DOI: https://doi.org/10.18524/2307-4663.2019.1(45).159902

СТІЙКІСТЬ ДО ВАЖКИХ МЕТАЛІВ АЦИДОФІЛЬНИХ ХЕМОЛІТОТРОФНИХ БАКТЕРІЙ, ЩО ВИДИЛЕНІ З ТЕХНОГЕННОЇ СИРОВИНИ

І. А. Блайда, Т. В. Васильєва, Л. І. Слюсаренко, Н. Ю. Васильєва

Анотація


Мета. Визначення стійкості до йонів важких металів ацидофільних хемолітотрофних бактерій, що ізольовані з відвальних порід паливно-енергетичного комплексу України. Методи. Бактерії культивували на агаризованому середовищі Сильвермана-Лундгрема 9К у присутності йонів міді, цинку, нікелю, кобальту і кадмію в діапазоні концентрацій 0,5–12,0 г/дм3 з інтервалом 0,5 г/дм3 , йонів свинцю – в діапазоні 0,25–1,50 г/дм3 з інтервалом 0,05 г/дм3 , мезофільні бактерії культивували при 35,0 ± 0,2 ºС, помірно термофільні – при 50,0 ± 0,2 ºС протягом семи діб. Облік результатів здійснювали візуально, порівнюючи дослідні варіанти з контрольними; за контроль слугувало середовище 9К без йонів металів. Результати. Отримані результати свідчать про високий рівень резистентності ізольованих бактерій родів Acidithiobacillus і Sulfobacillus до різних йонів важких металів. Мінімальні пригнічувальні концентрації металів для вивчених штамів в кілька разів перевищували їх вміст у відвальних породах паливно-енергетичного комплексу. Встановлено ряд токсичності йонів металів по відношенню до виділених штамів: найбільш токсичним виявився йон Pb2+ (МІК для всіх штамів знаходилася в діапазоні 0,35–0,70 г/дм3 ), найменш токсичним – йон Cu2+ (МІК досягала 11,5 г/дм3 ). Визначено ряд стійкості ізольованих штамів ацидофільних хемолітотрофних бактерій родів Acidithiobacillus і Sulfobacillus по відношенню до йонів токсичних металів. Максимальною стійкістю володіли штами, ізольовані з відходів збагачення вугілля, мінімальною – штами, ізольовані з відходів спалювання вугілля, а також колекційний штам. Висновки. Виділені з техногенної сировини штами ацидофільних хемолітотрофних бактерій відносяться до полірезистентних, так як вони проявили високий рівень стійкості до широкого кола йонів важких металів в широкому діапазоні концентрацій. Резистентність штамів залежить від їх індивідуальних особливостей і джерел виділення. Виявлено міжвидові і внутрішньовидові відмінності штамів за резистентністю, що може бути пов'язано з різними чинниками фізіологічного і генетичного характеру.


Ключові слова


ацидофільні хемолітотрофні бактерії; відвальні продукти паливно-енергетичного комплексу; резистентність; йони важких металів

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Karpinets L, Lobachevska O, Baranov V, Diakiv S, Hnatush S. Total Content of Nitrogen and Heavy Metals in the Mosses Gametophyte and in Upper Layer of Technogenic Substrates of the Mine Dumps. Studia Biologica. 2017;11(1):101-8. (In Ukrainian). DOI: https://doi.org/10.30970/sbi.1101.521

Kushkevych I, Gnatush S, Gudz S. Vplyv vazhkyx metaliv na klityny mikroorganizmiv. Visnyk Lviv. un-tu. Seriya biologichna. 2007; 45: 3–28. (In Ukrainian).

