Научная статья на тему 'ХАРАКТЕРИСТИКА БАКТЕРИЙ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ РУДНИКА ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ СОЛЕЙ (ПЕРМСКИЙ КРАЙ)'

ХАРАКТЕРИСТИКА БАКТЕРИЙ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ РУДНИКА ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ СОЛЕЙ (ПЕРМСКИЙ КРАЙ) Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
197
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЕРХНЕКАМСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ СОЛЕЙ / ГАЛОФИЛЬНЫЕ И ГАЛОТОЛЕРАНТНЫЕ БАКТЕРИИ / ГЕНЫ 16S РРНК / VERKHNEKAMSKY SALT DEPOSIT / HALOPHILIC AND HALOTOLERANT BACTERIA / 16S RRNA GENES

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Пьянкова А. А., Усанина Д. И., Алеев В. С., Блинов С. М., Плотникова Е. Г.

Из глинистых отложений рассолоотводящих выработок и рассолосборников рудника Верхнекамского месторождения солей (Пермский край) было выделено 29 штаммов галофильных/галотолерантных бактерий. В результате филогенетического анализа, проведенного на основе сравнения последовательностей гена 16S рРНК, было установлено, что выделенные культуры являются представителями классов Gammaproteobacteria (семейств Halomonadaceae и Salinisphaeraceae) и Bacilli (семейства Bacillaceae). Три галофильных штамма SHV2, RV14 и SWV1 имели сходство с ближайшим типовым штаммом вида Salinisphaera hydrothermalis на уровне 95.94-96.62% (ген 16S рРНК), что указывает на принадлежность этих штаммов к новому таксону. Большинство выделенных бактерий семейств Halomonadaceae и Bacillaceae являются экстремофилами: растут при рН 9-10 и высокой солености среды (до 250-270 г/л NaCl). У двух галофильных штаммов рода Halomonas обнаружена способность к деструкции салициловой и бензойной кислот (продуктов разложения полиароматических соединений), что делает их перспективными для использования в биотехнологиях восстановления загрязненных территорий с высоким уровнем минерализации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Пьянкова А. А., Усанина Д. И., Алеев В. С., Блинов С. М., Плотникова Е. Г.

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

CHARACTERISTICS OF BACTERIA ISOLATED FROM THE MINER OF THE VERKHNEKAMSKY SALT DEPOSIT (PERM KRAI)

29 strains of halophilic/halotolerant bacteria were isolated from clay deposits of brine-diverting workings and brine pits of the mine of the Verkhnekamsky salt deposit (Perm krai). As a result of phylogenetic analysis based on a comparison of the 16S rRNA gene sequences, it was found that the isolated cultures are representatives of the classes Gammaproteobacteria (Halomonadaceae and Salinisphaeraceae families) and Bacilli (family Bacillaceae). Three halophilic strains SHV2, RV14, and SWV1 were similar to the closest type strain of the Salinisphaera hydrothermalis species at the level of 95.94-96.62% (16S rRNA gene), which indicates that these strains belong to a new taxon. Most of the isolated bacteria of the families Halomonadaceae and Bacillaceae are extremophiles: they grow at pH 9-10 and high salinity (up to 250-270 g/L NaCl). Two halophilic strains of the genus Halomonas have been found to degrade salicylic and benzoic acids (decomposition products of polyaromatic compounds), which makes them promising for use in biotechnologies for the restoration of contaminated areas with a high level of mineralization.

Текст научной работы на тему «ХАРАКТЕРИСТИКА БАКТЕРИЙ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ РУДНИКА ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ СОЛЕЙ (ПЕРМСКИЙ КРАЙ)»

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2020 БИОЛОГИЯ Вып. 4

УДК 579.26:57.083.18

DOI: 10.17072/1994-9952-2020-4-312-320.

А. А. Пьянкова", Д. И. Усанина'', В. С. Алеев'', С. М. Блиновь, Е. Г. Плотникова^

a Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН - филиал ФГБУН ПФИЦ УрО РАН, Пермь, Россия b Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия

ХАРАКТЕРИСТИКА БАКТЕРИЙ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ РУДНИКА ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ СОЛЕЙ (ПЕРМСКИЙ КРАЙ)

Из глинистых отложений рассолоотводящих выработок и рассолосборников рудника Верхнекамского месторождения солей (Пермский край) было выделено 29 штаммов галофиль-ных/галотолерантных бактерий. В результате филогенетического анализа, проведенного на основе сравнения последовательностей гена 16S рРНК, было установлено, что выделенные культуры являются представителями классов Gammaproteobacteria (семейств Halomonadaceae и Salinisphaeraceae) и Bacilli (семейства Bacillaceae). Три галофильных штамма SHV2, RV14 и SWV1 имели сходство с ближайшим типовым штаммом вида Salinisphaera hydrothermalis на уровне 95.94-96.62% (ген 16S рРНК), что указывает на принадлежность этих штаммов к новому таксону. Большинство выделенных бактерий семейств Halomonadaceae и Bacillaceae являются экстремофилами: растут при рН 9-10 и высокой солености среды (до 250-270 г/л NaCl). У двух га-лофильных штаммов рода Halomonas обнаружена способность к деструкции салициловой и бензойной кислот (продуктов разложения полиароматических соединений), что делает их перспективными для использования в биотехнологиях восстановления загрязненных территорий с высоким уровнем минерализации.

Ключевые слова: Верхнекамское месторождение солей; галофильные и галотолерантные бактерии; гены 16S рРНК.

