Desulfosporosinus shakirovi sp. nov., сульфатвосстанавливающая бактерия, способная к биодеградации углеводородов нефти

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Из донных отложений северной части Японского моря выделена новая сульфатвосстанавливающая бактерия (штамм SRJS8Т), обладающая способностью к биодеградации углеводородов нефти. Изолят был представлен грамположительными подвижными одиночными спорообразующими палочками размером 0.4–0.5 × 2.0–5.0 мкм, рос в диапазоне температуры 6–30°С (оптимум 25°С), рН 6.3–7.7 (оптимум 7.3) и концентрации NaCl от 0 до 20 г/л (оптимум 2 г/л). Штамм SRJS8Т использовал бутанол, глицерин, метанол, этанол, бутират, лактат, пируват, формиат, дрожжевой экстракт, Н2/СО2, сырую нефть в качестве доноров электронов и источника углерода в присутствии сульфата. В качестве акцепторов электронов штамм использовал сульфат, сульфит, тиосульфат, элементную серу, фумарат и Fe(III), но не нитрат, арсенат и ДМСО. Штамм SRJS8Т был способен сбраживать лактат и пируват, но не дрожжевой экстракт в отсутствие сульфата. Ближайшим родственником штамма SRJS8Т с 98.49% сходства последовательностей гена 16S рРНК является Desulfosporosinus lacus STP12T. У штамма SRJS8Т секвенирован геном размером 5.43 Mб. ДНК–ДНК гомология геномов штамма SRJS8Т и D. lacus STP12T составила 57.4%, а значение ANI – 93.69%. Содержание Г + Ц в ДНК – 42.08%. На основании полученных данных штамм SRJS8Т (=VKM В-3489Т =JCM 39189Т) отнесен к новому виду рода Desulfosporosinus, для которого предложено название Desulfosporosinus shakirovi sp. nov.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. И. Еськова

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: alena-esya@mail.ru
Россия, 690041, Владивосток

Я. В. Рыжманова

ФГБУН “Федеральный исследовательский центр “Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук”

Email: alena-esya@mail.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук

Россия, 142290, Московская область, Пущино

В. Э. Трубицын

ФГБУН “Федеральный исследовательский центр “Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук”

Email: alena-esya@mail.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук

Россия, 142290, Московская область, Пущино

Н. С. Полоник

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН

Email: alena-esya@mail.ru
Россия, 690041, Владивосток

А. Л. Пономарева

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН

Email: alena-esya@mail.ru
Россия, 690041, Владивосток

В. А. Щербакова

ФГБУН “Федеральный исследовательский центр “Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук”

