Умеренно термофильная хемоорганогетеротрофная бактерия из поверхностного слоя антропогенного грунта промышленной зоны г. Аль-Мафрак, Иордания

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Поверхность нефтезагрязненной почвы промышленной зоны г. Аль-Мафрак (Иордания) была исследована на предмет выявления присутствия аэробных нефтеокисляющих умеренно термофильных бактерий. Чистая культура спорообразующих аэробных хемоорганогетеротрофных бактерий, штамм j3n, была выделена из одной пробы. Филогенетический анализ последовательности нуклеотидов гена 16S рРНК показал, что штамм j3n принадлежит к грамположительным бактериям группы kaustophilus – thermoleovorans рода Geobacillus. Особенности роста штамма в средах с разными субстратами показали, что использование гексадекана, но не нефти и бензоата, в присутствии ацетата могло контролироваться механизмом катаболитной репрессии. Возможность регулирования разложения алканов ацетатом с участием этого механизма аэробными термофильными грамположительными бактериями Geobacillus spp. показана в первый раз.

Об авторах

Александр С. Галушко

Агрофизический научно-исследовательский институт

Email: galushkoas@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-0387-7997
SPIN-код: 9759-9942
Scopus Author ID: 6603847300
ResearcherId: I-4980-2015

канд. биол. наук

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

Снежанна К. Ибряева

Агрофизический научно-исследовательский институт

Email: snezhanna.ibryaeva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8618-5795

студентка

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

Анна С. Журавлева

Агрофизический научно-исследовательский институт

Email: zhuravlan@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7204-9653
SPIN-код: 3084-1394
Scopus Author ID: 57221754069
ResearcherId: I-8764-2018

мл. н. сотр., аспирант

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

Гаяне Г. Панова

Агрофизический научно-исследовательский институт

Email: gaiane@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-1132-9915
SPIN-код: 9260-4501
Scopus Author ID: 7003272258
ResearcherId: AAN-6594-2020

канд. биол. наук, гл. н. сотр.

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

Якоб Х. Якоб

Аль-Байт Университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: jjacob@aabu.edu.jo
ORCID iD: 0000-0003-2410-822X
Scopus Author ID: 36025359900

