Психротолерантные бактерии-деструкторы бензойной кислоты из антропогенно загрязненной почвы Антарктиды
https://doi.org/10.26907/2542-064X.2026.2.285-302
Аннотация
Из антропогенно загрязненной почвы Антарктиды выделено шесть штаммов бактерий-деструкторов бензойной кислоты (БК). Изоляты, помимо способности использовать БК в качестве единственного источника углерода и энергии, способны к росту на других ароматических субстратах (нафталине, бифениле, орто-фталате). По результатам анализа гена 16S рРНК штаммы были идентифицированы как представители класса Actinomycetes (роды Arthrobacter, Cryobacterium, Paeniglutamicibacter, Pseudarthrobacter и Rhodococcus). Исследуемые бактерии, кроме Rhodococcus sp. LB2, способны к эффективному росту на БК в качестве субстрата при 10 °С, а штаммы Paeniglutamicibacter sp. PBA4 и Cryobacterium sp. LBA9 – и при более низких температурах (4 °С). У штаммов выявлены benA-гены, кодирующие α-субъединицу бензоат 1,2-диоксигеназы – ключевого фермента разложения БК. Нуклеотидные последовательности benA-генов исследуемых штаммов имеют наибольшее сходство (на уровне 81.7–100 %) с гомологичными последовательностями бактерий-деструкторов класса Actinomycetes, выявленными в экстремальных местообитаниях. Выделенные бактерии-деструкторы перспективны для восстановления загрязненных местообитаний c холодным климатом.
Об авторах
А. А. ПьянковаРоссия
Анна Александровна Пьянкова, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной иммунологии
г. Пермь
Конфликт интересов:
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
А. А. Ошвинцева
Россия
Алёна Александровна Ошвинцева, студент биологического факультета
г. Пермь
Конфликт интересов:
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Д. Ю. Шаравин
Россия
Дмитрий Юрьевич Шаравин, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории клеточной иммунологии и нанобиотехнологии
г. Пермь
Конфликт интересов:
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Е. Г. Плотникова
Россия
Елена Генриховна Плотникова, доктор биологических наук, доцент, заведующий лабораторией микробиологии техногенных экосистем
г. Пермь
Конфликт интересов:
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Список литературы
1. Fernández M., Barahona S., Gutierrez F., Alcaíno J., Cifuentes V., Baeza M. Bacterial diversity, metabolic profiling, and application potential of Antarctic soil metagenomes // Curr. Issues Mol. Biol. 2024. V. 46, No 11. P. 13165–13178. https://doi.org/10.3390/cimb46110785.
2. Kim M., Cho A., Lim H.S., Hong S.G., Kim J.H., Lee J., Choi T., Ahn T.S., Kim O.-S. Highly heterogeneous soil bacterial communities around Terra Nova Bay of Northern Victoria Land, Antarctica // PLoS One. 2015. V. 10, No 3. Art. e0119966. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0119966.
3. Wang N.F., Zhang T., Zhang F., Wang E.T., He J.F., Ding H., Zhang B.T., Liu J., Ran X.B., Zang J.Y. Diversity and structure of soil bacterial communities in the Fildes Region (maritime Antarctica) as revealed by 454 pyrosequencing // Front. Microbiol. 2015. V. 6. Art. 1188. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.01188.
4. de Jesus H.E., Peixoto R.S., Rosado A.S. Bioremediation in Antarctic soils // J. Pet. Environ. Biotechnol. 2015. V. 6, No 6. Art. 248. https://doi.org/10.4172/2157-7463.1000248.
5. Naloka K., Kuntaveesuk A., Muangchinda C., Chavanich S., Viyakarn V., Chen B., Pinyakong O. Pseudomonas and Pseudarthrobacter are the key players in synergistic phenanthrene biodegradation at low temperatures // Sci. Rep. 2024. V. 14, No 1. Art. 11976. https://doi.org/10.1038/s41598-024-62829-y.
