Научная статья на тему 'Биоразнообразие бактерий деструкторов хлорированных феноксикислот'

Биоразнообразие бактерий деструкторов хлорированных феноксикислот Текст научной статьи по специальности «История и археология»

CC BY
343
83
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БАКТЕРИИ ДЕСТРУКТОРЫ / ХЛОРИРОВАННЫЕ ФЕНОКСИКИСЛОТЫ / КСЕНОБИОТИКИ

Аннотация научной статьи по истории и археологии, автор научной работы — Жарикова Н. В., Журенко Е. Ю., Коробов В. В., Ясаков Т. Р., Анисимова Л. Г.

Исследованы микроорганизмы, спосбные к вовлечению в процессы обмена веществ хлори5 рованных производных ароматического ряда. Описаны новые бактериальные деструкторы, вы5 деленные из образцов почв крупнейшего предприятия Уфимского промузла ОАО «Уфахимп5 ром», проведена их идентификация и рассмотрена субстратная активность в отношении хлори5 рованных феноксикислот.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по истории и археологии , автор научной работы — Жарикова Н. В., Журенко Е. Ю., Коробов В. В., Ясаков Т. Р., Анисимова Л. Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Биоразнообразие бактерий деструкторов хлорированных феноксикислот»

Жарикова Н.В., Журенко Е.Ю., Коробов В.В., Ясаков Т.Р.,

Анисимова Л.Г., Маркушева Т.В.

Учреждение РАН Институт биологии Уфимского научного центра РАН, г. Уфа

БИОРАЗНООБРАЗИЕ БАКТЕРИЙ -ДЕСТРУКТОРОВ ХЛОРИРОВАННЫХ ФЕНОКСИКИСЛОТ

Исследованы микроорганизмы, спосбные к вовлечению в процессы обмена веществ хлорированных производных ароматического ряда. Описаны новые бактериальные деструкторы, выделенные из образцов почв крупнейшего предприятия Уфимского промузла ОАО «Уфахимп-ром», проведена их идентификация и рассмотрена субстратная активность в отношении хлорированных феноксикислот.

Ключевые слолова: бактерии-деструкторы, хлорированные феноксикислоты, ксенобиотики.

В ряде исследований было отмечено, что в биоценозах, подвергавшихся долговременному действию ксенобиотиков, формировались микроорганизмы, поддерживавшие свою численность за счет утилизации присутствовавших в окружающей среде синтетических молекул. Прежде всего это замечание было отнесено к бактериям. Популяции таких бактерий становились частью природных сообществ, способной вовлечь в круговорот органического вещества разные производные, в том числе загрязнители промышленного ряда. С учетом указанных наблюдений был предпринят поиск бактерий - деструкторов 4-хлорфеноксиуксусной (4-ХФУК), 2,4-дихлорфеноксиуксусной (2,4-Д) и

2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислот (2,4,5-Т) в популяциях почвенных микроорганизмов, подвергавшихся воздействию факторов нефтехимического производства.

В работе были использованы почвенные образцы, отобранные методом случайных проб на территории крупнейшего предприятия по производству гербицидов - ОАО «Уфахимпром». В качестве контроля использовали почву, полученную из Зилаирского района, удаленного от техногенной зоны.

Чистые культуры микроорганизмов-деструкторов выделяли по методу Коха с модификациями. Идентификацию штаммов осуществляли согласно признакам фенотипической и физиолого-биохимической дифференциации бактерий [1, 2].

Посевной материал бактерий получали выращиванием культур в разбавленном мясопеп-тонном бульоне (1МПБ:7Н2О) при температуре +30 оС. Далее его засевали в количестве 0,01% от объема в жидкую питательную среду следующего состава (г/л): КН4С1 - 1.0; К2НР04 - 5.0; М§Б04 Ч 7Н20 - 0.05; Ре804Ч7Н20 - 0.005;

СиБ04Ч5Н20 -0.001; 7пБ04 - 0.0008; pH - 6.87.0. В качестве единственного источника углерода и энергии в среду добавляли 4-ХФУК, 2,4-Д или 2,4,5-Т. Рост контролировали по изменению плотности клеточной суспензии.