Email: alena-esya@mail.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук

Россия, 142290, Московская область, Пущино

Список литературы

  1. Валитов М. Г., Шакиров Р. Б., Ли Н. С., Яцук А. В., Прошкина З. Н., Аксентов К. И., Максеев Д. С., Швалов Д. А., Пономарева А. Л., Бовсун М. А., Сьедин В. Т., Легкодимов А. А., Саломатин А. С. Комплексные геолого-геофизические исследования северной части Японского моря (2017–2019 гг.) // Технические проблемы освоения Мирового океана. 2019. № 8. С. 257–261.
  2. Abu Laban N., Tan B., Dao A., Fogh J. Draft genome sequence of uncultivated Desulfosporosinus sp. strain Tol-M, obtained by stable isotope probing using [C613] toluene // Genome Announc. 2015. V. 3. Art. e01422-14. https://doi.org/10.1128%2FgenomeA.01422-14
  3. Aeckersberg F., Bak F., Widdel F. Anaerobic oxidation of saturated hydrocarbons to CO2 by a new type of sulfate-reducing bacterium // Arch. Microbiol. 1991. V. 156. P. 5–14.
  4. Bale S. J., Goodman K., Rochelle P. A., Marchesi J. R., Fry J. C., Weightman A. J., Parkes R. J. Desulfovibrio profundus sp. nov., a novel barophilic sulfate-reducing bacterium from deep sediment layers in the Japan sea // Int. J. Syst. Bacteriol. 1997. V. 47. P. 515–521. https://doi.org/10.1099/00207713-47-2-515
  5. Barnes S. P., Bradbrook S. D., Cragg B. A., Marchesi J. R., Weightman A. J., Fry J. C., Parkes R. J. Isolation of sulfate-reducing bacteria from deep sediment layers of the Pacific Ocean // Geomicrobiol. J. 1998. V. 15. P. 67–83.
  6. Bastin E. S., Greer F. E., Merritt C. A., Moulton G. The presence of sulphate reducing bacteria in oil field waters // Science. 1926. V. 63. P. 21–24.
  7. Bian X.-Yu., Mbadinga S. M., Liu Y.-F., Ye R. Q., Gu J.-D., Mu B.-Zh. Insights into the anaerobic biodegradation pathway of n-alkanes in oil reservoirs by detection of signature metabolites // Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 1–12. https://doi.org/10.1038%2Fsrep09801
  8. Chen S. C., Musat N., Lechtenfeld O. J., Paschke H., Schmidt M., Said N., Popp D., Calabrese F., Stryhanyuk H., Jaekel U., Zhu Y. G. Anaerobic oxidation of ethane by archaea from a marine hydrocarbon seep // Nature. 2019. V. 568. P. 108–111. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1063-0
  9. Cline J. D. Spectrophotometric determination of hydrogen sulfide in natural waters // Limnol. Oceanogr. 1969. V. 14. P. 454–458. https://doi.org/10.4319/lo.1969.14.3.0454
  10. Cochrane W. J., Jones P. S., Sanders P. F., Holt D. M., Mosley M. J. Studies on the thermophilic sulfate-reducing bacteria from a souring North Sea oil field / Proceedings of the Society of Petroleum Engineers, European Petroleum Conference, London, UK. 1988. P. 301–316. https://doi.org/10.2118/18368-MS
  11. Collins M. D. Analysis of isoprenoid quinones // Methods Microbiol. / Ed. G. Gottschalk. New York: Academic Press, 1985. V. 18. P. 329–366.
  12. Cravo-Laureau C., Matheron R., Cayol J. L., Joulian C., Hirschler-Réa A. Desulfatibacillum aliphaticivorans gen. nov., sp nov., an n-alkane- and n-alkene-degrading, sulfate-reducing bacterium // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2004. V. 54. P. 77–83. https://doi.org/10.1099/ijs.0.02717-0
  13. Cravo-Laureau C., Labat C., Joulian C., Matheron R., Hirschler-Réa A. Desulfatiferula olefinivorans gen. nov., sp. nov., a long-chain n-alkene-degrading, sulfate-reducing bacterium // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2007. V. 57. P. 2699–2702. https://doi.org/10.1099/ijs.0.65240-0
  14. Davidova I. A., Duncan K. E., Choi O. K., Suflita J. M. Desulfoglaeba alkanexedens gen. nov., sp. nov., an n-alkane-degrading, sulfate-reducing bacterium // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2006. V. 56. P. 2737–2742. https://doi.org/10.1099/ijs.0.64398-0
  15. Inagaki F., Suzuki M., Takai K., Oida H., Sakamoto T., Aoki K., Nealson K. H., Horikoshi K. Microbial communities associated with geological horizons in coastal subseafloor sediments from the Sea of Okhotsk // Appl. Environ. Microbiol. 2003. V. 69. P. 7224–7235. https://doi.org/10.1128%2FAEM.69.12.7224-7235.2003
  16. Hahn C. J., Laso-Pérez R., Vulcano F., Vaziourakis K. M., Stokke R., Steen I. H., Teske A., Boetius A., Liebeke M., Amann R., Knittel K. “Candidatus Ethanoperedens,” a thermophilic genus of archaea mediating the anaerobic oxidation of ethane // MBio. 2020. V. 11. Art. e00600-20. https://doi.org/10.1128/mbio.00600-20
  17. Heider J., Szaleniec M., Martins B. M., Seyhan D., Buckel W., Golding B. T. Structure and function of benzylsuccinate synthase and related fumarate-adding glycyl radical enzymes // J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 2016. V. 26. P. 29–44. https://doi.org/10.1159/000441656
  18. Jørgensen B. B., Findlay A. J., Pellerin A. The biogeochemical sulfur cycle of marine sediments // Front. Microbiol. 2019. V. 10. Art. 849. https://doi: 10.3389/fmicb.2019.00849
  19. Kniemeyer O., Musat F., Sievert S. M., Knittel K., Wilkes H., Blumenberg M., Michaelis M., Classen A., Bolm C., Joye S.-B., Widdel F. Anaerobic oxidation of short-chain hydrocarbons by marine sulphate-reducing bacteria // Nature. 2007. V. 449. P. 898–901. https://doi.org/10.1038/nature06200