6. Dietz-Vargas C., Valenzuela-Ibaceta F., Carrasco V., Pérez-Donoso J.M. Solid medium for the direct isolation of bacterial colonies growing with polycyclic aromatic hydrocarbons or 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) // Arch. Microbiol. 2023. V. 205, No 7. Art. 271. https://doi.org/10.1007/s00203-023-03610-z.
7. Gran-Scheuch A., Fuentes E., Bravo D.M., Jiménez J.C., Pérez-Donoso J.M. Isolation and characterization of phenanthrene degrading bacteria from diesel fuel-contaminated Antarctic soils // Front. Microbiol. 2017. V. 8. Art. 1634. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01634.
8. Aislabie J., Saul D.J., Foght J.M. Bioremediation of hydrocarbon-contaminated polar soils // Extremophiles. 2006. V. 10, No 3. P. 171–179. https://doi.org/10.1007/s00792-005-0498-4.
9. Ciaramelli C., Palmioli A., Brioschi M., Viglio S., D’Amato M., Iadarola P., Tosi S., Zucconi L., Airoldi C. Antarctic soil metabolomics: A pilot study // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24, No 15. Art. 12340. https://doi.org/10.3390/ijms241512340.
10. Yakimov M.M., Giuliano L., Bruni V., Scarfì S., Golyshin P.N. Characterization of antarctic hydrocarbondegrading bacteria capable of producing bioemulsifiers // New Microbiol. 1999. V. 22, No 3. P. 249–256.
11. Master E.R., Mohn W.W. Psychrotolerant bacteria isolated from Arctic soil that degrade polychlorinated biphenyls at low temperatures // Appl. Environ. Microbiol. 1998. V. 64, No 12. P. 4823–4829. https://doi.org/10.1128/AEM.64.12.4823-4829.1998.
12. Mohn W.W., Westerberg K., Cullen W.R., Reimer K.J. Aerobic biodegradation of biphenyl and polychlorinated biphenyls by Arctic soil microorganisms // Appl. Environ. Microbiol. 1997. V. 63, No 9. P. 3378–3384. https://doi.org/10.1128/aem.63.9.3378-3384.1997.
13. Pieper D.H., Seeger M. Bacterial metabolism of polychlorinated biphenyls // J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 2008. V. 15, Nos 2–3. P. 121–138. https://doi.org/10.1159/000121325.
14. Semenova E.M., Babich T.L., Sokolova D.S., Ershov A.P., Raievska Y.I., Bidzhieva S.K., Stepanov A.L., Korneykova M.V., Myazin V.A., Nazina T.N. Microbial communities of seawater and coastal soil of Russian Arctic region and their potential for bioremediation from hydrocarbon pollutants // Microorganisms. 2022. V. 10, No 8. Art. 1490. https://doi.org/10.3390/microorganisms10081490.
15. Ren C., Wang Y., Wu Y., Zhao H.-P., Li L. Complete degradation of di-n-butyl phthalate by Glutamicibacter sp. strain 0426 with a novel pathway // Biodegradation. 2024. V. 35, No 1. P. 87–99. https://doi.org/10.1007/s10532-023-10032-7.
16. Пьянкова А.А., Плотникова Е.Г. Бактерии-деструкторы бензойной кислоты рода Halomonas, выделенные из района солеразработок // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2020. № 4. С. 27–42. https://doi.org/10.15593/2224-9400/2020.4.03.
17. Ghosh S., Qureshi A., Purohit H.J. Enhanced expression of catechol 1,2 dioxygenase gene in biofilm forming Pseudomonas mendocina EGD-AQ5 under increasing benzoate stress // Int. Biodeterior. Biodegrad. 2017. V. 118. Р. 57–65. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2017.01.019.
18. Antarctic Treaty, done at Washington December 1, 1959. An official website of the United States Government. URL: https://www.state.gov/antarctic-treaty/.
19. Panicker G., Mojib N., Aislabie J., Bej A.K. Detection, expression and quantitation of the biodegradative genes in Antarctic microorganisms using PCR // Antonie Van Leeuwenhoek. 2010. V. 97, No 3. P. 275–287. https://doi.org/10.1007/s10482-009-9408-6.
