Галотолерантные бактерии-деструкторы бензойной кислоты рода Dietzia
https://doi.org/10.26907/2542-064X.2024.1.5-22
Аннотация
Проведены исследования шести штаммов-деструкторов бензойной кислоты рода Dietzia, изолированных из засоленных экотопов, расположенных на территории солеразработок Верхнекамского и Якшинского месторождений (Пермский край, Республика Коми, Россия). Бензойная кислота (БК) может накапливаться в экосистемах в результате техногенных процессов, а также при микробиологическом разложении сложных органических соединений, содержащих ароматическое кольцо. Установлено, что исследуемые штаммы близкородственны видам D. psychralcaliphila, D. kunjamensis subsp. kunjamensis, D. cercidiphylli и D. maris. Штаммы являются галотолерантными организмами, способными использовать БК в качестве единственного источника углерода и энергии как в отсутствие соли, так и в присутствии 50–70 г/л NaCl. В штаммах выявлены benA-гены, кодирующие α-субъединицу бензоат 1,2-диоксигеназы – ключевого фермента разложения БК. Нуклеотидные последовательности генов benA исследуемых штаммов имеют наибольшее сходство (79.32–91.38%) с гомологичными последовательностями представителей класса Actinomycetes (родов Dietzia, Mycolicibacterium, Geodermatophilus, Pseudonocardia, Corynebacterium, Raineyella). Охарактеризованные активные деструкторы БК рода Dietzia могут быть использованы при разработке технологий биоремедиации загрязненных моно(поли)ароматическими поллютантами объектов окружающей среды, подверженных засолению.
Ключевые слова
месторождение калийно-магниевых солей,
галотолерантные бактерии,
Dietzia,
бензойная кислота,
гены 16S рРНК,
benA
При поддержке: Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (124021900006-5).
Об авторах
А. А. Пьянкова
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук ‒ филиал ПФИЦ УрО РАН
Россия
Россия
Пьянкова Анна Александровна, соискатель, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной иммунологии
ул. Голева, д. 13, г. Пермь, 614081
Е. Г. Плотникова
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук ‒ филиал ПФИЦ УрО РАН
Россия
Россия
Плотникова Елена Генриховна, доктор биологических наук, заведующий лабораторией микробиологии техногенных экосистем
ул. Голева, д. 13, г. Пермь, 614081
Список литературы
1. Gharibzahedi S.M.T., Razavi S.H., Mousavi S.M. Characterization of bacteria of the genus Dietzia: An updated review // Ann. Microbiol. 2014. V. 64, No 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1007/s13213-013-0603-3.
2. Olowo-Okere A., Ibrahim Y.K.E., Lo C.I., Olayinka B.O., Yimagou E.K., Yacouba A., Mohammed Y., Nabti L.Z., Ragueh A.A., Lupande D., Raoult D., Rolain J.-M., Diene S.M. Correction to: Bhargavaea massiliensis sp. nov. and Dietzia massiliensis sp. nov., novel bacteria species isolated from human urine samples in Nigeria // Curr. Microbiol. 2022. V. 79, No 5. Art. 157. https://doi.org/10.1007/s00284-022-02838-0.
3. List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature. URL: https://lpsn.dsmz.de.
4. Gurav R., Lyu H., Ma J., Tang J., Liu Q., Zhang H. Degradation of n-alkanes and PAHs from the heavy crude oil using salt-tolerant bacterial consortia and analysis of their catabolic genes // Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2017. V. 24, No 12. P. 11392–11403. https://doi.org/10.1007/s11356-017-8446-2.
5. Venil C.K., Malathi M., Devi P.R. Characterization of Dietzia maris AURCCBT01 from oil-contaminated soil for biodegradation of crude oil // 3 Biotech. 2021. V. 11, No 6. Art. 291. https://doi.org/10.1007/s13205-021-02807-7.
6. Wojtowicz K., Steliga T., Kapusta P., Brzeszcz J., Skalski T. Evaluation of the effectiveness of the biopreparation in combination with the polymer γ-PGA for the biodegradation of petroleum contaminants in soil // Materials. 2022. V. 15, No 2. Art. 400. https://doi.org/10.3390/ma15020400.
7. Moreno M.D.L., Sanchez-Porro C., Piubeli F., Frias L., Garcia M.T., Mellado E. Cloning, characterization and analysis of cat and ben genes from the phenol degrading halophilic bacterium Halomonas organivorans // PLoS One. 2011. V. 6, No 6. Art. e21049. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0021049.
