Новые бактерии-деструкторы фталатов из района солеразработок Верхнекамского месторождения: молекулярно-биологическая характеристика и биотехнологический потенциал

Авторы

  • Е.Г. Плотникова Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
  • О.В. Ястребова Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
  • Е.С. Корсакова Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
  • А.А. Пьянкова Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
  • А.О. Воронина Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

DOI:

https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.3.6

Ключевые слова:

аэробные бактерии, орто-фталиевая кислота, дибутилфталат, диэтилфталат, деструкция, хлорид натрия

Аннотация

Исследование направлено на решение актуальной проблемы очистки объектов окружающей среды от стойких органических загрязнителей, одной из самых представительных групп которых являются фталаты. При проведении исследовательских работ осуществлен отбор и химический анализ 12 образцов загрязненных/засоленных почв и отходов калийного производства (г. Березники, Пермский край). Из полученных на их основе накопительных культур (НК) выделено 55 штаммов бактерий-деструкторов орто -ФК, которые были идентифицированы (на основании анализа фрагмента гена 165 рРНК) как представители родов Arthrobacter, Bacillus, Erythrobacter, Rhodococcus, Idiomarina, Oceanisphaera, Martelella, Marinobacter, Alcanivorax, Stappia. Из рабочей коллекции микроорганизмов Лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии «ИЭГМ УрО РАН» для исследований было отобрано 20 штаммов-деструкторов орто -ФК. Установлено, что штаммыдеструкторы орто -ФК способны утилизировать моно- и полиароматические углеводороды (нафталин, фенантрен, салицилат, бензоат, гентизат), а также расти на средах с повышенной концентрацией хлорида натрия (до 100 г/л). Восемь штаммов, представителей родов Halomonas, Pseudomonas, Oceanisphaera, Dietzia, Martelella и Rhodococcus, способны использовать эфиры фталевой кислоты - дибутилфталат (ДБФ) и диэтилфталат (ДЭФ) в качестве единственного источника углерода и энергии. Штаммы утилизировали 90-98% ДБФ и 49-80% ДЭФ (концентрация фталатов 500 мг/л) без соли в среде культивирования, а также в присутствии 50 г/л NaCl. Таким образом, в результате проведенных исследований выявлены активные штаммы-деструкторы фталатов, адаптированные к росту в условиях повышенного засоления среды, перспективные для разработки методов биоремедиации техногеннозагрязненных почв.

Поддерживающие организации
Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта РФФИ и Министерства образования и науки Пермского края в рамках научного проекта № 16-44-590968 р_а «Новые бактерии-деструкторы фталатов из района солеразработок Верхнекамского месторождения: молекулярно-биологическая характеристика и биотехнологический потенциал».

Биографии авторов

  • Е.Г. Плотникова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
    доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН РАН - филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ИЭГМ УрО РАН)
  • О.В. Ястребова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
    кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии, ИЭГМ УрО РАН
  • Е.С. Корсакова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
    кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии, ИЭГМ УрО РАН
  • А.А. Пьянкова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
    инженер 1-й категории лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии, ИЭГМ УрО РАН
  • А.О. Воронина, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
    инженер лаборатории молекулярной микробиологии и биотехнологии, ИЭГМ УрО РАН