20. Зайцев Г.М., Карасевич Ю.Н. Утилизация 4-хлорбензойной кислоты штаммом Arthrobacter globiformis // Микробиология. 1981. Т. 50, № 1. С. 35–40.
21. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Д. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М.: Мир, 1984. 390 с.
22. Versalovic J., Schneider M., de Bruijn F.J., Lupski J.R. Genomic fingerprinting of bacteria using repetitive sequence-based polymerase chain reaction // Methods Mol. Cell. Biol. 1994. V. 5, No 1. P. 25–40.
23. Ausubel F.M., Brent R., Kingston R.E., Moore D.D., Seidman J.G., Smith J.A., Struhl K. (Eds.) Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology. 3d ed. New York, NY: John Wiley & Sons, 1995. 900 p.
24. Lane D.J. 16S/23S rRNA sequencing // Stackebrandt E., Goodfellow M. (Eds.) Nucleic Acid Techniques in Bacterial Systematics. Ser.: Modern Microbiological Methods. V. 4. New York, NY: John Wiley & Sons, 1991. P. 115–175.
25. Molecular Evolutionary Genetics Analysis. URL: http://www.megasoftware.net.
26. EzBioCloud Database. URL: http://www.ezbiocloud.net.
27. The National Center for Biotechnology Information. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov.
28. Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии. М.: Академия, 2005. 608 с.
29. Baggi G., Bernasconi S., Zangrossi M., Cavalca L., Andreoni V. Co-metabolism of di- and trichlorobenzoates in a 2-chlorobenzoate-degrading bacterial culture: Effect of the position and number of halo-substituents // Int. Biodeterior. Biodegrad. 2008. V. 62, No 1. P. 57–64. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2007.12.002.
30. Kageyama A., Morisaki K., Ōmura S., Takahashi Y. Arthrobacter oryzae sp. nov. and Arthrobacter humicola sp. nov. // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2008. V. 58, No 1. P. 53–56. https://doi.org/10.1099/ijs.0.64875-0.
31. Lochhead A.G., Burton M.O. An essential bacterial growth factor produced by microbial synthesis // Can. J. Bot. 1953. V. 31, No 1. P. 7–22. https://doi.org/10.1139/b53-002.
32. Gong C., Lai Q., Cai H., Jiang Y., Liao H., Liu Y., Xue D. Cryobacterium soli sp. nov., isolated from forest soil // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2020. V. 70, No 1. P. 675–679. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.003820.
33. Li Y., Ren Y., Jiang N. Analysis of draft genome sequence of Pseudomonas sp. QTF5 reveals its benzoic acid degradation ability and heavy metal tolerance // BioMed Res. Int. 2017. V. 2017, No 1. Art. 4565960. https://doi.org/10.1155/2017/4565960.
34. Puntus I.F., Borzova O.V., Funtikova T.V., Suzina N.E., Egozarian N.S., Polyvtseva V.N., Shumkova E.S., Akhmetov L.I., Golovleva L.A., Solyanikova I.P. Contribution of soil bacteria isolated from different regions into crude oil and oil product degradation // J. Soils Sediments. 2019. V. 19, No 8. P. 3166–3177. https://doi.org/10.1007/s11368-018-2003-6.
35. Polivtseva V.N., Anokhina T.O., Iminova L.R., Borzova O.V., Esikova T.Z., Solyanikova I.P. Evaluation of the biotechnological potential of new bacterial strains capable of phenol degradation // Appl. Biochem. Microbiol. 2020. V. 56, No 3. P. 298–305. https://doi.org/10.1134/S0003683820030096.
36. Nan Y., Zhu N., Sun S., Lei T., Guo X., Leng F., Yang M., Chen J., Wang Y. Degradation of petroleum hydrocarbon contaminants by Rhodococcus erythropolis KB1 synergistic with alfalfa (Medicago sativa L.) // Environ. Sci. Pollut. Res. 2024. V. 31, No 24. P. 35332–35352. https://doi.org/10.1007/s11356-024-33227-8.
