ВИДІЛЕННЯ АКТИНОБАКТЕРІЙ З ФЕРОСФЕРИ ҐРУНТУ ТА ЇХ ІДЕНТИФІКАЦІЯ

Анотація

ABSTRACT

Actinobacteria is one of the bacterial groups important in terms of biofilm formation. Among them, representatives of Streptomyces sporoactinobacteria, some of the most active soil ammonifying bacteria, deserve attention. It is known that ammonifying bacteria are involved in microbially induced corrosion in the first stages of biofilm formation and form ammonia – a corrosion-dangerous metabolite. However, their diversity in soil ferrosphere remains poorly understood. The purpose of the work is the isolation of an actinobacterium strain from the soil ferrosphere and its identification.

The work was carried out by conventional methods: general biological (preparation of mounts "crushed drop", stained smears, microscopy), microbiological (preparation of medium for the cultivation of bacteria, the method of ten-fold dilutions, Koch’s method, seeding microorganisms in a liquid and agar medium, methods of staining of cells of bacteria and their structures (staining with fuchsin, methylene blue, Gram staining method in Kalina’s modification), methods of determining physiological and biochemical properties (tests for catalase, oxidase, utilization of citrate, casein, fats, starch, urea, formation of indole, ammonia, hydrogen sulfide, MRVP-test, relation to oxygen and temperature), molecular-genetic (isolation of DNA from bacterial cells, polymerase chain reaction with primers for 16S rRNA gene, 16S rRNA gene sequencing, horizontal agarose gel electrophoresis, phylogenetic analysis using GenBank database and MEGA 6.0 computer program).

Scientific novelty – from the soil ferrosphere is isolated a strain of actinobacteria, which by the complex of microbiological, physiological and biochemical properties and based on the sequence of the 16S rRNA gene fragment (according to the results of phylogenetic analysis) is classified as Streptomyces canus. It develops and expands the understanding of the diversity of corrosive bacteria and a set of test cultures for the study of microbial-induced corrosion processes.

Conclusions – according to a number of microbiological, physiological, biochemical and genetic characteristics, the NUChC F2 strain is classified as Streptomyces and identified as Streptomyces canus. The nucleotide sequences of the 16S rRNA gene were registered in the GenBank database as Streptomyces сanus MG924748 and MG924855. The isolated strain is ammonifying, thus potentially corrosion-active, and can be used in the study of microbial-induced corrosion processes. According to the level of biosafety, bacteria of the S. canus species belong to the 1st risk group (according to the German Technical Rules for biological agents) and are safe for human health.

АНОТАЦІЯ

Однією з бактеріальних груп, важливих з точки зору формування біоплівки, є актинобактерії. Серед них на увагу заслуговують представники спороактинобактерій роду Streptomyces – одні з   найбільш  активних  амоніфікувальних бактерій ґрунту. Відомо, що амоніфікувальні бактерії беруть участь у мікробно індукованій корозії на перших етапах формування біоплівки та утворюють амоніак – корозійно небезпечний метаболіт. Проте їх різноманіття у феросфері ґрунту залишається недостатньо вивченим. Мета роботи – виділення штаму актинобактерій з феросфери ґрунту та його ідентифікація.

Роботу здійснювали загальноприйнятими методами: загальнобіологічними (виготовлення препаратів «роздавлена крапля», препаратів-мазків, мікроскопування), мікробіологічними (приготування середовищ для вирощування бактерій, метод граничних десятикратних розведень, метод Коха, посів у рідке середовище, посів на щільне середовище, морфологічний аналіз колоній мікроорганізмів, методи фарбування клітин бактерій та їх структур (фарбування фуксином, метиленовим синім, за Грамом у модифікації Калини), методи визначення фізіолого-біохімічних властивостей (тести на каталазу, оксидазу, утилізацію цитрату, казеїну, жирів, крохмалю, сечовини, утворення індолу, амоніаку, сірководню, MRVP-тест, відношення до кисню та температури), молекулярно-генетичними (виділення ДНК з клітин бактерій, полімеразна ланцюгова реакція з праймерами до гена 16S рРНК, секвенування гена 16S рРНК, електрофорез у горизонтальному агарозному гелі, філогенетичний аналіз з використанням бази даних GenBank та комп’ютерної програми MEGA 6.0).

Наукова новизна – з феросфери ґрунту виділено штам актинобактерій, який за комплексом мікробіологічних ознак, фізіолого-біохімічних властивостей та на основі сиквенсу фрагмента гена 16S рРНК (за результатами філогенетичного аналізу) віднесено до виду Streptomyces canus, що розвиває й розширює уявлення про різноманіття корозійно активних бактерій та набір тест-культур для дослідження процесів мікробно індукованої корозії.

Висновки – за рядом мікробіологічних, фізіолого-біохімічних та генетичних ознак штам NUChC F2 віднесено до роду Streptomyces та ідентифіковано як Streptomyces canus. Нуклеотидні послідовності гена 16S рРНК зареєстровано у базі даних GenBank як Streptomyces сanus MG924748 та MG924855. Виділений штам амоніфікувальний, отже потенційно корозійно активний, і може бути використаний при дослідженні процесів мікробно індукованої корозії. За рівнем біобезпеки бактерії виду Streptomyces canus відносяться до 1-ї групи ризику (за Німецькими Технічними Правилами для біологічних агентів) і безпечні для здоров’я людини.