На первом этапе работ был проведен анализ бактериального компонента исследуемого биоценоза. Результаты количественных оценок показали, что в микробном сообществе отмечалось присутствие сапрофитных бактерий (табл. 1).

При этом численность представителей указанной группы во всех пробах, отобранных на территории ОАО «Уфахимпром», была существенно ниже контрольной. Оценка бациллярных форм в состоянии спор проводилась в четырех пробах и позволила установить, что такие формы отсутствовали в одном образце, а в остальных трех этот показатель был меньше контрольного и только в одном варианте превышал контроль.

Приведенные результаты указывали на то, что в целом популяции микроорганизмов исследованных почв были обеднены бактериальной составляющей. Одним из объяснений причин этого явления могло быть сильное отрицательное воздействие загрязнителей (или их комплекса) на популяции почвенных микроорганизмов в указанных точках отбора, следствием которого и явилось отсутствие разнообразия микроорганизмов в средах, подвергнутых анализу.

С целью выявления деструкторов хлорированных феноксиуксусных кислот среди обнаруженной группы отдельные колонии бактерий были высеяны на селективные жидкие среды с ксенобиотиками, присутствовавшими в их составе в качестве единственного источника углерода и энергии. По положительным оценкам роста в указанных условиях были выявлены 4 изолята, обладавшие способностью использовать в качестве субстрата 4-ХФУК, 2,4-Д и 2,4,5-Т. При

Таблица 1. Количественные оценки бактериальной составляющей популяций почвенных микроорганизмов

Характеристика почвенной пробы Число КОЕ бактерий в пробе, (n)

источник № пробы бактерии, n х 103, мл -1 спорообразующие формы, n х 103, мл -1

ОАО «Уфахимпром» 32 2 ± 0,42 10 і 0,1

35 12 ± 1,68 8 і 0,42

39 238 ± 1,26 96 і 1,68

207 14 ± 0,42 0

300 8 ± 1,26 не опр.

208 472 ± 2,1 не опр.

209 22 ± 0,4 не опр.

Зилаирский район 44 272 ± 1,6 48 і0,42

Таблица 2. Штаммы-деструкторы и оценки их роста в условиях использования ксенобиотиков в качестве единственного источника углерода и энергии

Источник пробы № пробы Штаммы Субстраты

4-ХФУК 2,4-Д 2,4,5-T

ОАО «Уфахимпром» 32 1. Arthrobacter globiformis IBRB 17S + + +

БОС 2. Bacillus subtilis IBRB 16 + + +

39 3. Pseudomonas fluorescens IBRB 39D + + +

35 4. Pseudomonas putida IBRB 19S + + +

этом штаммы-деструкторы были обнаружены во всех исследованных образцах почв ОАО «Уфахимпром» (№ 32, 35, 39), а также в составе активного ила БОС ОАО «Уфахим-пром». Они были определены по культурально-морфологическим и физиолого-биохимическим признакам и обозначены как Arthrobacter globiformis IBRB-17S, Bacillus subtilis IBRB-16, Pseudomonas fluorescens IBRB-39D, Pseudomonas putida IBRB-19S (таб. 2).

Оценки роста бактерий в условиях использования 4-ХФУК, 2,4-Д и 2,4,5-Т в качестве источников углерода и энергии приведены в таблице 2. Из этих данных понятно, что все четыре исследованных штамма, а именно: Art. globiformis IBRB-17S, B. subtilis IBRB-16, Ps. fluorescens IBRB-39D и. Pseudomonas putida IBRB-19S, были способны метаболизировать все указанные соединения.

С целью обсуждения новизны полученных результатов было проведено их сравнение с известными сведениями о деструкторах 4-ХФУК,

2,4-Д и 2,4,5-Т. Оказалось, что ранее было выявлено несколько штаммов - деструкторов фенола и его производных, отнесенных к родам Arthrobacter, Bacillus и Pseudomonas, представители которых также присутствовали в составе

смешанных популяций трансформированного экотопа.

