Описание новых штаммов и особенности ультратонкого строения клеток пурпурной серной бактерии Thiorhodospira sibirica

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучены свойства четырех штаммов алкалофильной галотолерантной пурпурной серной бактерии Thiorhodospira sibirica, выделенных из степных содовых озер (минерализация 7–35 г/л; рН 9.0–9.8), расположенных в Забайкальском крае и Республике Бурятия (Россия) и северо-восточной Монголии. Все исследованные штаммы имели характерные для Trs. sibirica морфо-физиологические свойства: уникальный спектр поглощения пигментов in vivo, имеющий четыре максимума поглощения бактериохлорофилла а в ближней инфракрасной области, и необычно расположенные фотосинтетические мембраны ламмелярного типа. Бактерии всех исследованных штаммов, как и типовой штамм A12T (= ATCC 700588T), в качестве промежуточного продукта окисления сульфида образовывали элементную серу, глобулы которой имели внутриклеточную локализацию, а не внеклеточную, как у других Ectothiorhodospiraceae. На примере типового штамма на ультратонких срезах было показано внутриклеточное расположение глобул элементной серы с помощью специфической реакции с нитратом серебра. Все исследованные штаммы имели 93–95% сходства по результатам ДНК–ДНК гибридизации или 98.55–98.61% сходства последовательностей гена 16S рРНК с Trs. sibirica A12T (= ATCC 700588T), что подтверждает их принадлежности к виду Trs. sibirica.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. А. Брянцева

Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского, Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: bryantseva@mail.ru
Россия, Москва, 119071

