Штаммы-деструкторы хлорфеноксикислот гамма - подкласса протеобактерий

Известно, что прокариоты играют существенную роль в ассимиляции синтетических органических соединений.

Вместе с тем, обнаруживается недостаточное понимание участия представителей отдельных филогенетических групп бактерий в процессах конверсии стойких токсичных производных аромати- ческого ряда.

Указанное обстоятельство является сдерживающим фактором развития выгодных технологий рационального использования природных ресурсов.

Целью настоящей работы являлось выявление роли представителей гамма – подкласса протеобак-терий в конверсии хлорфеноксикислот.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Объектами исследования являлись культуры бактерий, выделенные из образцов микробных популяций почвенной биоты Северного промузла города Уфы.

Чистые культуры выделяли по методу Коха с небольшими модификациями [2, 4]. При идентификации изолятов использовал и 9-е издание руководства «Определитель бактерий Берджи» [3], а также применяли методы молекулярного типирования по последовательности 16S рРНК. Визуализацию микробных клеток осуществляли путем атомносиловой микроскопии на сканирующем зондовом микроскопе Solver PRO-M фирмы NT-MDT (Россия).

Рост культур производили в термостатированных установках УВМТ-12-250 при 115-120 об/мин. Анализ содержания хлорфеноксикислот в культуральной жидкости проводили согласно руководству «Методы определения микроколичеств пестицидов» [1].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

С применением селективных сред из образцов смешанных популяций почвенных микроорганизмов, подвергавшихся длительному воздействию факторов нефтехимического производства были выделены культуры деструкторов хлорфеноксикислот, включая, 4-хлорфеноксиуксусную (4-ХФУК), 2,4-дихлорфеноксиуксусную (2,4-Д) и 2,4,5-трихлорфеноксиуксусную (2,4,5-Т) кислоты.

Изоляты были идентифицированы согласно совокупности морфометрических, культуральноморфологических, физиолого-биохимических признаков, а также в соответствии с принципами молекулярного типирования по последовательности генов 16S рРНК как штаммы Agrobacterium tumefaciens 21SG, Brenneria salcis 38P, Citrobacter sp. 36 4CPA, Enterobacter asburia 33D, Pantoea agglomerans 36P, Pseudomonas fluorescens 39D, Raoultella planticola 33 4CPA, Stenotrophomonas sp. 33T и Xanthomonas sp. 33DCP.

Результаты таксономического определения вновь выделенных культур позволили увидеть, что в составе биоты техногенной экосистемы присутствовали деструкторы нескольких филогенетических групп протеобактерий, а именно, бактерий родов: Agrobacterium, Brenneria, Citrobacter, Enterobacter, Pantoea, Pseudomonas, Raoultella, Stenotrophomonas и x anthomonas .

В модельной системе проведен анализ деградации хлорфеноксикислот в условиях использования ксенобиотиков в качестве источников углерода и энергии (табл. 1).

Из данных таблицы 1 видно, что штаммы имеют различия в уровнях утилизации 4-ХФУК, 2,4-Д и 2,4,5-Т. Существенное снижение 4-ХФУК - до 90%, наблюдалось для культуры P. agglomerans 36Р.

Меньший уровень использования данного субстрата был обнаружен для Xanthomonas sp. 33DCP (примерно 78%) и P. fluorescens 39D (81%).

Штаммы P. fluorescens 39D и Stenotrophomonas sp. 33T утилизировали 82% – 88% 2,4-Д от начальной концентрации.

Наиболее активной по отношению к 2,4,5-Т являлась культура A. tumefaciens 21SG, утилизировавшая 82% субстрата. Высокий уровень конверсии 2,4,5-Т также показал Citrobacter sp. 36 4CPA (около 76%).

Проблемы прикладной экологии

Таблица 1 . Остаточное содержание субстратов в среде культивирования периодических культур вновь выделенных штаммов-деструкторов

Следует отметить, что ранее в исследованиях ряда авторов были описаны представители родов Citrobacter [8, 9] и Pseudomonas [5-7, 10], способные к деградации хлорированных производных феноксиуксусной кислоты.

Принимая во внимание то, что среди деструкторов не были описаны представители родов Agrobacterium, Brenneria, Enterobacter, Pantoea, Raoultella, Stenotrophomonas и Xanthomonas , следует сделать вывод о том, что на примере вновь выделенных культур были впервые обнаружены способности микроорганизмов указанных таксонов гамма-подкласса протеобактерий вовлекать хлорфеноксикислоты в обмен веществ и энергии.

Работа выполнена при поддержке гранта Президиума РАН «Биоразнообразие и динамика генофондов».