Библиографические ссылки

  1. Барштейн Р.С. Кирилович В.И., Носовский Ю.Е. Пластификаторы для полимеров - М.: Химия, 1982. - 200 с.
  2. Кашнер Д. Жизнь микробов в экстремальных условиях - М.: - Мир, 1981. - 365 с.
  3. Практикум по агрохимии: учеб. пособие / под ред. В.Г. Минеева. - М.: МГУ, 2001. - 689 с.
  4. Розанова Е.П., Назина Т.Н. Углеводородокисляющие бактерии и их активность в нефтяных пластах // Микробиология. - 1982. - 51. - C. 324-348.
  5. Iwaki H., Nishimura A., Hasegawa Y. Isolation and characterization of marine bacteria capable of utilizing phthalate // World J. Microbiol. Biotechnol. - 2012. - Vol. 28. - P. 1321-1325.
  6. Jin D., LiangR.X., Dai Q.-Y., ZhangR.Y. Biodegradation of di-n-butyl phthalate by Rhodococcus sp. JDC-and molecular detection of 3,4-phthalate dioxygenase gene // J. Microbiol. Biotechnol. - 2010. - Vol. 20. - № 10. - P. 1440-1445.
  7. Jin D., KongX., Li Y., Bingjian C., Zhihui B., Zhuang H. Biodegradation of di-n-butyl phthalate by a newly isolated halotolerant Sphingobium sp. // Int. J. Mol. Sci. - 2013. - Vol. 14. - P. 24046-24054.
  8. Jin D., Kong X., Li Y., Bai Z., Zhuang G., Zhuang X., Deng Y. Biodegradation of di-n-butyl phthalate by Achromobacter sp. isolated from rural domestic wastewater // Int. J. Environ. Res. Public Health. - 2015. - Vol. 12. - P. 13510-13522.
  9. Lane D.J., Stackebrandt E., Goodfellow M. 16S/23S rRNA sequencing. In: Nucleic acid techniques in bacterial systematics / ed. D.J. Lane, - New York.: John Wiley and Sons, 1991. - P. 115-175.
  10. Liang D.W., Zhang T., Fang H. Phthalates biodegradation in the environment // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2008. - Vol. 80. - P. 183-198.
  11. Monzon G.C., Nisenbaum M., Seitz M.K.H., Murialdo S.E. // Current Microbiology. - 2018. - Vol. 75. - P. 1108-1118.
  12. Muyzer G., de Waal E.C., Uitterlinden A.G. Profiling of complex microbial populations by denaturing gradient gel electrophoresis analysis of polymerase chain reaction-amplified genes coding for 16S rRNA // Appl. Environ. Microbiol. - 1993. - Vol. 59. - P. 695-700.
  13. Prasad B., Suresh S. Biodegradation of Dimethyl Phthalate, Diethyl Phthalate, Dibutyl Phthalate and Their Mixture by Variovorax Sp. // Int. J. Environ. Sci. Develop. - 2012. - Vol. 3. - № 3. - P. 283-288.
  14. Stanislauskiene R., Rudenkov M., Karvelis L., Gasparaviciute R., Meskiene R., Casaite V., Meskys R. Analysis of phthalate degradation operon from Arthrobacter sp. 68B // Biologija. - 2011. - Vol. - 57. - № 3. - P. 45-54.
  15. Stingley R. L., Khan A. A., Cerniglia C. E. Molecular characterization of a phenanthrene degradation pathway in Mycobacterium vanbaalenii PYR-1 // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2004. - Vol. 322. - P. 133-146.
  16. Tiirola M.A., Mannisto M.K., Puhakka J.A., Kulomaa M.S. Isolation and characterization of Novosphingobium sp. Strain MT1, a dominant polychlorophenol-dagrading strain in a groundwater bioremediation system // Appl. Environ. Microbiol. - 2002. - Vol. 68. - P. 173-180.
  17. Vamsee-Krishna С., Mohan Y., Phale P. Biodegradation of phthalate isomers by Pseudomonas aeruginosa PP4, Pseudomonas sp. PPD and Acinetobacter lwoffii ISP4. // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2006. - Vol. 72. - P. 1263-1269.
  18. Wen Z.D., Gao D. W., Wu W.M. Biodegradation and kinetic analysis of phthalates by an Arthrobacter strain isolated from constructed wetland soil // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2014. - V. 98. - P. 4683-4690.

Загрузки

Опубликован

2019-10-14

Выпуск

№ 3 (2019)

Раздел

Исследования: теория и эксперимент

Как цитировать

Плотникова, Е., Ястребова, О., Корсакова, Е., Пьянкова, А., & Воронина, А. (2019). Новые бактерии-деструкторы фталатов из района солеразработок Верхнекамского месторождения: молекулярно-биологическая характеристика и биотехнологический потенциал. Вестник Пермского федерального исследовательского центра, 3, 61-69. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.3.6