ПОЛІМОРФІЗМ ШТАМІВ ACIDITHIOBACILLUS FERROOXIDANS, ІЗОЛЬОВАНИХ іЗ ВІДХОДІВ ВУГІЛЬНОЇ та ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ УКРАЇНИ

N. Vasylieva, T. Brodiazhenko, T. Vasylieva, N. Limanska, I. Marinova, I. Blayda

Анотація


У статті наведено результати досліджень зі встановлення варіабельності штамів Acidithiobacillus ferrooxidans, які були вперше ізольовані з техногенних відходів підприємств вугільної та енергетичної промисловості України. Ці штами, згідно з результатами попередніх досліджень, повністю відповідають біологічним властивостям бактерій A. ferrooxidans, що наведені у визначнику Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology та інших оригінальних роботах [8, 10, 12, 18], також досліджені штами, незалежно від місця існування, мали стійкість до температури і рН, мали змішаний тип харчування, джерела енергії, які використовували штами, тощо [1, 10, 11]. Приналежність ізольованих із різних за походженням відвалів ацидофільних хемолітотрофних штамів до A. ferrooxidans було досліджено з використанням методу ПЛР. Генетичний поліморфізм штамів було вивчено методом RAPD-ПЛР з використанням універсального праймеру M13. Показано, що ізольовані в ході дослідження з різних техногенних субстратів штами A. ferrooxidans характеризуються генетичною різноманітністю. Порівняння отриманих RAPD-профілів показало варіабельність штамів, яка збігається з їхніми основними фенотипічними властивостями, описаними раніше [11]. Найбільш неоднорідни профілі були характерні для A. ferrooxidans DTV 1, A. ferrooxidans Lad 5 і A. ferrooxidans Lad 27. Отримані профілі RAPD послужили основою для генерації дендрограми, яку побудовано з використанням методу Neighbor-Joining і розрахунку матриці подібності, заснованої на коефіцієнті подібності Нея та Лі. На підставі отриманої дендрограми показано формування двох кластерів, які об’єднують подібні між собою штами. Отримані показники вірогідності формування вузлів побудованої дендрограми коливаються від 65,0 до 76,0 %, що підтверджує високий ступінь подібності між штамами, згрупованими по кластерах. Також показано, що до першого з кластерів входять штами, ізольовані з вугілля та відходів його збагачення, а до другого кластеру – штами, ізольовані з відходів спалювання вугілля. Отримані дані підтверджують, що генетична варіабельність штамів залежить від первинного місця виділення штамів, а коефіцієнти подібності між ними (коефіцієнти подібності Нея та Лі) варіюють від 0,182 до 0,80.

Ключові слова


Acidithiobacillus ferrooxidans; ПЛР; RAPD-ПЛР; генетичний поліморфізм

Повний текст:

PDF

Посилання


Blaida Y. A., Vasyleva T. V., Yvanytsa V. A. Byotekhnolohyia yzvlechenyia redkykh metal­lov yz otkhodov enerhetyky y uholnoi promyshlennosty. Odessa: ONU, 2018. 171 s.

Yvanov M. V., Karavaiko H. Y. Heolohycheskaia mykrobyolohyia // Mykrobyolohyia. 2004. T. 73. № 5. S. 581-597. https://doi.org/10.1023/B:MICI.0000044241.17848.38

Karavaiko H. Y., Dubynyna H. A., Kondrateva T. F. Lytotrofnye mykroorhanyzmy okyslytelnykh tsyklov sery y zheleza // Mykrobyolohyia. 2006. T. 75. № 5. C. 593-629.

Kanaeva Z. K., Bulaev A. H., Kanaev A. T., Kondrateva T. F. Fyzyolohycheskye svoistva shtammov Acidithiobacillus ferrooxidans, vydelennykh yz mestorozhdenyi sulfydnykh rud respublyky Kazakhstan // Mykrobyolohyia. 2015. T. 84. № 3. S. 323-330. https://doi.org/10.1134/S0026261715030091

Tupykyna O. V., Samorukova V. D., Kondrateva T. F. Osobennosty rosta y okyslenyia pryrodnykh pyrytov predstavyteliamy atsydofylnykh khemolytotrofnykh mykroorhanyzmov // Mykrobyolohyia. 2009. T. 8. № 2. S. 202-212.

Albesharat R., Ehrmann M. A., Korakli M. et al. Phenotypic and genotypic analyses of lactic acid bacteria in local fermented food, breast milk and faeces of mothers and their babies // Syst. Appl. Microbiol. 2011. Vol. 34. N 2. P. 148-155. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2010.12.001

Akbar T., Akhtar K., Ghauri M. A. et al. Relationship among acidophilic bacteria from diverse environments as determined by randomly amplified polymorphic DNA analysis (RAPD) // World J. Microb. Biot. 2005. Vol. 21. N 5. P. 645−648. https://doi.org/10.1007/s11274-004-3568-3

Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Vol. 2: The Proteobacteria, Part B: The Gammaproteobacteria. East Lansing, MI: Springer US, 2005. 1203 p.

