Український антарктичний журнал

№ 1 (2020): Український антарктичний журнал
Articles

Морфологічні та фізіолого-біохімічні характеристики металорезистентних ізолятів бактерій, виділених з різних субстратів Антарктики

PDF (English)
  • С. Гнатуш,
  • Т. Перетятко,
  • О. Масловська,
  • О. Мороз,
  • С. Комплікевич,
  • Т. Кондратюк
С. Гнатуш
Львівський національний університет імені Івана Франка, м. Львів, 79005, Україна
Т. Перетятко
Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 79005, Україна
О. Масловська
Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 79005, Україна
О. Мороз
Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 79005, Україна
С. Комплікевич
Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 79005, Україна
Т. Кондратюк
Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 01601, Україна
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2020.381
Опубліковано July 7, 2020
Ключові слова
  • психрофільні мікроорганізми,
  • металорезистентність,
  • купрум,
  • плюмбум,
  • хром
Як цитувати
Гнатуш, С., Перетятко, Т., Масловська, О., Мороз, О., Комплікевич, С., & Кондратюк, Т. (2020). Морфологічні та фізіолого-біохімічні характеристики металорезистентних ізолятів бактерій, виділених з різних субстратів Антарктики. Український антарктичний журнал, (1), 82-92. https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2020.381
Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Анотація

Мета. Дослідити культурально-морфологічні та фізіолого-біохімічні властивості виділених нами хемоорганотрофних металорезистентних ізолятів бактерій із різних зразків, отриманих під час Української антарктичної експедиції у 2019 році для подальшого відбору найбільш стійких до сполук важких металів та біохімічно активних. Методи. Чисті культури бактерій виділяли із використанням триптон-соєвого агару і поживного агару. Отримані ізоляти висівали на агаризовані середовища, які містили Cu(II) (0,3, 0,1, 1,5, 8, 78 мM), Pb(II) (0,00009, 0,0005, 0,005, 0,05, 0,5 мM), Cr(VI) (0,00096, 0,0096, 0,96, 9,6 мM). Морфологічні властивості бактерій вивчали із застосуванням бінокулярного мікроскопа Axio Lab. A1 компанії CarlZeiss, інвертованого мікроскопа Olympus IX73 з цифровою камерою DP-74 і трансмісійної електронної мікроскопії. Ендоспори виявляли за методом Пєшкова-Трухільо. Визначали каталазну, оксидазну, амілазну, ліполітичну, протеазну активності, здатність фіксувати азот. Здатність мікроорганізмів засвоювати органічні джерела карбону визначали за ростом на середовищі Гісса з різними вуглеводами і спиртами. Визначення фізіологічних властивостей виділених ізолятів проводили із застосуванням системи Remel RapID™ ANA II. Результати. Із досліджених зразків виділили 92 психрофільні ізоляти мікроорганізмів, які росли за температур 2 °С, 6 °С та 20 °С, з них 64 росли на середовищах, які містили 0,30–1,60 мМ Cu(II), чи 0,00009–0,004 мМ Pb(II) чи 0,01–0,9 мМ Cr(VI). 9 ізолятів психрофільних бактерій були стійкими до впливу Cu(II) (1,5–78 мМ), Pb(II) (0,5 мМ), Cr(VI) (0,96–9,6 мМ). Охарактеризовано морфологічні і фізіолого-біохімічні властивості 9 металорезистентних ізолятів. Висновки. Виділено 9 чистих культур мікроорганізмів із антарктичних зразків, отриманих під час Української антарк-тичної експедиції у 2019 році. Досліджено деякі біохімічні властивості виділених ізолятів антарктичних бактерій, стійких до Cu (II), Cr (VI), Pb (II). Відібрані ізоляти бактерій здатні використовувати моносахариди, дисахариди, спирти як джерело карбону; виявляють уреазну, протеазну, ліпазну, амінопептидазну активності. Відібрані металостійкі ізоляти можуть бути використані для подальшого дослідження і розроблення технологій біоремедіації навколишнього середовища.