A. A. Pyankova', D. I. Usaninab, V. S. Aleevb, S. M. Blinovb, E. G. Plotnikovaa b

a Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Ural Branch RAS, Perm, Russian Federation b Perm State University, Perm, Russian Federation

CHARACTERISTICS OF BACTERIA ISOLATED FROM THE MINER OF THE VERKHNEKAMSKY SALT DEPOSIT (PERM KRAI)

29 strains of halophilic/halotolerant bacteria were isolated from clay deposits of brine-diverting workings and brine pits of the mine of the Verkhnekamsky salt deposit (Perm krai). As a result of phylogenetic analysis based on a comparison of the 16S rRNA gene sequences, it was found that the isolated cultures are representatives of the classes Gammaproteobacteria (Halomonadaceae and Salinisphaeraceae families) and Bacilli (family Bacillaceae). Three halophilic strains SHV2, RV14, and SWV1 were similar to the closest type strain of the Salinisphaera hydrothermalis species at the level of 95.94-96.62% (16S rRNA gene), which indicates that these strains belong to a new taxon. Most of the isolated bacteria of the families Halomonadaceae and Bacillaceae are extremophiles: they grow at pH 9-10 and high salinity (up to 250-270 g/L NaCl). Two halophilic strains of the genus Halomonas have been found to degrade salicylic and benzoic acids (decomposition products of polyaromatic compounds), which makes them promising for use in biotechnologies for the restoration of contaminated areas with a high level of mineralization.

Key words: Verkhnekamsky salt deposit; halophilic and halotolerant bacteria; 16S rRNA genes.

Верхнекамское месторождение солей (ВКМС) является одним из крупнейших в мире. На территории Пермского края с 1934 г. ведутся интенсивные работы по разработке и промышленной добыче калийных, калийно-магниевых и натриевых солей. В результате воздействия огромного количества отходов калийных предприятий происходит засоление почв, поверхностных и подземных вод,

что способствует формированию на территории солеразработок специфических условий для выживания растений и микроорганизмов.

Ранее, из наземных экотопов (засоленных почв, грунтов, водоемов, отходов производства), а также из соляных пород (каменной соли, карналлита) ВКМС были выделены и охарактеризованы гало-фильные и галотолерантные бактерии и археи раз-

© Пьянкова А. А., Усанина Д. И., Алеев В. С., Блинов С. М., Плотникова Е. Г., 2020

312

личных таксономических групп [Yastrebova et al., 2009; Корсакова и др., 2013, 2017; Карташова и др., 2017; Кашапова и др., 2018; Ястребова, Корсакова, Плотникова, 2018; Пьянкова, Кашапова, Плотникова, 2019]. Описаны новые таксоны бактерий, выделенных из техногенных вод шламохра-нилищ и продуктов обогащений калийных руд [Ананьина и др., 2007; Plotnikova et al., 2011; Реут-ских, Саралов, 2012]. Кроме того, обнаружено, что некоторые бактериальные штаммы способны к разложению ряда органических загрязнителей окружающей среды, таких как фталаты [Ястребова, Пьянкова, Плотникова, 2019], нафталин [Ананьина, и др., 2011], бифенил и хлорбифенилы [Егорова и др., 2018], что указывает на возможность их использования при разработке новых технологий восстановления загрязненных/засолен ных почв и водоемов. В настоящее время продолжаются работы по изучению разнообразия бактерий в микробных сообществах района солеразработок ВКМС.

Цель работы - выделение галофильных/гало-толерантных микроорганизмов из донных отложений рассолоотводящих выработок и рассолосбор-ников рудника ВКМС (Пермский край), их таксономическая и эколого-физиологическая характеристика.

Материалы и методы исследования

Образцы для исследований. Для выделения микроорганизмов были использованы образцы глинистых донных отложений, отобранные из рас-солоотводящих выработок и рассолосборников в одном из рудников ВКМС (г. Соликамск, Пермский край). В образцах водных вытяжек глинистых осадков были определены значения pH и общее содержание водорастворимых солей [Практикум ..., 2001].

Для выделения микроорганизмов использован метод накопительного культивирования в богатой среде Раймонда (БСР). Для приготовления БСР в минеральную среду Раймонда (МСР) [Raymond, 1961] добавляли триптон (5 г/л), дрожжевой экстракт (2.5 г/л) и хлорид натрия (100, 150 и 200 г/л). Для получения накопительных культур в колбы со 100 мл БСР, содержащей разные концентрации соли, добавляли 1 г глины. Культивирование проводили на шейкере при 100 об./мин. в течение 3 недель, после чего осуществляли высев суспензии на агаризованную БСР (15 г/л агара) с содержанием 150 г/л NaCl. Отдельные колонии микроорганизмов, отличавшихся по морфологии, были отобраны для дальнейших исследований.

ДНК-типирование чистых культур бактерий проводили методом BOX-ПЦР [Versalovic et al., 1994]. Для визуализации ПЦР-продуктов проводи-

ли электрофорез в горизонтальном агарозном геле (2.0%) в буфере TBE x 1 (Трис - 10.8 г/л, борная кислота - 5.5 г/л, 0.5М ЭДТА - 4 мл, вода дистиллированная - 79.7 мл/л) при комнатной температуре, напряжении 5-15 В/см в течение 1.5 ч. Ага-розные гели окрашивали раствором бромистого этидия (0.5 мкг/мл) в течение 5-10 мин. и фотографировали в УФ-свете с помощью системы гель-документирования BioDocAnalyze («Bio-Rad Laboratories», США). Для определения размеров фрагментов использовали маркер длин ДНК 100+ bp DNA Ladder («Евроген», Россия).

