39. Волкова Е.Н., Здоровцева А.Г., Галушко А.С., и др. Поиск термофильных нефтеразрушающих почвенных бактерий на месте несанкционированной свалки на окраине г. Санкт-Петербурга // Материалы национальной научно-практической конференции, посвященной памяти д. м. н., профессора Л.Ф. Зыкина: «Зыкинские чтения» / под ред. О.С. Ларионовой, И.А. Сазоновой. Саратов: Саратовский ГАУ, 2020. C. 41–46.
  40. Portillo M.C., Santana M., Gonzalez J.M. Presence and potential role of thermophilic bacteria in temperate terrestrial environments // Naturwissenschaften. 2012. Vol. 99. P. 43–53. doi: 10.1007/s00114-011-0867-z
  41. Доржиев С.С., Базарова Е.Г., Розенблюм М.И. Экологический каркас для оптимизации теплового режима почвы на аридных территориях // Материалы Всероссийской научно-практической конференции: Экология: вчера, сегодня, завтра. 2019. C. 155–160.
  42. Махатков И.Д. Ермолов Ю.В. Температурный режим деятельного слоя верхового болота северной тайги // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 11, ч. 3. С. 400–407.
  43. Wong M.L., An D., Caffrey S.M., et al. Roles of thermophiles and fungi in bitumen degradation in mostly cold oil sands outcrops // Appl Environ Microbiol. 2015. Vol. 81. P. 6825–6838.
  44. Шкадова А.К. Температурный режим почв на территории СССР. Ленинград, 1979. С. 75–81.
  45. Марчик Т.П., Ефремов А.Л. Почвоведение с основами растениеводства. Гродно: ГрГУ, 2006. 249 с.
  46. Скворцов И.В., Березуцкий М.А. Флора железнодорожных насыпей Приволжской возвышенности // Поволжский экологический журнал. 2008. № 1. С. 55–64.
  47. Судакова С.С. Особенности флоры железнодорожных путей Ульяновской области // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. 2013. Т. 2, № 78. С. 150–154.
  48. Ворошилова А.А., Дианова Е.В. Окисляющие нефть бактерии — показатели интенсивности биологического окисления нефти в природных условиях // Микробиология, 1952. Т. 21, № 4. С. 408–415.
  49. Palatinszky M., Herbold C., Jehmlich N., et al. Cyanate as an energy source for nitrifiers // Nature. 2015. Vol. 524. P. 105–108. doi: 10.1038/nature14856
  50. Tamura K., Nei M. Estimation of the number of nucleotide substitutions in the control region of mitochondrial DNA in humans and chimpanzees // Mol Biol Evol. 1993. Vol. 10. P. 512–526.
  51. Chevenet F., Brun C., Banuls A.L., et al. TreeDyn: towards dynamic graphics and annotations for analyses of trees // BMC Bioinformatics. 2006. Vol. 7. P. 439. doi: 10.1186/1471-2105-7-439
  52. Dereeper A., Guignon V., Blanc G., et al. Phylogeny.fr: robust phylogenetic analysis for the non-specialist // Nucleic Acids Res. 2008. Vol. 36, No. 2. P. 465–469. doi: 10.1093/nar/gkn180
  53. Dereeper A., Audic S., Claverie J.M., Blanc G. BLAST-EXPLORER helps you building datasets for phylogenetic analysis // BMC Evol Biol. 2010. Vol. 10. P. 8. doi: 10.1186/1471-2148-10-8
  54. Edgar R.C. MUSCLE: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput // Nucleic Acids Res. 2004. Vol. 32, No. 5. P. 1792–1797. doi: 10.1093/nar/gkh340
  55. Finore I., Gioiello A., Leone L., et al. Aeribacillus composti sp. nov., a thermophilic bacillus isolated from olive mill pomace compost // Int J Syst Evol Microbiol. 2017. Vol. 67. P. 4830–4835. doi: 10.1099/ijsem.0.002391
  56. Zheng C., Li Z., Su J., et al. Characterization and emulsifying property of a novel bioemulsifier by Aeribacillus pallidus YM-1 // J Appl Microbiol. 2012. Vol. 13. P. 44–51. doi: 10.1111/j.1365-2672.2012.05313.x