PhD, профессор

Иордания, P.O. Box 1106 Irbid 21110 - JORDAN

Список литературы

  1. Moeck IS. Catalog of geothermal play types based on geologic controls. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2014; 37:867–882. doi: 10.1016/j.rser.2014.05.032.
  2. Mehta D, Satyanarayana T. Diversity of hot environments and thermophilic microbes. In: Satyanarayana T, Littlechild J and Kawarabayasi Y (Eds), Thermophilic Microbes in Environmental and Industrial Biotechnology. Springer, Dordrecht, Netherlands, 2013. pp. 3–60. doi: 10.1007/978-94-007-5899-5_1.
  3. Portillo MC, Santana M, Gonzalez JM. Presence and potential role of thermophilic bacteria in temperate terrestrial environments. Naturwissenschaften, 2012; 99(1): 43–53. doi: 10.1007/s00114-011-0867-z.
  4. Aanniz T, Ouadghiri M, Melloul M, et al. Thermophilic bacteria in Moroccan hot springs, salt marshes and desert soils. Braz J Microbiol. 2015; 46(2):443–453. doi: 10.1590/S1517-838246220140219.
  5. Wong ML, An D, Caffrey SM, et al. Roles of thermophiles and fungi in bitumen degradation in mostly cold oil sands outcrops. Appl Environ Microbiol. 2015; 81(19): 6825–6838. doi: 10.1128/AEM.02221-15.
  6. Marchant R, Banat IM, Rahman TJ, Berzano M. The frequency and characteristics of highly thermophilic bacteria in cool soil environments. Environ. Microbiol. 2002; 4(10): 595–602. https://doi.org/10.1046/j.1462-2920.2002.00344.x
  7. Banat IM, Marchant R, Rahman TJ. Geobacillus debilis sp. nov., a novel obligately thermophilic bacterium isolated from a cool soil environment, and reassignment of Bacillus pallidus to Geobacillus pallidus comb. nov. Int J Syst Evol Microbiol. 2004; 54(6):2197–2201. doi: 10.1099/ijs.0.63231-0.
  8. Rahman TJ, Marchant R, Banat IM. Distribution and molecular investigation of highly thermophilic bacteria associated with cool soil environments. Biochem Soc Trans. 2004; 32(2): 209–221. doi: 10.1042/bst0320209.
  9. Marchant R, Franzetti A, Pavlostathis SG, et al. Thermophilic bacteria in cool temperate soils: are they metabolically active or continually added by global atmospheric transport? Appl Microbiol Biotechnol. 2008; 78(5):841–852. doi: 10.1007/s00253-008-1372-y.
  10. Schäffer R, Sass I. The thermal springs of Jordan. Environ Earth Sci. 2014; 72(1): 171–187. doi: 10.1007/s12665-013-2944-4.
  11. Al-Zyoud S. Shallow geothermal energy resources for future utilization in Jordan. Open J Geol. 2019; 9(11):783-794. doi: 10.4236/ojg.2019.911090.
  12. Khalil A, Salim M, Sallal A. Enumeration of thermotolerant bacteria from recreational thermal ponds in Jordan. Cytobios. 1998. 96:57–63.
  13. Khalil A. Isolation and characterization of thermophilic Bacillus species from thermal ponds in Jordan. Pak J Biol Sci. 2002; 5(11):1272–1273. doi: 10.3923/pjbs.2002.1272.1273.
  14. Khalil A, Anfoka G, Bdour S. Isolation of plasmids present in thermophilic strains from hot springs in Jordan. World J Microbiol Biotechnol. 2003; 19(3):239–241. doi: 10.1023/A:1023692531885.
  15. Elnasser Z, Maraqa A, Owais W, Khraisat A. Isolation and characterization of new thermophilic bacteria in Jordan. Internet J Microbiol. 2006; 3(1):201–227.
  16. Malkawi HI, Al-Omari MN. Culture-dependent and culture-independent approaches to study the bacterial and archaeal diversity from Jordanian hot springs. Afr J Microbiol Res. 2010; 4(10):923–932.
  17. Al-Batayneh KM, Jacob JH, Hussein EI. Isolation and molecular identification of new thermophilic bacterial strains of Geobacillus pallidus and Anoxybacillus flavithermus. Int J Integr Biol. 2011; 11(1):39–43.
  18. Alkhalili RN, Hatti-Kaul R, Canbäck B. Genome sequence of Geobacillus sp. strain ZGt-1, an antibacterial peptide-producing bacterium from hot springs in Jordan. Genome Announc. 2015; 3(4):e00799-15. doi: 10.1128/genomeA.00799-15.
  19. Hussein EI, Jacob JH, Shakhatreh MAK, et al. Exploring the microbial diversity in Jordanian hot springs by comparative metagenomic analysis. Microbiol Open. 2017; 6(6): e521. doi: 10.1002/mbo3.521