Например, несколько культур Arthrobacter sp. использовали в качестве источника питания

2.4-Д [3, 4]. Однако среди деструкторов хлор-феноксиуксусных кислот ранее не был описан штамм, относящийся к виду Arthrobacter globiformis, а именно такой штамм был обнаружен в пробе почвы ОАО «Уфахимпром».

Имеются сведения о Bacillus subtilis KCM-RG5, способном к конверсии 2,4-Д [5]. В то же время штаммы рода Bacillus как деструкторы

2.4.5-Т и 4-ХФУК ранее отмечены не были. Большинство исследованных ранее деструкторов хлорароматических соединений было отнесено к роду Pseudomonas. Согласно разным авторам, конверсию 4-ХФУК мог метаболизировать один штамм, 2,4-Д - двадцать один, а

2.4.5-Т - один из представителей псевдомонад [6]. Вместе с тем штаммы вида Ps. fluorescens среди деструкторов 4-ХФУК и 2,4,5-Т, относящихся к роду Pseudomonas, не были описаны, в то время как такой штамм были обнаружен в исследованном биоценозе. Некоторые штаммы вида Ps. putida были выявлены как деструкторы

2.4-Д [7]. Отмечено, что в ряде случаев деструкторы рода Pseudomonas обладали полисубстрат-

ной активностью, но ни для одного из них не была установлена полисубстратная активность в отношении 2,4-ДХФ, 4-ХФУК и 2,4,5-Т, как это показано выше для Ps. putida IBRB-19S.

Обобщая полученные данные и их обсуждение, можно заключить, что в составе популяций почвенных микроорганизмов, подвергавшихся воздействию факторов нефтехимического производства, обнаружено четыре штамма - деструктора 4-ХФУК, 2,4-Д и 2,4,5-

Т, принадлежавших к родам Arthrobacter, Bacillus и Pseudomonas. На примере вновь выделенных штаммов Arthrobacter globiformis, Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorescens и Pseudomonas putida впервые была обнаружена полисубстратная активность бактерий упомянутых родов по отношению к 4-ХФУК,

2,4-Д и 2,4,5-Т, которые использовались в экспериментах как единственные источники углерода и энергии.

Список использованной литературы:

1. Определитель бактерий Берджи / Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита и др. 9-е изд. В 2-х т. М: Мир, 1997. 799 с.

2. Скворцова И.Н. Идентификация почвенных бактерий рода Bacillus. М.: Изд-во МГУ, 1984. 26 с.

3. Bollag J.-M., Helling C.S., Alexander M. 2,4-D metabolism. Enzymatic hydroxylation of chlorinated phenols // J. Agr. Food Chem. 1968. Vol. 16. P. 826-828.

4. Tiedje J.M., Alexander M. Enzymatic cleavage of the ether bond of 2.4-D // J. Agr. Food Chem. 1969. Vol.17, №5. P.1080-1084.

5. Satchanska G., Topalova Y., Ivanov I., Golovinsky E. Xenobiotic biotransformation potential of Pseudomonas rhodesiae KCM-R5 and Bacillus subtilis KCM-RG5, tolerant to heavy metals and phenol derivatives // Biotechnology and Biotechnological Equipment. 2006. Vol. 20. №1. P. 97-102.

6. Маркушева Т.В., Журенко Е.Ю., Кусова И.В. Бактерии-деструкторы фенола и его хлорированных производных. Уфа: Гилем, 2002. 108 с.

7. Short K.A., Seidler R.J., Olsen R.H. Survial and degradative capacity of Pseudomonas putida induced or constitutively expressing plasmid-mediated degradation of 2,4-dichlorophenoxyacetate (TFD) in soil // Can. J. Microbiol. - 1990. Vol. 36. P. 821-829.

Работа выполнена при поддержке программы Президиума РАН «Поддержка молодых ученых», гранта «Биоразнообразие и динамика генофондов», гранта Роснауки «Поддержка сети ЦКП, мероприятие 5.2» и программы УМНИК.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.