8. Li M., Yi P., Liu Q., Pan Y., Qian G. Biodegradation of benzoate by protoplast fusant via intergeneric protoplast fusion between Pseudomonas putida and Bacillus subtili // Int. Biodeterior. Biodegrad. 2013. V. 85. P. 577–582. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2013.04.008.
9. Olmo A.D., Calzada J., Nuñez M. Benzoic acid and its derivatives as naturally occurring compounds in foods and as additives: Uses, exposure, and controversy // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2017. V. 57, No 14. P. 3084–3103. https://doi.org/10.1080/10408398.2015.1087964.
10. Maeda M., Roberts M.S., Ohta Y., Fuji F., Travisano M., Kudo T. Isolation and characterization of a new aromatic compound-degrading alkalitrophic bacteria // J. Gen. Appl. Microbiol. 1998. V. 44, No 1. P. 101–106. https://doi.org/10.2323/jgam.44.101.
11. Пьянкова А.А., Плотникова Е.Г., Шанина С.Н. Бактериальное сообщество рассолов, извлекаемых при подземном растворении калийно-магниевых солей Якшинского месторождения (Республика Коми) // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2022. T. 164, кн. 3. C. 457–474. https://doi.org/10.26907/2542-064X.2022.3.457-474.
12. Алеев В.С., Нечаева Ю.И., Пьянкова А.А., Плотникова Е.Г. Углеводородокисляющие бактерии из шламохранилища промышленной зоны г. Березники (Пермский край) // Актуальные аспекты современной микробиологии: сборник тезисов XIII молодежной школы-конференции с международным участием. М., 2022. С. 14–17.
13. Бачурин Б.А., Одинцова Т.А. Отходы горно-обогатительного производства как источники эмиссии органических поллютантов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 7. С. 374–380.
14. Шанина С.Н., Галамай А.Р., Игнатович О.О., Бурдельная Н.С., Валяева О.В. Органическое вещество соляной толщи южной части Якшинского месторождения калийно-магниевых солей // Геохимия. 2018. № 7. C. 693–708. https://doi.org/10.1134/S0016752518070117.
15. Pfennig N., Biebl H. Desulfuromonas acetoxidans gen. nov. and sp. nov., a new anaerobic, sulfur-reducing, acetate-oxidizing bacterium // Arch. Microbiol. 1976. V. 110, No 1. P. 3–12. https://doi.org/10.1007/BF00416962.
16. Raymond R.L. Microbial oxidation of n-paraffinic hydrocarbons // Dev. Ind. Microbiol. 1961. V. 2, No 1. P. 23–32. https://doi.org/10.1038/sj.jim.2900633.
17. Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии. М.: Академия, 2005. 608 с.
18. Versalovic J., Schneider M., de Bruijn F.J., Lupski J. Genomic fingerprinting of bacteria using repetitive sequence-based polymerase chain reaction // Methods Mol. Cell. Biol. 1994. V. 5, No 1. P. 25–40.
19. Lane D.J. 16S/23S rRNA sequencing // Stackebrandt E., Goodfellow M. (Eds.) Nucleic Acid Techniques in Bacterial Systematics. N.Y.: John Wiley and Sons, 1991. P. 115–175.
20. Molecular Evolutionary Genetics Analysis. URL: http://www.megasoftware.net.
21. EzBioCloud Database. URL: http://www.ezbiocloud.net.
22. The National Center for Biotechnology Information. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov.
23. Integrated Microbial Genomes and Microbiomes. URL: https://img.jgi.doe.gov.
24. 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.
25. Егорова Д.О., Корсакова Е.С., Демаков В.А., Плотникова Е.Г. Деструкция ароматических углеводородов штаммом Rhodococcus wratislaviensis KT112-7, выделенным из отходов соледобывающего предприятия // Прикладная биохимия и микробиология. 2013. Т. 49, № 3. С. 267–278. https://doi.org/10.7868/S0555109913030070.
26. Кашнер Д. Жизнь микробов в экстремальных условиях. М.: Мир, 1981. 365 с.
27. Yassin A.F., Hupfer H., Schaal K.P. Dietzia cinnamea sp. nov., a novel species isolated from a perianal swab of a patient with a bone marrow transplant // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2006. V. 56, No 3. P. 641–645. https://doi.org/10.1099/ijs.0.63863-0.