Tashyrev AB, Rokitko PV, Levishko AS, Romanovskaya VA, Tashyreva AA. Ustoychivost k toksichnyim metallam hemoorganotrofnyih bakteriy, izolirovannyih iz antarkticheskih klifov. Mіkrobіol. Zhurn. 2012; 74(2): 3–7 (in Russian)

Tashirev AB, Rokitko PV, Suslova OS. Ustoychivost mikroorganizmov karstovyih polostey mushkarova yama i kuybyishevskaya k soedineniyam toksichnoy medi (II). Voda: Himiya i ekologiya. 2015; 1: 64–72. (in Russian)

Teplaya GA. Tyazhelyie metallyi kak faktor zagryazneniya okruzhayuschey sredyi. Obzor. Astrahanskiy vestnik ekologicheskogo obrazovaniya. 2013; 1(23): 182–192. (in Russian)

Ianieva OD. Mehanizmyi ustoychivosti bakteriy k ionam tyazhelyih metallov. Mіkrobіol. Zhurn. 2009; 71(6): 54–65. (in Russian)

Almarcegui RJ, Navarro CA, Paradela A, Albar JP et al. Response to copper of Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 23270 grown in elemental sulfur. Research in Microbiology. 2014; 165: 761–772. doi.org/10.1016/j.resmic.2014.07.005.

Baillet F, Magnin JP, Cheruy JP, Ozil P. Cadmium Tolerance and Uptake by a Thiobacillus Ferrooxidans Biomass, Environmental Technology. 1997; 18(6): 631–637. doi: 10.1080/09593331808616581.

Banerjee C. Genetics of metal resistance in acidophilic prokaryotes of acidic mine environments. Indian Journal of Experimental Biology. 2004; (42): 9–25. doi 10.1099/mic.0.037143-0

Blayda I, Vasylieva T, Sliusarenko L, Vasylieva N, Baranov V, Shuliakova S. Isolation and Study of the Main Properties of Acidophilic Chemolithotrophic Bacteria Isolated from the Waste Dumps of Fuel-energy Complex of Ukraine. Studia Biologica.2018; 12(3-4): 3-16. DOI: https://doi.org/10.30970/sbi.1203.570.

Boyer A, Magnin JP, Ozil P. Copper ion removal by Thiobacillus ferrooxidans biomass. Biotechnology Letters. 1998; 20(2): 87–190.

Gadd GM. Metals, minerals and microbes: geomicrobiology and bioremediation. Microbiology. 2010; 156: 609–643. DOI 10.1099/mic.0.037143-0

Kondratyeva TF, Muntyan LN, Karavaiko GI. Zinc- and arsenic-resistant strains of Thiobacillus ferrooxidans have increased copy numbers of chromosomal resistance genes. Microbiology. 1995; 141: 1157-1162. doi: 10.1099/13500872- 141-5-1157

Kuzmishyna S, Hnatush S, Moroz O, Karpinets L, Baranov V. Microbiota Of Chervonograd Mining Region. Visnyk of the Lviv University. Series BIology. 2014;67:234-42.

Natarajan KA, Sudeesha K, Ramananda GR. Stability of copper tolerance in Thiobacillus ferrooxidans. Antonie van Leeuwenhoek. 1994; 66: 303–306. doi:10.1007/BF00882764

Orellana LH, Jerez CA. A genomic island provides Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 additional copper resistance: a possible competitive advantage. Appl Microbiol Biotechnol. 2011;92(4): 761-767. doi: 10.1007/s00253- 011-3494-x

Tuovinen OH, Niemelä SI, Gyllenberg HG. Tolerance of Thiobacillus ferrooxidans to some metals. Antonie van Leeuwenhoek. 1971; 37(1): 489-496.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Карпінець Л., Лобачевська О., Баранов В., Дяків С., Гнатуш С. Вміст загального нітрогену і важких металів у гаметофіті мохів та поверхневому шарі техногенного субстрату шахтних відвалів // Біологічні Студії. – 2017. – Т. 11, № 1. – 101-108. DOI: https://doi.org/10.30970/sbi.1101.521

Кушкевич І., Гнатуш С., Гудзь С. Вплив важких металів на клітини мікроорганізмів // Вісник Львів. ун-ту. Серія біологічна. – 2007. – Т. 45. – С. 3–28.