PDF (English)

Посилання

  1. Arenas, F.A., Pugin, B., Henríquez, N.A., Arenas-Salinas, M.A., Díaz-Vásquez, W.A., Pozo, M.F., Muñoz, C.M., Chasteen, T.G., Pérez-Donoso, J.M., Vásquez, C.C.: Isolation, identification and characterization of highly tellurite-resistant, tellurite-reducing bacteria from Antarctica, Polar Science, 8 (1), 40-52, 2014. https://doi.org/10.1016/j.polar.2014.01.001
  2. Borzova, N.V., Gudzenko, O.V., Gladka, G.V., Varbanets, L.D., Tashyrev, A.B.: Autecology and hydrolytic activity of terrestrial ecosystems microorganisms from the Antarctic, Ecuador and Israel, Mikrobiolohichnyi Zhurnal, 81 (4), 29-41, 2019. https://doi.org/10.15407/microbiolj81.04.029
  3. Chu, W.L., Dang, N.L., Kok, Y.-Y., Yap, K.-S.I., Phang, S.-M., Convey, P.: Heavy metal pollution in Antarctica and its potential impacts on algae, Polar Science, 20 (1), 75-83, 2019. https://doi.org/10.1016/j.polar.2018.10.004
  4. Da Silva, A.C., da Costa Rachid, C.T.C., de Jesus, H.E., Rosado, A.S., Peixoto, R.S.: Predicting the biotechnological potential of bacteria isolated from Antarctic soils, including the rhizosphere of vascular plants, Polar Biology, 40 (7), 1393-1407, 2017. https://doi.org/10.1007/s00300-016-2065-0
  5. Da Silva, G.S., dos Santos, F.A., Roth, G., Frankenberg, C.L.C.: Electroplating for chromium removal from tannery wastewater, International Journal of Environmental Science and Technology, 17 (2), 607-614, 2020. https://doi.org/10.1007/s13762-019-02494-1
  6. Elabbas, S., Ouazzani, N., Mandi, L., Berrekhis, F., Perdicakis, M., Pontvianne, S., Pons, M.-N., Lapicque, F., Leclerc, J.-P.: Treatment of highly concentrated tannery wastewater using electrocoagulation: influence of the quality of aluminium used for the electrode, Journal of Hazardous Materials, 319, 69-77, 2016. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2015.12.067
  7. García-Díaz, I., López, F.A., Alguacil, F.J.: Carbon nanofibers: a new adsorbent for copper removal from wastewater, Metals, 8 (11), 914, 2018. https://doi.org/10.3390/met8110914
  8. Hudz, S.P., Hnatush, S.O., Yavorska, H.V., Bilinska, I.S., Borsukevych B.M.: Praktykum z mikrobiolohii [Workshop on microbiology], Vyd. tsentr LNU imeni Ivana Franka [Publishing center Ivan Franko National University of Lviv], Lviv, 436 pp., 2014 (in Ukrainian).
  9. Humets'kyy, R.Ya., Palyanytsya, B.M., Chaban, M.E.: Mathematical methods in biology: theoretical information, programmed practicum, computer tests, Lviv, Ivan Franko National University of Lviv, 111 pp., 2004 (in Ukrainian).
  10. Hygienic requirements for drinking water intended for human consumption, https://dbn.co.ua/load/normativy/sanpin/dsanpin_2_2_4_171_10_gigienichni_vimogi_do_vodi_pitnoji_priznachenoji_dlja_spozhivannja_ljudinoju/25-1-0-1180#load, last access: 10 March 2020.
  11. Jarosławiecka, A., Piotrowska-Seget, Z.: Lead resistance in micro-organisms, Microbiology, 160 (1), 12-25, 2014. https://doi.org/10.1099/mic.0.070284-0
  12. Li, R., Jiang, Y., Wang, X., Yang, J., Gao, Y., Zi, X., Zhang, X., Gao, H., Hu, N.: Psychrotrophic Pseudomonas mandelii CBS-1 produces high levels of poly-β-hydroxybutyrate, Springer Plus, 2 (1), 1-7, 2013. https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-335
  13. Lo Giudice, A., Michaud, L., De Pascale, D., De Domenico, M., Di Prisco, G., Fani, R., Bruni, V.: Lipolytic activity of Antarctic cold-adapted marine bacteria (Terra Nova Bay, Ross Sea), Journal of Applied Microbiology, 101 (5), 1039-1048, 2006. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2006.03006.x
  14. Loperena, L., Soria, V., Varela, H., Lupo, S., Bergalli, A., Guigou, M., Pellegrino, A., Bernardo, A. , Calviño, A., Rivas, F., Batista, S.: Extra cellular enzymes produced by microorganisms isolated from maritime Antarctica, World Journal of Microbiology and Biotechnology, 28 (5), 2249-2256, 2012. https://doi.org/10.1007/s11274-012-1032-3