28. Yumoto I., Nakamura A., Iwata H., Kojima K., Kusumoto K., Nodasaka Y., Matsuyama H. Dietzia psychralcaliphila sp. nov., a novel, facultatively psychrophilic alkaliphile that grows on hydrocarbons // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2002. V. 52, No 1. P. 85–90. https://doi.org/10.1099/00207713-52-1-85.
29. Brito E.M., Guyoneaud R., Goñi-Urriza M., Ranchou-Peyruse A., Verbaere A., Crapez M.A.C., Wasserman J.C., Duran R. Characterization of hydrocarbonoclastic bacterial communities from mangrove sediments in Guanabara Bay, Brazil // Res. Microbiol. 2006. V. 157, No 8. P. 752–762. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2006.03.005.
30. Al-Awadhi H., Sulaiman R.H.D., Mahmoud H.M., Radwan S.S. Alkaliphilic and halophilic hydrocarbon-utilizing bacteria from Kuwaiti coasts of the Arabian Gulf // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2007. V. 77, No 1. P. 183–186. https://doi.org/10.1007/s00253-007-1127-1.
31. Von der Weid I., Marques J.M., Cunha C.D., Lippi R.K., Dos Santos S.C.C., Rosado A.S., Lins U., Seldin L. Identification and biodegradation potential of a novel strain of Dietzia cinnamea isolated from a petroleum-contaminated tropical soil // Syst. Appl. Microbiol. 2007. V. 30, No 4. P. 331–339. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2006.11.001.
32. Bødtker G., Hvidsten I.V., Barth T., Torsvik T. Hydrocarbon degradation by Dietzia sp. A14101 isolated from an oil reservoir model column // Antonie van Leeuwenhoek. 2009. V. 96, No 4. P. 459–469. https://doi.org/10.1007/s10482-009-9359-y.
33. Parales R.E., Resnick S.M. Aromatic ring hydroxylating dioxygenases // Ramos J.L., Levesque R.C. (Eds.) Pseudomonas. Boston, MA: Springer, 2006. P. 287–340. https://doi.org/10.1007/0-387-28881-3_9.
34. Fang H., Xu J.-B., Nie Y., Wu X.-L. Pan-genomic analysis reveals that the evolution of Dietzia species depends on their living habitats // Environ. Microbiol. 2021. V. 23, No 2. P. 861–877. https://doi.org/10.1111/1462-2920.15176.
35. Mayilraj S., Suresh K., Kroppenstedt R.M., Saini H.S. Dietzia kunjamensis sp. nov., isolated from the Indian Himalayas // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2006. V. 56, No 7. P. 1667–1671. https://doi.org/10.1099/ijs.0.64212-0.
36. Li J., Chen C., Zhao G.-Z., Klenk H.-P., Pukall R., Zhang Y.-Q., Tang S.-K., Li W.-J. Description of Dietzia lutea sp nov., isolated from a desert soil in Egypt // Syst. Appl. Microbiol. 2009. V. 32, No 2. P. 118–123. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2008.11.007.
37. Li J., Zhao G.-Z., Zhang Y.-Q., Klenk H.-P., Pukall R., Qin S., Xu L.-H., Li W.-J. Dietzia schimae sp. nov. and Dietzia cercidiphylli sp. nov., from surface-sterilized plant tissues // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2008. V. 58, No 11. P. 2549–2554. https://doi.org/10.1099/ijs.0.2008/000919-0.
38. Yamamura H., Lisdiyanti P., Ridwan R., Ratnakomala S., Sarawati R., Lestari Y., Triana E., Kartina G., Widyastuti Y., Ando K. Dietzia timorensis sp. nov., isolated from soil // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2010. V. 60, No 2. P. 451–454. https://doi.org/10.1099/ijs.0.012229-0.
Рецензия
Для цитирования:
Пьянкова А.А., Плотникова Е.Г. Галотолерантные бактерии-деструкторы бензойной кислоты рода Dietzia. Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. 2024;166(1):5-22. https://doi.org/10.26907/2542-064X.2024.1.5-22
For citation:
Pyankova A.A., Plotnikova E.G. Halotolerant Benzoic Acid-Degrading Bacteria of the Genus Dietzia. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta Seriya Estestvennye Nauki. 2024;166(1):5-22. (In Russ.) https://doi.org/10.26907/2542-064X.2024.1.5-22
Просмотров:
956
Послать статью по эл. почте 