  20. Laso-Perez R., Wegener G., Knittel K., Widdel F., Harding K. J., Krukenberg V., Meier D. V., Richter M., Tegetmeyer H. E., Riedel D., Richnow H. H., Adrian L., Reemtsma T., Lechtenfeld O. J., Musat F. Thermophilic archaea activate butane via alkyl-coenzyme M formation // Nature. 2016. V. 539. P. 396–401. https://doi.org/10.1038/nature20152
  21. Leu J. Y., McGovern-Traa C.P., Porter A. J., Hamilton W. A. The same species of sulphate-reducing Desulfomicrobium occur in different oil field environments in the North Sea // Lett. Appl. Microbiol. 1999. V. 29. P. 246–252. https://doi.org/10.1046/j.1365-2672.1999.00628.x
  22. Lovley D. R., Phillips E. J.P. Organic matter mineralization with reduction of ferric iron in anaerobic sediments // Appl. Environ. Microbiol. 1986. V. 51. P. 683–689. https://doi.org/10.1128%2Faem.51.4.683-689.1986
  23. Murray R., Doetsch R., Robinow C. Methods for general and molecular bacteriology // Eds. Gerhardt P., Murray R. G.E., Wood W. A., Kreig N. R. Washington DC: American Society for Microbiology, 1994. P. 791.
  24. Pilloni G., von Netzer F., Engel M., Lueders T. Electron acceptor-dependent identification of key anaerobic toluene degraders at a tar-oil-contaminated aquifer by Pyro-SIP // FEMS Microbiol. Ecol. 2011. V. 78. P. 165–175. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2011.01083.x
  25. Ramamoorthy S., Sass H., Langner H., Schumann P., Kroppenstedt R. M., Spring S., Overmann J., Rosenzweig R. F. Desulfosporosinus lacus sp. nov., a sulfate-reducing bacterium isolated from pristine freshwater lake sediments // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2006. V. 56. P. 2729–2736. https://doi.org/10.1099/ijs.0.63610-0
  26. Revsbech N. P., Jørgensen B. B., Blackburn T. H. Oxygen in the sea bottom measured with a microelectrode // Science. V. 207. P. 1355–1356. https://doi.org/10.1126/science.207.4437.1355
  27. Richter M., Rosselló-Móra R. Shifting the genomic gold standard for the prokaryotic species definition // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009. V. 106. P. 19126–19131. https://doi.org/10.1073/pnas.0906412106
  28. Shakirov R. B., Valitov M. G., Obzhirov A. I., Mishukov V. F., Yatsuk A. V., Syrbu N. S., Mishukova O. V. Methane anomalies, its flux on the sea-atmosphere interface and their relations to the geological structure of the South-Tatar sedimentary basin (Tatar Strait, the Sea of Japan) // Mar. Geophys. Res. 2019. V. 40. P. 581–600. https://doi.org/10.1007/s11001-019-09389-3
  29. Shou L. B., Liu Y. F., Zhou J., Liu Z. L., Zhou L., Liu J. F., Yang S. Z., Gu J. D., Mu B. Z. New evidence for a hydroxylation pathway for anaerobic alkane degradation supported by analyses of functional genes and signature metabolites in oil reservoirs // AMB Express. 2021. V. 11. P. 1–10. https://doi.org/10.1186/s13568-020-01174-5
  30. Spring S., Rosenzweig F. The genera Desulfitobacterium and Desulfosporosinus: taxonomy // The Prokaryotes. 2006. V. 4. P. 771–786. http://dx.doi.org/10.1007/0-387-30744-3_24
  31. Sun W., Sun X., Cupples A. M. Identification of Desulfosporosinus as toluene-assimilating microorganisms from a methanogenic consortium // Int. Biodeterior. Biodegr. 2014. V. 88. P. 13–19. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2013.11.014
  32. Vandieken V., Niemann H., Engelen B., Cypionka H. Marinisporobacter balticus gen. nov., sp. nov., Desulfosporosinus nitroreducens sp. noV. and Desulfosporosinus fructosivorans sp. nov., new spore-forming bacteria isolated from subsurface sediments of the Baltic Sea // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2017. V. 67. P. 1887–1893. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.001883
  33. Zeng Y., Zou Y., Chen B., Grebmeier J. M., Li H., Yo Yu, Zheng T. Phylogenetic diversity of sediment bacteria in the northern Bering // Polar Biol. 2011. V. 34. P. 907–919. http://dx.doi.org/10.1007/s00300-010-0947-0
  34. Zeng Y.-X., Yu Y., Li H.-R., Luo W. Prokaryotic community composition in Arctic Kongsfjorden and Sub-Arctic northern Bering Sea sediments as revealed by 454 pyrosequencing // Front. Microbiol. 2017. V. 8. Art. 2498. https://doi.org/10.3389%2Ffmicb.2017.02498

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. СЭМ микрофотография клеток штамма SRJS8Т.

Скачать (277KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дендрограммы СВБ рода Desulfosporosinus, построенные на основе анализа нуклеотидных последовательностей гена 16S рРНК, 1340 н.о. (a); 49 групп ортологичных генов (б).

Скачать (575KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Биодеградация углеводородов нефти штаммами SRJS8Т и D. lacus STP12T.

Скачать (297KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Филогенетическая дендрограмма, показывающая принадлежность аминокислотных последовательностей MasD/AssA и BssA известных деструкторов н-алканов (используемые субстраты указаны в круглых скобках) к штаммам SRJS8Т и D. lacus STP12T (другие представители рода Desulfosporosinus не показаны). BssA – бензилсукцинатсинтазa; MasD/AssA – (метил)алкил-сукцинатсинтазы; PflD/PflE – субъединицы пируватформиатлиазы. Масштабная линейка показывает 5% предполагаемого расхождения последовательностей. Номер аминокислотной последовательности кодируемого белка представлен в квадратных скобках.

Скачать (351KB)
Метаданные
6. Дополнительные материалы
Скачать (67KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025