Таширев А. Б., Рокитко П. В., Левишко А. С., Романовская В. А., Таширева. А. А. Устойчивость к токсичным металлам хемоорганотрофных бактерий, изолированных из антарктических клифов // Мікробіол. журн.– 2012. – Т. 74, № 2. – С. 3–7.

Таширев А. Б., Рокитко П. В., Суслова О. С. Устойчивость микроорганизмов карстовых полостей мушкарова яма и куйбышевская к соединениям токсичной меди (II) // Вода: Химия и экология. – 2015. – № 1. – С. 64–72.

Теплая Г. А. Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды. Обзор // Астраханский вестник экологического образования. – 2013. – Т. 1, № 23.– С. 182–192.

Янева О. Д. Механизмы устойчивости бактерий к ионам тяжелых металлов // Мікробіол. журн. – 2009. – Т. 71, № 6. – С. 54–65.

Almarcegui R. J., Navarro C. A., Paradela A., Albar J.P., et al. Response to copper of Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 23270 grown in elemental sulfur // Research in Microbiology. – 2014. – Vol. 165. – P. 761–772. doi.org/10.1016/j. resmic.2014.07.005.

Baillet F., Magnin J. P., Cheruy J. P., Ozil P. Cadmium Tolerance and Uptake by a Thiobacillus ferrooxidans Biomass // Environmental Technology. – 1997. – Vol. 18, № 6. – Р. 631–637. doi: 10.1080/09593331808616581.

Banerjee C. Genetics of metal resistance in acidophilic prokaryotes of acidic mine environments // Indian Journal of Experimental Biology. – 2004. – Vol. 42. – Р. 9–25. doi 10.1099/mic.0.037143-0

I. Blayda, T. Vasylieva, L. Sliusarenko, N. Vasylieva, V. Baranov, S. Shuliakova. Isolation and Study of the Main Properties of Acidophilic Chemolithotrophic Bacteria Isolated from the Waste Dumps of Fuel-energy Complex of Ukraine // Studia Biologica. – 2018. – V. 12, № 3–4. – С. 3–16. DOI: https://doi.org/10.30970/sbi.1203.570

Boyer A., Magnin J.-P., Ozil P. Copper ion removal by Thiobacillus ferrooxidans biomass // Biotechnology Letters. – 1998. – Vol. 20, № 2. – Р. 187– 190.

Gadd G. M. Metals, minerals and microbes: geomicrobiology and bioremediation // Microbiology. – 2010. – Vol. 156. – Р. 609–643. doi 10.1099/ mic.0.037143-0.

Kondratyeva F. Tamara, Muntyan N. Lyudmila, Karavaiko I. Grygory. Zinc- and arsenic-resistant strains of Thiobacillus ferrooxidans have increased copy numbers of chromosomal resistance genes // Microbiology. – 1995. – Vol. 141. – P. 1157–1162. doi: 10.1099/13500872-141-5-1157

Kuzmishyna S, Hnatush S, Moroz O, Karpinets L, Baranov V. Microbiota of Chervonograd Mining Region. Visnyk of the Lviv University. Series Biology. –2014. – Т. 67. – С. 234–242.

Natarajan K. A., Sudeesha K., Ramananda G. Rao. Stability of copper tolerance in Thiobacillus ferrooxidans // Antonie van Leeuwenhoek. – 1994. – Vol. 66. – Р. 303–306. doi:10.1007/BF00882764

Orellana L. H., Jerez C. A. A genomic island provides Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 additional copper resistance: a possible competitive advantage // Appl. Microbiol. Biotechnol.– 2011. – 92, № 4. – Р. 761–767. doi: 10.1007/s00253-011-3494-x

Tuovinen O. H., Niemelä S. I., Gyllenberg H. G. Tolerance of Thiobacillus ferrooxidans to some metals // Antonie van Leeuwenhoek. – 1971. – Vol. 37, № 1. – Р. 489–496. doi: 10.1007/BF02218519





Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2076-0558 (Print); 2307-4663 (Online)

DOI 10.18524/2307-4663