Список литературы

  1. Брянцева И. A., Турова Т. П., Ковалева О. Л., Кострикина Н. А., Горленко В. М. Новая крупная алкалофильная пурпурная серобактерия Ectothiorhodospira magna sp. nov. // Микробиология. 2010. Т. 79. С. 782–792.
  2. Bryantseva I. A., Tourova T. P., Kovaleva O. L., Kostrikina N. A., Gorlenko V. M. Ectothiorhodospira magna sp. nov., a new large alkaliphilic purple sulfur bacterium // Microbiology (Moscow). 2010. V. 79. P. 780–790. https://doi.org/10.1134/S002626171006010X
  3. Гениатулин Р. Ф. (гл. ред.). Малая энциклопедия Забайкалья: Природное наследие, Новосибирск: Наука, 2009. 698 с.
  4. Geniatulin R. F. (ed.). Small Encyclopedia of Transbaikalia: Natural Heritage, Novosibirsk: Nauka, 2009. 698 p.
  5. Горленко В. М., Брянцева И. А., Пантелеева Е. Е., Турова Т. П., Колганова Т. В., Махнева З. К., Москаленко А. А. Еctothiorhodosinus mongolicum gen. nov., sp. nov. – новая пурпурная серная бактерия из содового озера Монголии // Микробиология. 2004. Т. 73. C. 80–88.
  6. Gorlenko V. M., Bryantseva I. A., Panteleeva E. E., Tourova T. P., Kolganova T. V., Makhneva Z. K., Moskalenko A. A. Ectothiorhodosinus mongolicum gen. nov., sp. nov., a new purple bacterium from a soda lake in Mongolia // Microbiology (Moscow). 2004. V. 73. P. 66–73. https://doi.org/10.1023/B:MICI.0000016371.80123.45
  7. Заварзин Г. А. Эпиконтинентальные содовые водоемы как предполагаемые реликтовые биотопы формирования наземной биоты // Микробиология. 1993. Т. 62. С. 789–800.
  8. Zavarzin G. A. Epicontinental alkaline water bodies as relict biotopes for the development of terrestrial biota // Microbiology (Moscow). 1993. V. 62. P. 473–479.
  9. Захарюк А. Г., Абидуева Е. Ю., Ульзетуева И. Д., Намсараев Б. Б. Гидрохомическая и микробиологическая характеристика минеральных озер Нухэ-Нур восточное и Нухэ-Нур западное (Забайкалье) // Вестн. Бурятского гос. Ун-та. 2011. № 4. С. 168–171.
  10. Намсараев Б. Б. (ред.). Солоноватые и соленые озера Забайкалья: гидрохимия, биология, Улан-Удэ: Изд-во Бурят. гос. ун-та, 2009, 340 с.
  11. Namsaraev B. B. (ed.). Saltish and salt lakes of Zabaikalie: hydrochemistry, biology. Publishing House of Buryat State University, 2009, Ulan-Ude. 340 p.
  12. Резников A. A., Mуликовская E. П., Соколов И. Ю. Методы анализа природных вод. М.: Недра, 1970. 118 с.
  13. Reznikov A. A., Mulikovskaya E. P., Sokolov I.Yu. Methods for natural water analysis. M.: Nedra, 1970. 118 p.
  14. Турова Т. П., Ковалева О. Л., Бумажкин Б. К., Патутина Е. О., Кузнецов Б. Б., Брянцева И. А., Горленко В. М., Сорокин Д. Ю. Использование генов рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы-оксигеназы в качестве молекулярного маркера для оценки разнообразия автотрофных микробных сообществ поверхностных слоев осадков соленых и содовых озер Кулундинской степи // Микробиология. 2011. Т. 80. С. 803–817.
  15. Tourova T. P., Kovaleva O. L., Bumazhkin B. K., Patutina E. O., Kuznetsov B. B., Bryantseva I. A., Gorlenko V. M., Sorokin D.Yu. Application of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase genes as molecular markers for assessment of the diversity of autotrophic microbial communities inhabiting the upper sediment horizons of the saline and soda lakes of the Kulunda Steppe // Microbiology (Moscow). 2011. V. 80. P. 812–825. https://doi.org/10.1134/S0026261711060221
  16. Asao M., Pinkart H. C., Madigan M. T. Diversity of extremophilic purple phototrophic bacteria in Soap Lake, a Central Washington (USA) Soda Lake // Environ. Microbiol. 2011. V. 13. P. 2146–2157. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2011.02449.x
  17. Brune D. C. Isolation and characterization of sulfur globule proteins from Chromatium vinosum and Thiocapsa roseopersicina // Arch. Microbiol. 1995. V. 163. P. 391–399.
  18. Bryantseva I., Gorlenko V. M., Kompantseva E. I., Imhoff J. F., Süling J., Mityushina L. Thiorhodospira sibirica gen. nov., sp. nov., a new alkaliphilic purple sulfur bacterium from a Siberian soda lake // Int. J. Syst. Bacteriol. 1999. V. 49. P. 697–703. https://doi.org/10.1099/00207713-49-2-697
  19. Bryantseva I. A., Gorlenko V. M., Kompantseva E. I., Tоurova T. P., Kuznetsov B. B., Osipov G. A., Alkaliphilic heliobacterium Heliorestis baculata sp. nov. and emended description of the genus Heliorestis // Arch. Microbiol. 2000. V. 174. P. 283–291. https://doi.org/10.1007/s002030000204
  20. Burganskaya E. I., Bryantseva I. A., Gaisin V. A., Grouzdev D. S., Rysina M. S., Barkhutova D. D., Baslerov R. V., Gorlenko V. M., Kuznetsov B. B. Benthic phototrophic community from Kiran soda lake, south-eastern Siberia // Extremophiles. 2018. V. 22. P. 211–220. https://doi.org/10.1007/s00792-017-0989-0
  21. Dahl C. Sulfur metabolism in phototrophic bacteria // Modern topics in the phototrophic Prokaryotes / Ed. Hallenbeck P. C. Springer: Cham., 2017. P. 27–66. https://doi.org/10.1007/978-3-319-51365-2_2
  22. De Lay J., Cattoir H., Reynaerts A. The quantitative measurement of DNADNA hybridization from renaturation rates // Eur. J. Biochem. 1970. V. 12. P. 133–142.
  23. Dodgson K. S. Determination of inorganic sulphate in studies on the enzymatic and nonenzymatic hydrolysis of carbohydrate and other sulphate esters // Biochem. J. 1961. V. 78. P. 312–329.
  24. Imhoff J. F. Order I. Chromatiales ord. nov. // Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology / Eds. Brenner D. J., Krieg N. R., Staley J. T., Garrity G. M. New York, NY, USA: Springer, 2005a. V. 2. Part B. P. 1–3.
  25. Imhoff J. F. Genus XXIII Thiospirillum // Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology / Eds. Brenner D. J., Krieg N. R., Staley J. T., Garrity G. M. New York, NY, USA: Springer, 2005a. V. 2. Part B. P. 39–40.
  26. Imhoff J. F. Anoxygenic phototrophic bacteria from extreme environments // Modern topics in the phototrophic Prokaryotes / Ed. Hallenbeck P. Springer, Cham: 2017. P. 427–480. https://doi.org/10.1007/978-3-319-46261-5_13
  27. Imhoff J. F., Kyndt J. A., Meyer T. E. Genomic comparison, phylogeny and taxonomic reevaluation of the Ectothiorhodospiraceae and description of Halorhodospiraceae fam. nov. and Halochlorospira gen. nov. // Microorganisms. 2022. V. 10. Art. 295. https://doi.org/10.3390/microorganisms10020295
  28. Frigaard N. U., Dahl C. Sulfur metabolism in phototrophic sulfur bacteria // Adv. Microb. Physiol. 2009. V. 54. P. 103–200. https://doi.org/10.1016/S0065-2911(08)00002-7
  29. Marmur J. A procedure for the isolation of deoxyribonucleic acid from microorganisms // J. Mol. Biol. 1961. V. 3. P. 208–218.
  30. Oren A. The Family Ectothiorhodospiraceae // The Prokaryotes / Eds. Rosenberg E., DeLong E.F., Lory S., Stackebrandt E., Thompson F. Springer: Berlin, Heidelberg, 2014. P. 199–222. https://doi.org/10.1007/978-3-642-38922-1_248
  31. Owen R. J., Hill L. R., Lapage S. P. Determination of DNA base composition from melting profiles in dilute buffers // Biopolimers. 1969. V. 7. P. 503–516.
  32. Pattaragulwanit K., Brune D. C., Trüper H. G., Dahl C. Molecular genetic evidence for extracytoplasmic localization of sulfur globules in Chromatium vinosum // Arch. Microbiol. 1998. V. 169. P. 434–444.
  33. Reynolds E. S. The use of lead citrate at high pH as an electron opaque stain in electron microscopy // J. Cell Biol. 1963. V. 17. P. 208–218. https://doi.org/10.1083/jcb.17.1.208
  34. Ryter A., Kellenberger E., Birch-Andersen A., Maaløe O. Etude au microscope électronique des plasmes contenant de l’acide déoxyribonucléique 1 Les nucléoides des bactéries en croissance active // Z. Naturforsch. 1958. V. 13. P. 597–605. https://doi.org/10.1515/znb-1958-0908
  35. Scheminzky F., Klas Z., Job C. Über das Vorkommen von Thiobacterium bovista in Thermalwässern // Int. Revue ges. Hydrobiol. Hydrogr. 1972. V. 57. P. 801–813. https://doi.org/10.1002/iroh.19720570507
  36. Sidorova T. N., Makhneva Z. K., Puchkova N. N., Gorlenko V. M., Moskalenko A. A. Characteristics of photosynthetic apparatus of Thiocapsa strain BM3 containing okenone as the main carotenoid // Microbiology (Moscow). 1998. V. 67. P. 199–206.
  37. Sorokin D. Y., Gorlenko V. M., Namsaraev B. B., Namsaraev Z. B., Lysenko A. M., Eshinimaev B.Ts., Khmelenina V. N., Trotsenko Yu.A., Kuenen J. G. Prokaryotic communities of the north-eastern Mongolian soda lakes // Hydrobiologia. 2004. V. 522. P. 235–248. https://doi.org/10.1023/B:HYDR.0000029989.73279.e4
  38. Vlasova N. A., Tkachuk V. G., Tolstikhina N. I. (eds). Mineral water of South-East Siberia region. M.: Publishing House of Academy of Sciences of the USSR, 1962