  20. Hussein EI, Jacob JH, Shakhatreh M, et al. Detection of antibiotic-producing Actinobacteria in the sediment and water of Ma'in thermal springs (Jordan). Germs. 2018; 8(4): 191–198. doi: 10.18683/germs.2018.1146.
  21. Mohammad BT, Al Daghistani HI, Jaouani A, et al. Isolation and characterization of thermophilic bacteria from Jordanian hot springs: Bacillus licheniformis and Thermomonas hydrothermalis isolates as potential producers of thermostable enzymes. Int J Microbiol. 2017; 2017: 6943952. doi: 10.1155/2017/6943952.
  22. Shakhatreh MAK, Jacob JH, Hussein EI, et al. Microbiological analysis, antimicrobial activity, and heavy-metals content of Jordanian Ma’in hot-springs water. J Infect Public Health. 2017; 10(6): 789–793. doi: 10.1016/j.jiph.2017.01.010.
  23. Abu-Rumman G, Khdair AI, Khdair SI. Current status and future investment potential in renewable energy in Jordan: An overview. Heliyon. 2020; 6(2):e03346. doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e03346.
  24. Mohammadipanah F, Wink J. Actinobacteria from arid and desert habitats: diversity and biological activity. Front Microbiol. 2015; 6: 1541. doi: 10.3389/fmicb.2015.01541.
  25. Abed RMM, Tamm A, Hassenrück C, et al. Habitat-dependent composition of bacterial and fungal communities in biological soil crusts from Oman. Sci Rep. 2019; 9, 6468. doi: 10.1038/s41598-019-42911-6.
  26. Ворошилова АА, Дианова ЕВ. Окисляющие нефть бактерии – показатели интенсивности биологического окисления нефти в природных условиях // Микробиология. – 1952. – Т. 21. – № 4. – С. 408–415. [Voroshilova AA, Dianova EV. Okisljajushhie neft' bakterii – pokazateli intensivnosti biologicheskogo okislenija nefti v prirodnyh uslovijah. Microbiology (Mikrobiologiya). 1952; 21(4): 408 – 415. (in Russian)]
  27. Palatinszky, Herbold C, Jehmlich N, et al. Cyanate as an energy source for nitrifiers. Nature. 2015; 524(7563), 105–108. doi: 10.1038/nature14856.
  28. Altschul S, Gish W, Miller W, et al. A basic local alignment search tool. J Mol Biol. 1990; 215(3):403–410. doi: 10.1016/S0022-2836(05)80360-2.
  29. Kumar S, Stecher G, Tamura K. MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 7.0 for bigger datasets. Mol Biol Evol. 2016; 33(7):1870–1874. doi: 10.1093/molbev/msw054.
  30. 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; 10(3): 512–526. doi: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040023.
  31. Zeigler DR. The Geobacillus paradox: why is a thermophilic bacterial genus so prevalent on a mesophilic planet? Microbiology (UK). 2014; 160(1): 1–11. doi: 10.1099/mic.0.071696-0.
  32. Portillo MC, Gonzalez JM. Microbial communities and immigration in volcanic environments of Canary Islands (Spain). Naturwissenschaften. 2008; 95(4):307–315. doi: 10.1007/s00114-007-0330-3.
  33. Perfumo A, Marchant R. Global transport of thermophilic bacteria in atmospheric dust. Environ Microbiol Rep. 2010; 2(2):333–339. doi: 10.1111/j.1758-2229.2010.00143.x.
  34. Tourova TP, Korshunova AV, Mikhailova EM, et al. Application of gyrB and parE sequence similarity analyses for differentiation of species within the genus Geobacillus. Microbiology (English translation of Russian Mikrobiologiya). 2010; 79(3): 356–369. doi: 10.1134/S0026261710030124.
  35. Zeigler DR. Application of a recN sequence similarity analysis to the identification of species within the bacterial genus Geobacillus. Int J Syst Evol Microbiol. 2005; 55(3): 1171–1179. doi: 10.1099/ijs.0.63452-0.
  36. Aliyu H, Lebre P, Blom J, et al. Phylogenomic re-assessment of the thermophilic genus Geobacillus. Sys Appl Microbiol. 2016; 39(8):527–523. doi: 10.1016/j.syapm.2016.09.004 [Corrigendum. Syst Appl Microbiol. 2018; 41(5):529–530. doi: 10.1016/j.syapm.2018.07.001.
  37. Semenova EM, Sokolova DS, Grouzdev DS, et al. Geobacillus proteiniphilus sp. nov., a thermophilic bacterium isolated from a high-temperature heavy oil reservoir in China. Int J Syst Evol Microbiol. 2019; 69(10): 3001–3008. doi: 10.1099/ijsem.0.003486.