Идентификацию бактерий осуществляли на основе анализа гена 16S рРНК. Для выделения ДНК из чистых культур бактерий использовали метод «щелочного лизиса». Амплификацию фрагмента гена 16S рРНК проводили с универсальными бактериальными праймерами 27F и 1492R [Lane, 1991] на амплификаторе C1000 TouchTM Thermal Cycler («Bio-Rad Laboratories», США). Определение нуклеотидных последовательностей гена 16S рРНК было осуществлено с использованием праймера 27F и применением набора реактивов Big Dye Terminator Cycle Sequencing Kit на автоматическом секвенаторе Genetic Analyser 3500XL («Applied Biosystem», США) в Пермском государственном национальном исследовательском университете (кафедра ботаники и генетики растений). Филогенетический анализ полученных нуклео-тидных последовательностей размером 871-952 п.н. проводился с использованием программ Sequence Scanner v. 2.0. MEGA 7.0 [http://www.megasoftware.net]. Поиск гомологичных последовательностей осуществлялся с помощью базы данных EzBioCloud [http://www.ezbiocloud.net]. Множественное выравнивание нуклеотидных последовательностей и построение филогенетических деревьев проводили с использованием программы MEGA 7.0. При построении филогенетических деревьев применяли кластерный метод «neighbor-joining». Оценку статистической достоверности ветвления («bootstrap»-анализ) проводили на основе 1000 альтернативных деревьев.

Изучение физиологических свойств бактериальных штаммов. Устойчивость выделенных бактерий к различным концентрациям хлорида натрия оценивали по появлению и размеру колоний при росте на агаризованной БСР с содержанием соли от 10 до 300 г/л. Оценку роста колоний проводили через две недели культивирования.

Рост бактерий при разных значениях pH определяли при концентрации 70 г/л NaCl в буферных системах, приготовленных на основе БСР. Штаммы культивировали на агаризованной среде БСР при рН 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0. Рост учитывали на 7-й день культивирования [Методы ..., 1983].

Для оценки роста при разных температурах штаммы культивировали на агаризованной БСР (70 г/л при +4, 28, 35, 40 и 45°С. Рост учи-

тывали на 7-й день культивирования.

Способность бактерий разлагать ароматические углеводороды оценивали путём культивирования в жидкой минеральной среде Раймонда (МСР) (70 г/л №С1) с добавлением бензойной и салициловой кислот (1 и 0.5 г/л, соответственно) в качестве единственного источника углерода и энергии. Рост оценивали при определении оптической плотности культуры (ОПбоо) на спектрофотометре UV-^БМе Вю8рес-тЫ («SЫmadzu», Япония) на 7-й день культивирования.

Таблица 1

Содержание водорастворимых солей и рН в образцах глинистых донных отложений

Место отбора Дата отбора Сумма водорастворимых солей, г/кг рН

25.06.2019 (глина рыжая) 72 6.9

Рассолоотводящая выработка 1 25.06.2019 (глина бурая) 41 6.8

01.10.2019 63 7.6

Рассолоотводящая выработка 2 25.06.2019 46 6.9

01.10.2019 244 7.4

Рассолосборник 1 25.06.2019 52 6.6

01.10.2019 238 6.7

Рассолосборник 2 01.10.2019 226 8.8

Результаты и их обсуждение

Выделение чистых культур бактерий

Химический анализ водной вытяжки глинистых осадков показал, что образцы имеют высокое содержание водорастворимых солей - от 41 до 244 г/кг сухого грунта. Водородный показатель вытяжки в основном имеет значения, близкие к нейтральным рН~6.0-7.6, за исключением более щелочной пробы из рассолосборника 2 с рН 8.8 (табл. 1).

Из высокоминерализованных образцов глинистых отложений было выделено 29 штаммов бактерий. Отбор изолятов основывался на различиях в морфологии колоний, выросших на агаризованной среде БСР, и сравнительном анализе ДНК чистых культур бактерий методом BOX-ПЦР. По результатам анализа BOX-профилей (данные не приводятся) представители разных геномогрупп были отобраны для секвенирования последовательностей гена 16S рРНК.

Штаммы семейства Halomonadaceae

(класс Gammaproteobacteria)

В результате секвенирования и сравнения последовательностей гена 16S рРНК с типовыми штаммами из базы данных EzBioCloud [http://www.ezbiocloud.net] было установлено, что 13 выделенных культур являются представителями семейства Halomonadaceae (класс Gammaproteobacteria) и относятся к родам Chromohalobacter (5 штаммов) и Halomonas (7 штаммов).

Все изоляты рода Chromohalobacter были близкородственны штамму C. canadensis ATCC43984T (табл. 2). Уровень идентичности по гену 16S рРНК у большинства штаммов с типовым штаммом составлял 99.89%, у штамма DK1K - 99.56%, в то же время, типирование методом BOX-ПЦР показало различие в структуре геномов этих штаммов (данные не приводятся).

Установлено, что все выделенные штаммы яв-

ляются галофильными организмами, требующими для роста наличия соли в среде культивирования (выше 30 г/л) и способными расти при 300 г/л NaCl. Штаммы эффективно росли при высоких значениях pH среды - до 9.0, т.е. являются алка-лофилами. Интересно, что один из штаммов этой группы (штамм D10) был выделен из экотопа с рН 8.8, другие штаммы - из образцов с нейтральной рН (табл. 1, 2).

Три штамма рода Halomonas (DK1M, DG2M, D3A) имели 100%-ный уровень сходства по генам 16S рРНК с типовыми штаммами видов H. alka-liantarctica, H. titanicae, H. alimentaria, штаммы DR1, D2 - около 99.4% сходства с H. taeanensis и штамм DG2K - 99.02% сходства с H. utahensis (табл. 2). Интерес для дальнейших исследований представляет штамм D12, имеющий сходство по гену 16S рРНК с типовыми штаммами видов H. meridiana, H. piezotolerans, H. songnenensis ниже 99%. Штамм D12 был выделен из образца осадка рассолосборника, характеризующегося высоким уровнем минерализации (226 г/кг) и щелочными условиями среды (рН 8.8).