37. Delegan Y., Petrikov K., Frantsuzova E., Bogun A., Travkin V., Solyanikova I. Complete genome sequence of Rhodococcus qingshengii VT6, a promising degrader of persistent pollutants and putative biosurfactant-producing strain // Microbiol. Resour. Announce. 2022. V. 11, No 2. Art. e01179-21. https://doi.org/10.1128/mra.01179-21.
38. Han S.-R., Kim B., Jang J.H., Park H., Oh T.-J. Complete genome sequence of Arthrobacter sp. PAMC25564 and its comparative genome analysis for elucidating the role of CAZymes in cold adaptation // BMC Genomics. 2021. V. 22, No 1. Art. 403. https://doi.org/10.1186/s12864-021-07734-8.
39. Liu L., Kang M., Wang Z., Shen J., Pan Y., Lin W. Perchlorate-tolerant bacterial strains isolated from the Mars-analog Qaidam Basin soils exposed to Earth’s near space // mLife. 2024. V. 3, No 3. P. 471–475. https://doi.org/10.1002/mlf2.12142.
40. Kallimanis A., LaButti K.M., Lapidus A., Clum A., Lykidis A., Mavromatis K., Pagani I., Liolios K., Ivanova N., Goodwin L., Pitluck S., Chen A., Palaniappan K., Markowitz V., Bristow J., Velentzas A.D., Perisynakis A., Ouzounis C.C., Kyrpides N.C., Koukkou A.I., Drainas C. Complete genome sequence of Arthrobacter phenanthrenivorans type strain (Sphe3) // Stand. Genomic Sci. 2011. V. 4, No 2. P. 123–130. https://doi.org/10.4056/sigs.1393494.
41. Benaud N., Edwards R.J., Amos T.G., D’Agostino P.M., Gutiérrez-Chávez C., Montgomery K., Nicetic I., Ferrari B.C. Antarctic desert soil bacteria exhibit high novel natural product potential, evaluated through long-read genome sequencing and comparative genomics // Environ. Microbiol. 2021. V. 23, No 7. P. 3646–3664. https://doi.org/10.1111/1462-2920.15300.
42. Kumar R., Singh D., Swarnkar M.K., Singh A.K., Kumar S. Complete genome sequence of Arthrobacter alpinus ERGS4:06, a yellow pigmented bacterium tolerant to cold and radiations isolated from Sikkim Himalaya // J. Biotechnol. 2016. V. 220. P. 86–87. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2016.01.016.
43. Liu T., Li J., Qiu L., Zhang F., Linhardt R.J., Zhong W. Combined genomic and transcriptomic analysis of the dibutyl phthalate metabolic pathway in Arthrobacter sp. ZJUTW // Biotechnol. Bioeng. 2020. V. 117, No 12. P. 3712–3726. https://doi.org/10.1002/bit.27524.
44. Shi Y., Lin H., Ma J., Zhu R., Sun W., Lin X., Zhang J., Zheng H., Zhang X. Degradation of tetracycline antibiotics by Arthrobacter nicotianae OTC-16 // J. Hazard. Mater. 2021. V. 403. Art. 123996. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123996.
Рецензия
Для цитирования:
Пьянкова А.А., Ошвинцева А.А., Шаравин Д.Ю., Плотникова Е.Г. Психротолерантные бактерии-деструкторы бензойной кислоты из антропогенно загрязненной почвы Антарктиды. Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. 2026;168(2):285-302. https://doi.org/10.26907/2542-064X.2026.2.285-302
For citation:
Pyankova A.A., Oshvintseva A.A., Sharavin D.Yu., Plotnikova E.G. Psychrotolerant benzoic acid-degrading bacteria from anthropogenically contaminated soil of Antarctica. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta Seriya Estestvennye Nauki. 2026;168(2):285-302. (In Russ.) https://doi.org/10.26907/2542-064X.2026.2.285-302
JATS XML



