  38. Magasanik B. Catabolite repression. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 1961; 26, 249–256. doi: 10.1101/sqb.1961.026.01.031
  39. van Eyk J, Bartels TJ. Paraffin oxidation in Pseudomonas aeruginosa. I. Induction of paraffin oxidation. J Bacteriol. 1968; 96(3):706–712. doi: 10.1128/JB.96.3.706-712.1968.
  40. Marín MM, Smits TH, van Beilen JB, Rojo F. The alkane hydroxylase gene of Burkholderia cepacia RR10 is under catabolite repression control. J Bacteriol. 2001; 183(14):4202-4209. doi: 10.1128/JB.183.14.4202-4209.2001.
  41. Deutscher J. The mechanisms of carbon catabolite repression in bacteria. Curr Opin Microbiol. 2008; 11(2):87-93. doi: 10.1016/j.mib.2008.02.007.
  42. Görke B, Stülke J. Carbon catabolite repression in bacteria: many ways to make the most out of nutrients. Nature Rev Microbiol. 2008; 6(8):613–624. doi: 10.1038/nrmicro1932.
  43. Cappelletti M, Fedi S, Frascari D, et al. Analyses of both the alkB gene transcriptional start site and alkB promoter-inducing properties of Rhodococcus sp. strain BCP1 grown on n-alkanes. Appl Environ Microbiol. 2011; 77(5):1619-1627. doi: 10.1128/AEM.01987-10.
  44. Liang JL, Nie Y, Wang M, et al. Regulation of alkane degradation pathway by a TetR family repressor via an autoregulation positive feedback mechanism in a Gram-positive Dietzia bacterium. Mol Microbiol. 2016; 99(2):338-359. doi: 10.1111/mmi.13232.
  45. Ji N, Wang X, Yin C, et al. CrgA protein represses AlkB2 monooxygenase and regulates the degradation of medium-to-long-chain n-alkanes in Pseudomonas aeruginosa SJTD-1. Front Microbiol. 2019; 10:400. doi: 10.3389/fmicb.2019.00400.
  46. Gregson BH, Metodieva G, Metodiev MV, et al. Protein expression in the obligate hydrocarbon-degrading psychrophile Oleispira antarctica RB-8 during alkane degradation and cold tolerance. Environ Microbiol. 2020; 22(5):1870-1883. doi: 10.1111/1462-2920.14956.
  47. Feng L, Wang W, Cheng J, et al. Genome and proteome of long-chain alkane degrading Geobacillus thermodenitrificans NG80-2 isolated from a deep-subsurface oil reservoir. Proc Natl Acad Sci USA. 2007; 104(13):5602-5607. doi: 10.1073/pnas.0609650104.
  48. Cordova LT, Long CP, Venkataramanan KP, Antoniewicz MR. Complete genome sequence, metabolic model construction and phenotypic characterization of Geobacillus LC300, an extremely thermophilic, fast growing, xylose-utilizing bacterium. Metab Eng. 2015; 32:74-81. doi: 10.1016/j.ymben.2015.09.009.
  49. Ravcheev DA, Khoroshkin MS, Laikova ON, et al. Comparative genomics and evolution of regulons of the LacI-family transcription factors. Front Microbiol. 2014; 5:294. doi: 10.3389/fmicb.2014.00294.
  50. Suvorova IA, Korostelev YD, Gelfand MS. GntR family of bacterial transcription factors and their DNA binding motifs: structure, positioning and co-evolution. PLoS One. 2015; 10(7):e0132618. doi: 10.1371/journal.pone.0132618
  51. Mohamed M.E., Al-Dousary M., Hamzah R.Y., Fuchs G. Isolation and characterization of indigenous thermophilic bacteria active in natural attenuation of bio-hazardous petrochemical pollutants. Int Biodeterior Biodegrad. 2006; 58(3–4):213–223. doi: 10.1016/j.ibiod.2006.06.022.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Филогенетическое положение штамма j3n по последовательностям гена 16S рРНК. Кластеризация была выведена с помощью метода максимального правдоподобия, основанного на модели Тамуры – Нея [30]. Показано дерево с наибольшей вероятностью регистрации. Бар - 0,001 замен на нуклеотидное положение

Скачать (110KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Рост штамма j3n (показано как изменение оптической плотности) за счет утилизации ацетата, гексадекана, бензоата и масла. Контролем служила среда без органических субстратов, засеянная бактериями. Ось: Y - OD (оптическая плотность культуры при 578 нм), X - время культивирования (дни).

Скачать (109KB)
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