Большинство штаммов рода Halomonas (DK1M, DG2K, DG2M, DG3K) являются галотоле-рантными и могут расти как без соли в среде культивирования, так и в присутствии хлорида натрия - до 250 г/л. Исключением является штамм Halo-monas sp. DR1, не способный к росту без содержания соли в среде. Кроме того, представителей этого рода, выделенных из глинистых отложений,

можно отнести к группе алкалофильных микроор- 10.0, кроме штамма Halomonas sp. DR1 (растет ганизмов, т.к. большинство из них характеризуется при рН 6.0-8.0).

ростом при значении водородного показателя до

Таблица 2

Анализ нуклеотидных последовательностей генов 16S рРНК изолированных бактерий

Штамм Типовой штамм Номер в GenBank Сходство, % Источник выделения (дата отбора пробы)

Класс Gammaproteobacteria, порядок OceanospiriUales, семейство Halomonadaceae, род СкгошокаЬоЪааег

DK1K Chromohalobacter canadensis ATCC 43984T AJ295143 99.56 Рассолоотводящая выработка 1, глина бурая (25.06.19)

DG3G Chromohalobacter canadensis ATCC 43984T AJ295143 99.89 Рассолоотводящая выработка 2 (25.06.19)

D1 Chromohalobacter canadensis ATCC 43984T AJ295143 99.89 Рассолоотводящая выработка 2 (01.10.19)

D5 Chromohalobacter canadensis ATCC 43984T AJ295143 99.89 Рассолоотводящая выработка 2 (01.10.19)

D10 Chromohalobacter canadensis ATCC 43984T AJ295143 99.89 Рассолосборник 2 (01.10.19)

Класс Gammaproteobacteria, порядок OceanospiriUales, семейство Halomonadaceae, род ИаЬошопт

DK1M Halomonas alkaliantarctica CRSST AJ564880 100.00 Рассолоотводящая выработка 1, глина бурая (25.06.19)

DR1 Halomonas taeanensis BH539T AY671975 99.45 Рассолоотводящая выработка 1, глина рыжая (25.06.19)

DG2K Halomonas utahensis DSM 3051T AJ306893 99.02 Рассолосборник 1 (25.06.19)

DG2M Halomonas titanicae BH1T A0P0010000 38 100.00 Рассолосборник 1 (25.06.19)

D2 Halomonas taeanensis BH539T AY671975 99.43 Рассолоотводящая выработка 2 (01.10.19)

D3A Halomonas alimentaria YKJ-16T AF211860 100.00 Рассолоотводящая выработка 2 (01.10.19)

D12 Halomonas meridiana DSM 54251 Halomonas piezotolerans NBT06E8T Halomonas songnenensis NEAU-ST10-39T AJ306891 MN435603 JQ762289 98.96 Рассолосборник 2 (01.10.19)

Класс Gammaproteobacteria, порядок Nevskiales, семейство Salinisphaeraceae, род Salinisphaera

SWV1 Salinisphaera hydrothermalis EPR70T EU740416 95.94 Рассолоотводящая выработка 2 (25.06.19)

SHV1 Salinisphaera hydrothermalis EPR70T EU740416 99.89 Рассолоотводящая выработка 1, глина рыжая (25.06.19)

SHV2 Salinisphaera hydrothermalis EPR70T EU740416 96.62 Рассолоотводящая выработка 1, глина рыжая (25.06.19)

SHV6 Salinisphaera hydrothermalis EPR70T EU740416 99.89 Рассолоотводящая выработка 1 (01.10.19)

RV14 Salinisphaera hydrothermalis EPR70T EU740416 96.63 Рассолосборник 1 (01.10.19)

Класс Bacilli, порядок Bacillales, семейство Bacillaceae

DG3K Virgibacillus halodenitrificans DSM 10037T AY543169 100.00 Рассолоотводящая выработка 2 (25.06.19)

D13A Oceanobacillus oncorhynchi subsp. incaldanensis 20AGT AJ640134 100.00 Рассолосборник 2 (01.10.19)

Получены предварительные данные о способности штаммов рода Halomonas использовать в качестве ростовых субстратов моноароматические соединения. Так, Halomonas sp. DK1M эффективно рос на минеральной среде Раймонда с салициловой кислотой (0.5 г/л) в качестве единственного источника энергии, а штамм Halomonas sp. DR1 проявлял способности к деструкции бензойной кислоты (1 г/л).

Представители родов Chromohalobacter и Halomonas являются галофильными/галотоле-рантными бактериями, которые широко распространены в засоленных местообитаниях - морях, соленых озерах, солончаках, солеварнях, соленых пищевых продуктах, также были выделены из месторождений солей, соляных шахт [Ai, Huang, Wang, 2018; Megaw, Gilmore, 2018]. Известно использование штаммов родов Chromohalobacter и Halomonas в биотехнологических процессах, в том числе - в качестве продуцентов осмотротекторных соединений, аминокислот [Edbeib, Wahab, Huyop, 2016; Пьянкова, Ананьна, 2018] деструкторов загрязнителей окружающей среды [Кандаурова, Ястребова, Плотникова, 2017; Nanca et al., 2018].

Штаммы рода Salinisphaera

(класс Gammaproteobacteria)

Анализ нуклеотидных последовательностей гена 16S рРНК показал, что штаммы SHV1 и SHV6 имели наибольший уровень сходства (99.89%) с Salinisphaera hydrothermalis EPR70T (класс Gammaproteobacteria, порядок Nevskiales, семейство Salinisphaeraceae). Данные штаммы, а также три других изолята (SHV2, RV14 и SWV1) имели незначительные различия по BOX-ПЦР профилям (данные не приводятся). Штаммы SHV2 и RV14 при анализе фрагмента гена 16S рРНК размером 895-923 п.н. (секвенирование с использованием праймера 27F) имели сходство с типовым штаммом вида Salinisphaera hydrothermalis на уровне 96.62%, а сходство почти полного гена 16S рРНК (размер анализируемого фрагмента 1.411 п.н.) штамма SWV1 - на уровне 95.94% (табл. 2). На дендрограмме показано, что эти три штамма образуют отдельный кластер (рисунок). Полученные данные позволяют предположить, что штаммы SHV2, RV14 и SWV1 могут представлять новые таксономические единицы, поэтому дальнейшее их исследование вызывает несомненный интерес.

Филогенетическое древо, построенное с использованием метода neighbor-joining, показывающее положение исследуемых изолятов в роде Salinisphaera, основанное на сравнении нуклеотидных последовательностей гена 16S рРНК длиной 895-1411 п.н.

Эволюционные расстояния рассчитаны с использованием метода Джукса-Кантора. Масштаб соответствует 5

нуклеотидным заменам на каждые 1000 нуклеотидов. Цифрами показана статистическая достоверность порядка ветвления, определенная с помощью «bootstrap» анализа 1 000 альтернативных деревьев (приведены значения выше 50%). Изоляты с идентичными генами 16S рРНК, перечислены через запятую

Ранее штаммы рода Salinisphaera были изолированы из воды, донных отложений, отходов производства калийных солей (г. Соликамск) [Корсакова, 2014].

Изолированные штаммы рода Salinisphaera являются галофильными бактериями, при этом у штаммов SHV1, SHV6 наблюдается рост при содержании 10-270 г/л NaCl в среде, а у изолятов SHV2, SWV1, RV14 - при 10-300 г/л. Выделенные штаммы рода Salinisphaera растут при pH среды

6.0-7.0 и температуре от +28 до +40°C, но не растут при +4°C.

Штаммы семейства Bacillaceae (класс Bacilli)

Из образцов глинистых осадков рассолосбор-ника и рассолоотводящей выработки рудника выделено два штамма семейства Bacillaceae (класс Bacilli). Штаммы DG3K и D13A имели 100%-ное сходство с Virgibacillus halodenitrificans DSM

10037T и Oceanobacillus oncorhynchi subsp. incaldanensis 20AGT, соответственно (табл. 2).

Штамм Virgibacillus sp. DG3K является галото-лерантным, алкалофильным организмом: может расти без соли в среде культивирования и в присутствии 250 г/л NaCl, а также при значениях pH среды 7.0-10.0. Примечательно, что штамм Virgibacillus sp. DG3K не только является алкало-филом, но также способен к эффективному росту при температурах до +45°C.

Штамм Oceanobacillus sp. D13A был изолирован из образца осадочной глины, характеризующейся рН 8.8 и высоким содержанием солей (табл. 1). Типовой штамм Oceanobacillus oncorhynchi subsp. incaldanensis 20AGT, близкородственный штамму D13A, является галофильным, алкалотолерантным микроорганизмом: растет при 50-200 г/л NaCl (с оптимальным ростом при 100 г/л соли) и при pH 6.5-9.5 (оптимум pH 9.0) [Romano et al., 2006]. Из района солеразработок Верхнекамского месторождения (г. Соликамск, г. Березники) ранее были выделены солеустойчи-вые бактерии родов Virgibacillus и Oceanobacillus [Корсакова, 2014].

Заключение

В результате исследования образцов глинистых отложений водоотводящей выработки и рассоло-сборника рудника ВКМС были получены новые данные о разнообразии бактерий района солеразработок ВКМС. Выделено 29 штаммов, относящихся к классам Gammaproteobacteria (семейство Halomonadaceae, семейство Salinisphaeraceae) и Bacilli (семейство Bacillaceae). Филогенетический анализ показал, что штаммы SHV2, RV14, SWV1 представляют новые таксономические единицы в семействе Salinisphaeraceae; исследование этих штаммов будет продолжено. Среди изолятов выявлены галофильные бактерии, способные к росту при концентрации хлорида натрия в среде до 300 г/л. Ряд штаммов родов Oceanobacillus, Virgibacillus, Chromohalobacter, Halomonas способны к росту в щелочной среде (рН 9.0-10.0), являются алкалофилами. При изучении биодеграда-ционных свойств изолятов, у двух галофильных штаммов рода Halomonas обнаружена способность к деструкции моноароматических углеводородов -салициловой и бензойной кислот, что предполагает дальнейшее изучение этих штаммов с перспективой использования их в биотехнологиях восстановления загрязненных территорий с высоким уровнем минерализации.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Работа выполнена в рамках государственного задания, номер госрегистрации темы: АААА-А19-119112290008-4.

Библиографический список

Ананьина Л.Н. и др. Salinicola socius gen. nov., sp. nov. - умеренно галофильная бактерия из ассоциации микроорганизмов, утилизирующей нафталин // Микробиология. 2007. Т. 76, № 3. С. 369-376.

Егорова Д. О. и др. Особенности разложения хлорированных бифенилов штаммом Rhodococcus wratislaviensis KT112-7 в условиях засоления // Прикладная биохимия и микробиология. 2018. Т. 54, № 3. С. 253-263.

Кандаурова Ю.М., Ястребова О.В., Плотникова Е.Г. Новый галотолерантный штамм-деструктор фталатов Halomonas sp. PG1 // История и методология физиолого-биохимических и почвенных исследований: материалы конф. Пермь,

2017. С. 71-73.

Карташова Ю.А. и др. Изучение некультивируе-мых бактерий глубинной породы мергеля (Верхнекамское месторождение, Пермский край) // Биология - наука XXI века: материалы 21 междунар. Пущинской школы-конф. молодых ученых. Пущино, 2017. С. 23.

Кашапова Л.Э. и др. Молекулярно-генетические подходы к изучению микроорганизмов глубинной породы карналлита Верхнекамского месторождения солей // Высокие технологии, определяющие качество жизни: материалы междунар. науч. конф. Пермь, 2018. С. 52-55.

Корсакова Е.С. Культивируемые аэробные бактерии из района промышленных разработок Верхнекамского месторождения солей: дис. ... канд. биол. наук. Пермь, 2014. 150 с.

Корсакова Е.С. и др. Разнообразие бактерий семейства Halomonadaceae района разработок Верхнекамского месторождения солей // Микробиология. 2013. Т. 82, № 2. С. 247-250.

Корсакова Е.С. и др. Микробное разнообразие в глинисто-солевых шламах калийного предприятия (г. Березники, Пермский край) // Вестник Пермского университета. Сер. Биология. 2017. Вып. 1. С. 70-79.

Методы общей бактериологии: пер. с англ. М.: Мир, 1983. Т. 1-3.

Практикум по агрохимии: учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 2001. 689 с.

Пьянкова А.А., Ананьина Л Н. Оптимизация условий культивирования штамма Chromohalobac-ter sp. TC193 для увеличения биосинтеза экто-ина // Материалы V международной конференции молодых ученых: биотехнологов, молекулярных биологов и вирусологов. Новосибирск,

2018. С. 97-99.

Пьянкова А.А., Кашапова Л.Э., Плотникова Е.Г. Бактерии глубинной породы каменной соли (Верхнекамское месторождение солей) // Материалы XI Всерос. конгресса молодых ученых-

биологов с междунар. участием. Пермь, 2019. С. 65-66.

Реутских Е.М., Саралов А.И. Exiguobacterium sp. RS34 - галоалкалотолерантная факультативно анаэробная неспорообразующая бактерия порядка Bacillales из шламохранилища калийного рудника // Вестник Пермского университета. Сер. Биология. 2012. Вып. 3. С. 49-53.

Ястребова О.В., Пьянкова А.А., Плотникова Е.Г. Бактерии-деструкторы фталатов, выделенные из района промышленной добычи и переработки калийно-магниевых солей // Прикладная биохимия и микробиология. 2019. Т. 55, № 4. С. 378-385.

Ястребова О.В, Корсакова Е.С., Плотникова Е.Г. Характеристика бактерий семейства Micrococ-caceae, выделенных из разных биотопов района солеразработок (Пермский край) // Известия Самарского научного центра РАН. 2018. Т. 20, №5(2). С. 300-306.

Ai L., Huang Y., Wang C. Purification and characterization of halophilic lipase of Chromohalobacter sp. from ancient salt well // J. Basic. Microbiol. 2018. Vol. 58, № 8. P. 647-657.

Anan'ina L.N. et al. Naphthalene-degrading bacteria of the genus Rhodococcus from the Verkh-nekamsk salt mining region of Russia // Antonie van Leeuwenhoek. 2011. Vol. 100. P. 309-316.

Edbeib M.F., Wahab R.A., Huyop F. Halophiles: biology, adaptation, and their role in decontamination of hypersaline environments // World J. Microbiol. Biotechnol. 2016. Vol. 32. P. 135.

Lane D.J. 16S/23S rRNA sequencing // Nucleic acid techniques in bacterial systematics / Eds Stackebrandt E., Goodfellow M. New York.: John Wiley and Sons. 1991. P. 115-175.

Megaw J., Gilmore B.F. Draft genome sequence of Halomonas sp. CSM-2, a moderately halophilic bacterium isolated from a triassic salt mine // Microbiol. Resour. Announc. 2018. Vol. 26, № 7(3). P. e00836-18.

Nanca C.L. et al. Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons by moderately halophilic bacteria from Luzon alt Beds // J. Health Pollut. 2018. Vol. 8, № 19. P. 180915.

Plotnikova E.G. et al. Thalassospira permensis sp. nov., a novel halotolerant bacterium isolated from a naphthalene-utilizing microbial consortium // Microbiology. 2011. Vol. 80, № 5. Р. 703-712.

Raymond R.L. Microbial oxidation of n-paraffinic hydrocarbons // Develop. Ind. Microbiol. 1961. Vol. 2, № 1. P. 23-32.

Romano I. et al. Oceanobacillus oncorhynchi subsp. incaldanensis subsp. nov., an alkalitolerant halo-phile isolated from an algal mat collected from a sulfurous spring in Campania (Italy), and emended description of Oceanobacillus oncorhynchi //

Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2006. Vol. 56. P. 805-810.

Versalovic J. et al. Genomic fingerprinting of bacteria using repetitive sequence-based polymerase chain reaction // Meth. Cell Mol. Biol. 1994. Vol. 5. P. 25-40.

Yastrebova O. V. et al. Aerobic spore forming bacteria from the region of salt mining // Russian Journal of Ecology. 2009. Vol. 40, № 7. P. 516-521.