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Морфология и ультратонкое строение Trs. sibirica штаммов В8-1 (а), А12ᵀ (б–ж) и BG35 (з): а – световой микроскоп, фазовый контраст; б–в – электронный микроскоп, целые клетки; г, ж–з – электронный микроскоп, ультратонкие срезы; д–е – электронный микроскоп, ультратонкие срезы, клетки обработаны AgNO₃; и–к – электронный микроскоп, ультратонкие срезы, клетки обработаны AgNO₃, Thioalkalicoccus limnaeus A26ᵀ. Масштаб: (а) – 10 мкм; (б–з) – 2 мкм; (и–к) – 0.5 мкм. Обозначения: КС – клеточная стенка; Л – ламеллярные фотосинтетические структуры; ПФ – полифосфаты; S – элементная сера; Ag₂S – сульфид серебра.

Скачать (302KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектр поглощения целых клеток (сплошная линия) и ацетон-метанолового экстракта (пунктирная линия) клеток разных штаммов Trs. sibirica.

Скачать (399KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние рН на рост бактерий Trs. sibirica BG35.

Скачать (31KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Влияние Na₂CO₃ и NaCl на рост бактерий Trs. sibirica BG35.

Скачать (58KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Филогенетическое положение штаммов Trs. sibirica среди фототрофных членов семейства Ectothiorhodospiraceae, основанное на сравнении последовательностей гена 16S рРНК. Последовательность Halorhodospira halophila DSM 244ᵀ включена в дерево в качестве внешней группы. Дерево построено с использованием алгоритма Neighbour-Joining. Bootstrap значения получены из 1000 bootstrap раундов (значения меньше 50 не показаны).

Скачать (131KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025