  57. Mnif S., Sayadi S., Chamkha M. Biodegradative potential and characterization of a novel aromatic-degrading bacterium isolated from a geothermal oil field under saline and thermophilic conditions // Int Biodeterior Biodegradation. 2014. Vol. 86, part C. P. 258–264. doi: 10.1016/j.ibiod.2013.09.015
  58. Mehetre G.T., Dastager S.G., Dharne M.S. Biodegradation of mixed polycyclic aromatic hydrocarbons by pure and mixed cultures of biosurfactant producing thermophilic and thermo-tolerant bacteria // Sci Total Environ. 2019. Vol. 679. P. 52–60. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.04.376
  59. Tao W., Lin J., Wang W., et al. Biodegradation of aliphatic and polycyclic aromatic hydrocarbons by the thermophilic bioemulsifier-producing Aeribacillus pallidus strain SL-1 // Ecotoxicol Environ Saf. 2020. Vol. 189. P. 1–9. doi: 10.1016/j.ecoenv.2019.109994
  60. Wang L., Tang Y., Wang S., et al. Isolation and characterization of a novel thermophilic Bacillus strain degrading long-chain n-alkanes // Extremophiles. 2006. Vol. 10, No. 4. P. 347–356. doi: 10.1007/s00792-006-0505-4
  61. Mechri S., Berrouina M.B.E., Benmrad M.O., et al. Characterization of a novel protease from Aeribacillus pallidus VP3 with potential biotechnological interest // Int J Biol Macromol. 2017. Vol. 94, part A. P. 221–232. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2016.09.112
  62. Nazina T.N., Lebedeva E.V., Poltaraus A.B., et al. Geobacillus gargensis sp. nov., a novel thermophile from a hot spring, and the reclassification of Bacillus vulcani as Geobacillus vulcani comb. nov // Int J Syst Evol Microbiol. 2004. Vol. 54, No. 6. P. 2019–2024. doi: 10.1099/ijs.0.02932-0
  63. Rozanov A.S., Logacheva M.D., Peltek S.E. Draft genome sequences of Geobacillus stearothermophilus strains 22 and 53, isolated from the Garga hot spring in the Barguzin river valley of the Russian Federation // Genome Announc. 2014. Vol. 2, No. 6. P. e01205–14. doi: 10.1128/genomeA.01205-14
  64. Юницына О.А., Кисиль О.Я., Рудакова В.А. Термофильные бактерии, выделенные из отходов лесопиления, — продуценты ксиланолитических и амилолитических ферментов // Материалы конференции «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности»; 22–24 мая 2019 г. Бийск. С. 433–437.
  65. Ахтемова Г.А. Изменение структуры микробного комплекса почвы при использовании продуктов переработки стоков свинооткормочных предприятий в качестве удобрения: автореф. дис. … канд. биол. наук. Санкт-Петербург: ВНИ ИСМ, 1998. 22 с. Режим доступа: https://dlib.rsl.ru/01000796688. Дата обращения: 05.05.2008.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Общий вид клеток и спор: a — L1, b — L2-1, c — L2-2, d — L2-3, e — K2-2, f — K6

Скачать (217KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кривая роста бактериальной культуры K2-2 на жидкой среде ВД с ацетатом натрия и без органического субстрата на протяжении 2,5 сут. OD — оптическая плотность культуры

Скачать (125KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кривая изменения оптической плотности бактериальной культуры K6 на среде ВД с ацетатом натрия и без органического субстрата на протяжении 2,5 сут. OD — оптическая плотность культуры

Скачать (123KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Филогенетическое дерево близкородственных штаммов, полученное путем применения алгоритмов Neighbor-Join и BioNJ к матрице попарных расстояний [50–54]. Длина ветвей представлена в масштабе и измеряется количеством нуклеотидных замен на сайт

Скачать (441KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2021


 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах