АЛКАЛОГАЛОФИЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ СЕМЕЙСТВА BACILLACEAE В ОЗЕРАХ ПУСТЫНИ БАДАИН ЖАРАН (КИТАЙ)


https://doi.org/10.18699/VJ18.373

Полный текст:


Аннотация

На территории пустыни Бадаин Жаран (Алашаньское нагорье, западная часть Внутренней Монголии – Китай) расположены многочисленные малоизученные содовые и соленые озера. Исследованные содово-соленые озера характеризуются высокими значениями рН (больше 9) и минерализации (до 400 г/л), что создает условия для развития алкалогалофильного микробного сообщества. Целью настоящей работы было выделение и изучение чистых культур алкалогалофильных микроорганизмов в озерах  пустыни  Бадаин Жаран. Из накопительных культур корковой соли и микробных матов трех озер были выделены и описаны чистые культуры микроорганизмов, принадлежащих к семейству Bacillaceae (филум Firmicutes). С помощью биохимических методов определены эколого-физиологические свойства бактерий. Изоляты проявляют свойства алкалофилов и облигатных алкалофилов, развиваются при уровне рН от 7 до 10.5 (оптимум pH 9–10). По отношению к концентрации NaCl штаммы проявили свойства облигатных и экстремальных галофилов. По отношению к температуре выделенные микроорганизмы представляют собой мезофилы с диапазоном роста от 10 до 50 °С (оптимальный рост в пределах 30–40 °С). В отношении используемых субстратов выделенные культуры отличаются широкой метаболической активностью и, предположительно, в естественных условиях местообитания являются активными деструкторами органического вещества. Для изучения гидрохимических показателей воды применяли атомно-эмиссионную спектрометрию с индуктивно связанной плазмой, ионную хроматографию и капиллярный электрофорез. В результате исследований обнаружено: по многокомпонентному составу в  содово- соленых озерах пустыни Бадаин Жаран доминируют катион натрия и анионы карбоната, бикарбоната хлора и сульфата. Полученные результаты расширяют представления о разнообразии и экологическом значении бактерий в экстремальных природных экосистемах пустыни Бадаин Жаран. Выделенные штаммы представляют интерес для биотехнологии как продуценты ферментов, устойчивых к высоким значениям рН и минерализации.

Об авторах

Е. Б. Эрдынеева
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

Улан-Удэ



А. А. Раднагуруева
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

Улан-Удэ



Н. Л. Белькова
Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

Иркутск



З. Б. Намсараев
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
Россия

Москва



Е. В. Лаврентьева
Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской академии наук; Бурятский государственный университет
Россия

Улан-Удэ



Список литературы

1. Annamalai N., Thavasi R., Vijayalakshmi S., Balasubramanian T. Extraction, purification and characterization of thermostable, alkaline tolerant α-amylase from Bacillus cereus. Indian J. Microbiol. 2011; 51(4):424-429. DOI 10.1007/s12088-011-0160-z.

2. Aruna K., Jill S., Radhika B. Production and partial characterization of alkaline protease from Bacillus tequilensis strains CSGAB0139 isolated from spoilt cottage cheese. Int. J. Appl. Biol. Pharm. Technol. 2014;5(3):201-221.

3. Boltyanskaya Yu.V. Haloalkaliphilic denitrifying bacteria of the genus Halomonas from soda lakes. Trudy Instituta mikrobiologii im. S.N. Vinogradskogo. Vyp. 14. Alkalofil’nye mikrobnye soobshchestva [Proceedings of the Vinogradskiy Institute of Microbiology. Issue 14: Alkaliphilic microbial communities]. Moscow: Nauka Publ., 2007;276-298. (in Russian)

4. Boutaiba S., Hacene H., Bidle K.A., Maupin-Furlow J.A. Microbial diversity of the hypersaline Sidi Ameur and Himalatt Salt Lakes of the Algerian Sahara. J. Arid Environ. 2011;75(10):909-916. DOI 10.1016/j.jaridenv.2011.04.010.

5. Bryanskaya A.V., Malup T.K., Lazareva E.V., Taran O.P., Rozanov A.S., Efimov V.M., Peltek S.E. The role of environmental factors for the composition of microbial communities of saline lakes in the Novosibirsk region. BMC Microbiol. 2016;16(S1):4-17. DOI 10.1186/s12866-015-0618-y.

6. Cao S.-J., Qu J.-H., Yuan H.-L., Li B.-Z. Salsuginibacillus halophilus sp. nov., a halophilic bacterium isolated from a soda lake. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2010;60(6):1339-1343. DOI 10.1099/ijs.0.010181-0.

7. Casamayor E.O. Microbial biodiversity in saline shallow lakes of the Monegros Desert, Spain. FEMS Microbiol. Ecol. 2013;85(3):503518. DOI 10.1111/1574-6941.12139.

8. Chinnathambi A. Industrial important enzymes from alkaliphiles – an overview. Biosci. Biotechnol. Res. Asia. 2015;12(3):2007-2016. DOI 10.13005/bbra/1868.

9. Dong Z., Qian G., Lu P., Hu G. Investigation of the sand sea with the tallest dunes on Earth: China’s Badain Jaran Sand Sea. Earth-Science Rev. 2013;120(322):20-39. DOI 10.1016/j.earscirev.2013.02.003.

10. Fadrosh D.W., Ma B., Gajer P., Sengamalay N., Ott S., Brotman R.M., Ravel J. An improved dual-indexing approach for multiplexed 16S

11. rRNA gene sequencing on the Illumina MiSeq platform. Microbiome. 2014;2(6):2-7. DOI 10.1186/2049-2618-2-6.

12. Glaring M.A., Vester J.K., Lylloff J.E., Al-Soud W.A., Soorensen S.J., Stougaard P. Microbial diversity in a permanently cold and alkaline environment in Greenland. PLoS One. 2015;10(4):1-22. DOI 10.1371/journal.pone.0124863.

13. Gupta R., Beg Q., Lorenz P. Bacterial alkaline proteases: Molecular approaches and industrial applications. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2002;59(1):15-32. DOI 10.1007/s00253-002-0975-y.

14. Hofmann J. The lakes in the SE part of the Badain Jaran Shamo, their limnology and geochemistry. Geowissenschaften. 1996;7(14):275278. DOI 10.2312/geowissenschaften.1996.14.275.

15. Jiang F., Cao S.J., Li Z.H., Fan H., Li H.F., Liu W.J., Yuan H.L. Salisediminibacterium halotolerans gen. nov., sp. nov., a halophilic bacterium from soda lake sediment. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2012;62(9):2127-2132. DOI 10.1099/ijs.0.034488-0.

16. Jones B.E., Grant W.D., Collins N.C., Mwatha W.E. Alkaliphiles: diversity and identification. In: F.G. Priest, A. Ramos-Cormenzana, B.J. Tindall (Eds.). Bacterial Diversity and Systematics. Federation of Eur. Microbiol. Soc. Symp. Ser. Springer, Boston, MA, 1994;75:195-230. DOI 10.1007/978-1-4615-1869-3_12.

17. Kumar R.M., Kaur G., Kumar A., Bala M., Singh N.K., Kaur N., Mayil raj S. Taxonomic description and genome sequence of Bacillus campisalis sp. nov., a member of the genus Bacillus isolated from a solar saltern. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2015;65(10):3235-3240. DOI 10.1099/ijsem.0.000400.

18. Lakshmi B.K.M., Sri P.V.R., Devi K.A., Hemalatha K.P.J. Media optimization of protease production by Bacillus licheniformis and partial characterization of Alkaline protease. Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 2014;3(5):650-659.

19. Li L., Hao C., Wang L., Pei L. Microbial diversity of salt lakes in Badain Jaran desert. Acta Microbiol. Sin. 2015;55(4):412-424. PMID 26211315.

20. Mandic-Mulec I., Stefanic P., Van Elsas J.D. Ecology of Bacillaceae. Microbiol. Spectrum. 2015;3(2):1-24. DOI 10.1128/microbiolspec.TBS-0017-2013.

21. Marteinsson V.T., Bjornsdottir S.H., Bienvenu N., Kristjansson J.K., Birrien J.L. Rhodothermus profundi sp. nov., a thermophilic bacterium isolated from a deep-sea hydrothermal vent in the Pacific Ocean. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2010;60(12):2729-2734. DOI 10.1099/ijs.0.012724-0.

22. Mwirichia R., Cousin S., Muigai A.W., Boga H.I., Stackebrandt E. Bacterial diversity in the haloalkaline lake Elmenteita, Kenya. Curr. Microbiol. 2011;62(1):209-221. DOI 10.1007/s00284-010-9692-4.

23. Netrusov A.I. Praktikum po mikrobiologii [Practical guide on microbiology]. Moscow, 2005. (in Russian)

24. Park S., Song J., Yoshizawa S., Choi A., Cho J.C., Kogure K. Rubrivirga marina gen. nov., sp. nov., a member of the family Rhodothermaceae isolated from deep seawater. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2013;63(6):2229-2233. DOI 10.1099/ijs.0.046318-0.

25. Roy J.K., Rai S.K., Mukherjee A.K. Characterization and application of a detergent-stable alkaline α-amylase from Bacillus subtilis strain AS-S01a. Int. J. Biol. Macromol. 2012;50(1):219-229. DOI 10.1016/j.ijbiomac.2011.10.026.

26. Shine K., Kanimozhi K., Panneerselvam A., Muthukumar C., Thajuddin N. Production and optimization of alkaline protease by Bacillus cereus RS3 isolated from desert soil. Int. J. Adv. Res. Biol. Sci. 2016;3(7):193-202.

27. Sorokin D.Y., Gorlenko V.M., Namsaraev B.B., Namsaraev Z.B., Lysenko A.M., Eshinimaev B.T., Kuenen J.G. Prokaryotic communities of the north-eastern Mongolian soda lakes. Hydrobiologia. 2004;522(1-3):235-248. DOI 10.1023/B:HYDR.0000029989.73279.e4.

28. Sultanpuram V.R., Mothe T., Chintalapati S., Chintalapati V.R. Pelagirhabdus alkalitolerans gen. nov., sp. nov., an alkali-tolerant and thermotolerant bacterium isolated from beach sediment, and reclassification of Amphibacillus fermentum as Pelagirhabdus fermentum comb. nov. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2016;66:84-90. DOI 10.1099/ijsem.0.000678.

29. Sultanpuram V.R., Mothe T., Mohammed F. Salisediminibacterium haloalkalitolerans sp. nov., isolated from Lonar soda lake, India, and a proposal for reclassification of Bacillus locisalis as Salisediminibacterium locisalis comb. nov., and the emended description of the genus Salisediminibacterium and of the species Salisediminibacterium halotolerans. Arch. Microbiol. 2015;197(4):553-560. DOI 10.1007/s00203-015-1081-8.

30. Switzer B.J., Burns B.A., Buzzelli J., Stolz J.F., Oremland R.S. Bacillus arsenicoselenatis sp. nov., and Bacillus selenitireducens sp. nov.: two haloalkaliphiles from Mono Lake, California that respire oxyanions of selenium and arsenic. Arch. Microbiol. 1998;171:19-30. DOI 10.1007/s002030050673.

31. Tamura K., Stecher G., Peterson D., Filipski A., Kumar S. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 6.0. Mol. Biol. Evol. 2013;30(12):2725-2729. DOI 10.1093/molbev/mst197.

32. Yang X., Ma N., Dong J., Zhu B., Bing X., Zhibang M., Jiaqi L. Recharge to the inter-dune lakes and Holocene climatic changes in the Badain Jaran Desert, western China. Quaternary Res. 2010;73(1): 10-19. DOI.org/10.1016/j.yqres.2009.10.009.

33. Zavarzin G.A. The formation of soda conditions as a global process. Trudy Instituta mikrobiologii im. S.N. Vinogradskogo. Vyp. 14. Alkalofil’nye mikrobnye soobshchestva [Proceedings of the Vinogradskiy Institute of Microbiology. Issue 14: Alkaliphilic microbial communities]. Moscow: Nauka Publ., 2007;8-57. (in Russian)

34. Zavarzin G.A., Zhilina T.N. Soda lakes are a natural model of the ancient biosphere of continents. Priroda = Nature (Moscow). 2000;2: 1-9. (in Russian)

35. Zavarzin G.A., Zhilina T.N., Kevbrin V.V. The alkaliphilic microbial community and its functional diversity. Mikrobiologiya = Microbiology. 1999;68(5):579-599. (in Russian)

36. Zhilina T.N., Garnova E.S., Turova T.P., Kostrikina N.A., Zavarzin G.A. Amphibacillus fermentum sp. nov. and Amphibacillus tropicus sp. nov., new alkaliphilic, facultatively anaerobic, saccharolytic Bacilli from Lake Magadi. Microbiology. 2001;70(6):711-722. DOI 10.1023/A:1013196017556.


Дополнительные файлы

Просмотров: 100

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)