Blanca E., Bustos K., Morales G., Salazar O. Rapid and specific detection of Acidithiobacillus ferrooxidans and Leptospirillum ferrooxidans by PCR // Hydrometallurgy. 2008. Vol. 92. N 3-4. P. 102-106. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2008.01.012

Blayda I. A., Vasyleva T. V., Baranov V. I. et al. Рroperties of chemolithotrophic bacteria new strains isolated from industrial substrates // Biotechnol. Acta. 2015. Vol. 8. N 6. P. 56-62. https://doi.org/10.15407/biotech8.06.056

Blaydа I., Vasylieva T., Sliusarenko L. et al. Isolation and study of the main properties of acidophilic chemolithotrophic bacteria that have been isolated from the waste dumps by fuel-energy complex of Ukraine // Biol. Stud. 2018. Vol. 12. N 3-4. P. 3-16. https://doi.org/10.30970/sbi.1203.570

Bonnefoy V., Holmes D. S. Genomic insights into microbial iron oxidantion and iron uptake strategies in extremely acidic environments // Environ. Microbiol. 2012. Vol. 14. N 7. P. 1597−1611. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2011.02626.x

Chen Hong, Yang Bo, Chen Xin-Hua. Identification and characterization of four strains of Acidithiobacillus ferrooxidans isolated from different sites in China // Microbiol. Res. 2009. Vol. 164. N 6. P. 613-623. https://doi.org/10.1016/j.micres.2007.09.002

Huey B., Hall J. Hypervariable DNA fingerprinting in Escherichia coli: minisatellite probe from bacteriophage M13. // J. Bacteriol. 1989. Vol. 171. N 5. P. 2528-2532. https://doi.org/10.1128/JB.171.5.2528-2532.1989

Kanaeva Z. K., Bulaev A. G., Kanaev A. T., Kondrat'eva T. F. Physiological properties of Acidithiobacillus ferrooxidans strains isolated from sulfide ore deposits in Kazakhstan // Microbiol. 2015. Vol. 84. N 3. P. 370-376. https://doi.org/10.1134/S0026261715030091

Karavaiko G. I., Turova T. P., Kondrateva T. F. et al. Phylogenetic heterogeneity of the species Acidithiobacillus ferrooxidians // J. Syst. Evol. Microbiol. 2003. Vol. 53. P. 113-119. https://doi.org/10.1099/ijs.0.02319-0

Kuzmishyna S., Hnatush S., Moroz O. et al. Microbiota of Chervonograd Mining Region // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. біол. 2014. Вип. 67. С. 234-242.

Liu Qian, Zhou Hong-bo, Yang Bo, Chen Xin-hua. Phenotypic and genetic characterization of a novel strain of Acidithiobacillus ferrooxidans (AF2) // J. Cent. South Univ. T. 2011. Vol. 18. N 2. P. 386−391. https://doi.org/10.1007/s11771-011-0708-4

Mohapatra D. R., Gould W. D., Dinardo O., Koren D. W. Tracking the prokaryotic diversity in acid mine drainage-contaminated environments: A review of molecular methods // Mine­rals Engineering. 2011. Vol. 24. N 8. P. 709−718. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2011.03.012

Ni Yong-Qing, He Kai-Yu, Bao Jing-Ting, Yang Yuan. Genomic and phenotypic heterogeneity of Acidithiobacillus spp. strains isolated from diverse habitats in China// FEMS Microbiol Ecol. 2008. Vol. 64. P. 248-259. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2008.00457.x

Prillinger H., Molnґar O., Eliskases-Lechner F., Lopandic K. Phenotypic and genotypic identification of yeasts from cheese// Antonie van Leeuwenhoek. 1999. N 75. P. 267-283 https://doi.org/10.1023/A:1001889917533

Rawlings D. E. The molecular genetics of Thiobacillus ferrooxidans and other mesophilic, acidophilic, chemolithotrophic, iron- or sulfur-oxidizing bacteria // Hydrometallurgy. 2001. Vol. 59. P. 187-201. https://doi.org/10.1016/S0304-386X(00)00182-1

Reginensi S. M., Gonzalez M. J., Olivera J. A. et al. RAPD-based screening for spore-for­ming bacterial populations in Uruguayan commercial powdered milk // Int. J. Food Microbiol. 2011. Vol. 148. N 1. P. 36−41. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2011.04.020

Tamura K., Stecher G., Peterson D., Filipski A., Kumar S. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 6.0. // Mol. Biol. Evol. 2013. Vol. 30. P. 2725-2729. https://doi.org/10.1093/molbev/mst197

Valdйs J., Pedroso I., Quatrini R., Dodson R. J. et al. Acidithiobacillus ferrooxidans metabolism: from genome sequence to industrial applications // BMC Genomics. 2008. Vol. 9. P. 579-597. https://doi.org/10.1186/1471-2164-9-597

Venturi M., Guerrini S., Granchi L., Vincenzini M. Typing of Lactobacillus sanfranciscensis isolates from traditional sourdoughs by combining conventional and multiplex RAPD-PCR profile // Int. J. Food Microbiol. 2012. Vol. 156. N 2. P. 122−126. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2012.03.011

Waltenbury D. R., Leduc L. G., Ferroni G. D. The use of RAPD genomic fingerprinting to study relatedness in strains of Acidithiobacillus ferrooxidans // J. Microbiological. 2005. Vol. 65. N 1. P. 103-112. https://doi.org/10.1016/j.mimet.2005.02.003

Wu Xue-ling, Liu Li-li, Zhang Zhen-zhen, Deng Fan-fan. Molecular characterization of Acidithiobacillus ferrooxidans strains isolated from different environments by three PCR-based methods // J. Cent. South Univ. 2015. Vol. 22. P. 455−465. https://doi.org/10.1007/s11771-015-2543-5




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2020.82.06

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Bookmark and Share