  15. Mojib, N., Nasti, T.H., Andersen, D.T., Attigada, V.R., Hoover, R.B., Yusuf, N., Bej, A.K.: The antiproliferative function of violacein-like purple violet pigment (PVP) from an Antarctic Janthino bacterium sp. Ant5-2 in UV-induced 2237 fibrosarcoma, International Journal of Dermatology, 50 (10), 1223-1233, 2011. https://doi.org/10.1111/j.1365-4632.2010.04825.x
  16. Núñez-Montero, K., Barrientos, L.: Advances in Antarctic research for antimicrobial discovery: a comprehensive narrative review of bacteria from Antarctic environments as potential sources of novel antibiotic compounds against human pathogens and microorganisms of industrial importance, Antibiotics, 7 (4), 90, 2018. https://doi.org/10.3390/antibiotics7040090
  17. Remel RapID™ ANA II, http://www.oxoid.com/UK/blue/prod_detail/prod_detail.asp?pr=R8311002, last access: 10 March 2020.
  18. Reynolds, E.S.: The use of lead citrate at high pH as an electron-opaque stain in electron microscopy, Journal of Cell Biology, 17 (1), 208-212, 1963. https://doi.org/10.1083/jcb.17.1.208
  19. Romaniuk, K., Ciok, A., Decewicz, P., Uhrynowski, W., Budzik, K., Nieckarz, M., Pawlowska, J., Zdanowski, M.K., Bartosik, D., Dziewit, L.: Insight into heavy metal resistome of soil psychrotolerant bacteria originating from King George Island (Antarctica), Polar Biology, 41 (7), 1319-1333, 2018. https://doi.org/10.1007/s00300-018-2287-4
  20. Silva, T.R., Duarte, A.W., Passarini, M.R., Ruiz, A.L. T., Franco, C.H., Moraes, C.B., de Melo, I.S., Rodrigues, R.A., Fantinatti-Garboggini, F., Oliveira, V.M.: Bacteria from Antarctic environments: diversity and detection of antimicrobial, antiproliferative, and antiparasitic activities, Polar Biology, 41 (7), 1505-1519, 2018. https://doi.org/10.1007/s00300-018-2300-y
  21. Sioma, I.B., Hovorukha, V.M., Tashyrev, O.B.: Mercury-resistant bacteria in Antarctic ecosystems, Factors in the Experimental Evolution of Organisms, 23, 381-386, 2018. https://doi.org/10.7124/FEEO.v23.1045
  22. Sushma, V.K., Abha, S., Chander, P.: Isolation and characterization of Bacillus subtilis KC3 for amylolytic activity, International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics, 2 (5), 336-341, 2012. https://doi.org/10.7763/IJBBB.2012.V2.128
  23. Tashyrev, O.B.: The complex researches of structure and functions of Antarctic terrestrial microbial communities, Ukrainian Antarctic Journal, 8, 343-357, 2009.
  24. Tomova, I., Stoilova-Disheva, M., Vasileva-Tonkova, E.: Characterization of heavy metals resistant heterotrophic bacteria from soils in the Windmill Islands region, Wilkes Land, East Antarctica, Polish Polar Research, 35 (4), 593-607, 2014. https://doi.org/10.2478/popore-2014-0028
  25. Tribelli, P.M., Rossi, L., Ricardi, M.M., Gómez-Lozano, M., Molin, S., Iustman, L.J.R., Lopez, N.I.: Microaerophilic alkane degradation in Pseudomonas extremaustralis : a transcriptomic and physiological approach, Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 45 (1), 15-23, 2018. https://doi.org/10.1007/s10295-017-1987-z
  26. Un, U.T., Onpeker, S.E., Ozel, E.: The treatment of chromium containing wastewater using electrocoagulation and the production of ceramic pigments from the resulting sludge, Journal of Environmental Management, 200, 196-203, 2017. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.05.075
  27. Wahaab, R.A., Alseroury, F.A.: Wastewater treatment: a case study of electronics manufacturing industry, International Journal of Environmental Science and Technology, 16 (1), 47-58, 2019. https://doi.org/10.1007/s13762-017-1529-2
  28. Yarzábal, L.A.: Antarctic psychrophilic microorganisms and biotechnology: history, current trends, applications, and challenges, in: Microbial models: from environmental to industrial sustainability, Springer, Singapore, 83-118, 2016. https://doi.org/10.1007/978-981-10-2555-6_5