References

Ai L., Huang Y., Wang C. Purification and characterization of halophilic lipase of Chromohalobacter sp. from ancient salt well. J Basic Microbiol. V. 58, N 8 (2018): pp. 647-657.

Anan'ina L.N., Plotnikova E.G. Gavrish E.Yu., De-makov V.A., Evtushenko L.I. [Salinicola socius gen. nov., sp. nov. - moderately halophilic bacterium from an association of microorganisms utilizing naphthalene]. Mikrobiologija. V. 76, N 3 (2007): pp. 369-376. (In Russ.).

Anan'ina L.N., Yastrebova O.V., Demakov V.A., Plotnikova E.G. Naphthalene-degrading bacteria of the genus Rhodococcus from the Verkh-nekamsk salt mining region of Russia. Antonie van Leeuwenhoek. V. 100. (2011): pp. 309-316.

Edbeib M.F., Wahab R.A., Huyop F. Halophiles: biology, adaptation, and their role in decontamination of hypersaline environments. World J. Mi-crobiol. Biotechnol. V. 32 (2016): pp. 135.

Egorova D.O., Pervova M.G., Demakov V.A., Plot-nikova E.G. [Features of the decomposition of chlorinated biphenyls by the Rhodococcus wrati-slaviensis KT112-7 strain under salinity] Priklad-naja biochimija i mikrobiologija. V. 54, N 3 (2018): pp. 253-263. (In Russ.).

Kandaurova Yu.M., Yastrebova O.V., Plotnikova E.G. [New halotolerant phthalate destructor strain Halomonas sp. PG1]. Istorija i metodologija fizi-ologo-biochimiceskich i pocvennych issledovanij. Materialy konferencii [History and methodology of physiological, biochemical and soil research. Materials of the conference]. Perm, 2017, pp. 7173. (In Russ.).

Kartashova Yu.A., Alikina I.N., P'yankova A.A., Plotnikova E.G. [Study of uncultivated bacteria of deep-seated marl rock (Verkhnekamskoe deposit, Perm region)]. Biologija - naukaXXIveka. Mate-rialy 21-oj Mezdunarodnoj Puscinskoj skoly-konferencii molodych uchenych [Materials of the 21st International Pushchino school-conference of young scientists "Biology - Science of the XXI Century"]. Pushchino, 2017, p. 23. (In Russ.).

Kashapova L.E., Pyankova A.A., Korsakova E.S., Plotnikova E.G. [Molecular genetic approaches to the study of microorganisms of deep rock carnall-ite of the Verkhnekamskoye salt deposit] Vysokie

technologii, opredeljajuscie kacestvo zizni. Mate-rialy mezdunarodnoj naucnoj konferencii [Materials of the international scientific conference "High technologies that determine the quality of life"]. Perm, 2018, pp. 52-55. (In Russ.).

Korsakova E.S. Kul'tiviruemye aerobnye bakterii iz rajona promyslennych razrabotok Verchnekamskogo mestorozdenija solej. Diss Kand. biol. nauk [Cultivated aerobic bacteria from the industrial development area of the Verkhnekamskoye salt deposit: Cand. Dis.]. Perm, 2014. 150 p. (In Russ.).

Korsakova E.S., Anan'ina L.N., Nazarov A.V., Bachurin B.A., Plotnikova E.G. [Diversity of bacteria of the family Halomonadaceae in the development area of the Verkhnekamskoye salt deposit] Mikrobiologija. V. 82, N 2 (2013): pp. 247-250. (In Russ.).

Korsakova E.S., Shestakova E.A., Odincova T.A., Bachurin B.A., Plotnikova E.G. [Microbial diversity in clay-salt sludge of a potash enterprise (Be-rezniki, Perm region)]. Vestnik Permskogo uni-versiteta. Biologija. Iss. 1 (2017): pp. 70-79. (In Russ.).

Lane D.J. 16S/23S rRNA sequencing. In: Nucleic acid techniques in bacterial systematics. Eds E. Stackebrandt, M. Goodfellow. New York, John Wiley and Sons, 1991, pp. 115-175.

Megaw J, Gilmore B.F. Draft genome sequence of Halomonas sp. CSM-2, a moderately halophilic bacterium isolated from a triassic salt mine. Microbiol. Resour. Announc. V. 26, N 7(3) (2018): pp. e00836-18.

Metody obscej bakteriologii [Methods of general bacteriology]: Moscow, Mir Publ., 1983. V. 1-3. (In Russ.).

Nanca C.L., Neri K.D., Ngo A.C.R., Bennett R.M., Dedeles G.R. Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons by moderately halophilic bacteria from Luzon Salt Beds. J. Health Pollut. V. 8, N 19 (2018): pp. 180915.

Plotnikova E.G., Anan'ina L.N., Krauzova V.I., Ariskina E.V., Prisyazhnaya N.V., Lebedev A.T., Demakov V.A, Evtushenko L.I. Thalassospira permensis sp. nov., a novel halotolerant bacterium isolated from a naphthalene-utilizing microbial consortium. Microbiology. V. 80, N 5 (2011): pp. 703-712.

Praktikum po agrochimii [Workshop on agrochemis-try: textbook]. Moscow, MGU Publ., 2001. 689 p. (In Russ.).

Pyankova A.A., Anan'ina L.N. [Optimization of the cultivation conditions for the Chromohalobac-ter sp. TC193 to increase ectoine biosynthesis]

Materialy V mezdunarodnoj konferencii molodych ucenych: biotechnologov, molekuljarnych biolo-gov i virusologov [Materials of the V international conference of young scientists: biotechnologists, molecular biologists and virologists]. Novosibirsk,

2018, pp. 97-99. (In Russ.).

Pyankova A.A., Kashapova L.E., Plotnikova E.G. [Deep rock salt bacteria (Verkhnekamskoe salt deposit)] Materialy XI Vseros. kongressa molodych ucenych-biologov s mezdunar. ucastiem [Materials of the XI All-Russia. congress of young biological scientists from int. participation]. Perm,

2019, pp. 65-66. (In Russ.).

Raymond R.L. Microbial oxidation of n-paraffinic hydrocarbons. Developments in Industrial Microbiology. V. 2. N 1 (1961): pp. 23-32.

Reutskih E.M., Saralov A.I. [Exiguobacterium sp. RS34 - haloalkaltolerant facultatively anaerobic non-spore-forming bacterium of the order Bacil-lales from the sludge storage of a potash mine] Vestnik Permskogo universiteta. Biologija. Iss. 3 (2012): pp. 49-53. (In Russ.).

Romano I., Lama L., Nicolaus B., Poli A., Gambacor-ta A., Giordano A. Oceanobacillus oncorhynchi subsp. incaldanensis subsp. nov., an alkalitolerant halophile isolated from an algal mat collected from a sulfurous spring in Campania (Italy), and emended description of Oceanobacillus on-corhynchi. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. V. 56 (2006): pp. 805-810.

Versalovic J., Schneider M., de Bruijn F.J., Lupski J. Genomic fingerprinting of bacteria using repetitive sequence-based polymerase chain reaction. Meth. CellMol. Biol. V. 5 (1994): pp. 25-40.

Yastrebova O.V, Korsakova E.S., Plotnikova E.G. [Characteristics of bacteria of the Micrococcaceae family isolated from different biotopes of the salt development region (Perm region)]. Izvestija Samarskogo naucnogo centra RAN. V. 20, N 5(2) (2018): pp. 300-306. (In Russ.).

Yastrebova O.V., Plotnikova E.G., Anan'ina L.N., Demakov V.A. Aerobic spore forming bacteria from the region of salt mining. Russian Journal of Ecology. V. 40, N 7 (2009): pp. 516-521.

Yastrebova O.V., Pyankova A.A., Plotnikova E.G. [Phthalate destructor bacteria isolated from the region of industrial production and processing of potassium-magnesium salts]. Prikladnaja bio-chimija i mikrobiologija. V. 55, N 4 (2019): pp. 378-385. (In Russ.).

Поступила в редакцию 16.09.2020

Об авторах

Пьянкова Анна Александровна, инженер лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии

«Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН» - филиал ПФИЦ УрО РАН ОЯСГО: 0000-0003-2210-7873х 614081, г. Пермь, ул. Голева, 13; [email protected]; (342)2808431

Усанина Дарья Игоревна, студент ФГБОУВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» ОКСГО: 0000-0003-0436-0890 614990, Пермь, ул. Букирева, 15; [email protected]; 89824588408

Алеев Владислав Сергеевич, студент ФГБОУВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» ОЯСГО: 0000-0002-2887-1268 614990, Пермь, ул. Букирева, 15; [email protected]; 89822500390

Блинов Сергей Михайлович, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры динамической геологии и гидрогеологии ФГБОУВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» ОЯСГО: 0000-0002-4953-3567 614990, Пермь, ул. Букирева, 15; [email protected]; 89028014763

Плотникова Елена Генриховна, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии

«Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН» - филиал ПФИЦ УрО РАН

профессор кафедры ботаники и генетики растений

ФГБОУВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» ОЯСГО: 0000-0002-0107-0719 614081, Пермь, ул. Голева, 13; [email protected]; (342)2808431

About the authors

Pyankova Anna Aleksandrovna, engineer of laboratory of molecular microbiology and biotechnology

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch, RAS. ORCID: 0000-0003-2210-7873x 13, Golev str., Perm, Russia, 614081; [email protected]; (342)2808431

Usanina Darya Igorevna, student Perm State University. ORCID: 0000-0003-0436-0890 15, Bukirev str., Perm, Russia, 614990; [email protected]; 89824588408

Aleev Vladislav Sergeevich, student Perm State University. ORCID: 0000-0002-2887-1268 15, Bukirev str., Perm, Russia, 614990; [email protected]; 89822500390

Blinov Sergey Mikhaylovich, candidate of geological and mineralogical sciences, associate professor of the Department of dynamic geology and hydrogeology Perm State University. ORCID: 0000-0002-4953-3567 15, Bukirev str., Perm, Russia, 614990; [email protected]; 89028014763

Plotnikova Elena Genrikhovna, doctor of biology, leading researcher of laboratory of molecular microbiology and biotechnology Institute of Ecology and Genetics of Microorganism UB RAS.

professor of the Department of botany and plant genetics

Perm State University. ORCID: 0000-0002-0107-0719 13, Golev str., Perm, Russia, 614081; [email protected]; (342)2808431

Информация для цитирования:

Характеристика бактерий, выделенных из рудника Верхнекамского месторождения солей (Пермский край) / А.А. Пьянкова, Д.И. Усанина, В.С. Алеев, С.М. Блинов, Е.Г. Плотникова// Вестник Пермского университета. Сер. Биология. 2020. Вып. 4. С. 312-320. DOI: 10.17072/1994-9952-2020-4-312-320.

Pyankova A.A., Usanina D.I., Aleev V.S., Blinov S.M., Plotnikova E.G. [Characteristics of bacteria isolated from the miner of the Verkhnekamsky salt deposit (Perm krai)]. Vestnik Permskogo universiteta. Biologija. Iss. 4 (2020): pp. 312-320. (In Russ.). DOI: 10.17072/1994-9952-2020-4-312-320.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.