Стійкість мікроорганізмів чорноземного ґрунту до розчинних сполук міді
Анотація
Мета. Визначення стійкості мікроорганізмів чорноземного ґрунту України до дії токсичної міді(II). Методи. Вміст мідь-резистентних мікроорганізмів у чорноземі визначали підрахунком колоній на твердому поживному середовищі, що містило Cu(II). Стійкість мікроорганізмів визначали культивуванням у концентраційному градієнті Сu2+. Результати. Показано, що в чорноземному ґрунті наявні мікроорганізми, що стійкі до токсичної міді у надвисоких концентраціях – 500 мг/л Сu2+ (розчин СuSO4) та 10000 мг/л Сu2+ (у комплексі з цитратом). Встановлено, що хелатування цитратом призводить до підвищення стійкості мікроорганізмів до Сu2+ у 20 разів. Визначено, що у природній екосистемі може існувати зникаюче мала кількість мікроорганізмів, що стійкі до токсичної міді у надвисоких концентраціях. Із підвищенням вмісту Сu2+ зменшується кількість життєздатних мікроорганізмів, що описується гіперболічною кривою. Висновки. Запропонований методологічний підхід не лише дозволяє виділити мідь-резистентні мікроорганізми з природних екосистем усіх географічних зон земної кулі, а й уникнути здійснення складних генетичних трансформацій із метою отримання перспективних генетично модифікованих штамів для подальшого використання у біотехнологіях очищення промислових стічних вод.
Ключові слова: мідь-резистентні мікроорганізми, чорноземний ґрунт України, диверсифіковане мікробне угруповання, природоохоронні біотехнології.
Посилання
Zavarzyn H.A. Development of microbial communities in the history of the Earth. Problems of the pre-anthropogenic evolution of the biosphere. M.: Nauka, 1993. P. 212–222.
Rajbanshi A. Study on heavy metal resistant bacteria in guheswori sewage treatment plant. Our nature. 2008. Vol. 6. P. 52–57. doi: 10.3126/on.v6i1.1655.
Altimira F., Yáñez C., Bravo G., González M., Rojas L.A., Seeger M. Characterization of copper-resistant bacteria and bacterial communities from copper-polluted agricultural soils of central Chile. BMC Microbiology. 2012. Vol. 12, No. 193. doi: 10.1186/1471-2180-12-193.
Xie X., Fu J., Wang H., Liu J. Heavy metal resistance by two bacteria strains isolated from a copper mine tailing in China. African Journal of Biotechnology. 2010. Vol. 9, No. 26. P. 4056–4066.
Kunito T., Saeki K., Oyaizu H., Matsumoto S. Influences of copper forms on the toxicity to microorganisms in soils. Ecotoxicology and Environmental Safety. 1999. Vol. 44. P. 174–181. doi: 10.1006/eesa.1999.1820.
Weissman Z., Berdicevsky I., Cavari B.Z., Kornitzer D. The high copper tolerance of Candida albicans is mediated by a P-type ATPase. PNAS. 2000. Vol. 97, No. 7. P. 3520–3525. doi: 10.1073/pnas.97.7.3520
Fogel S., Welch J. W. Tandem gene amplification mediates copper resistance in yeast. Proc. Nati Acad. Sci. USA. 1982. Vol. 79. P. 5342–5346. doi: 10.1073/pnas.79.17.5342
Samanovic M.I., Ding C., Thiele D.J., Darwin K.H. Copper in microbial pathogenesis: meddling with the metal. Cell Host & Microbe. 2012. Vol. 11, No. 2. P. 106–115. doi: 10.1016/j.chom.2012.01.009.
Borkow G., Gabbay J. Copper as a biocidal tool. Current Medicinal Chemistry. 2005. Vol. 12, No. 18. P. 2163–2175.
Tashyrev O.B., Halynker E.V., Andreiuk E.Y. Thermodynamic prognosis of redox interaction of microorganisms with oxidizing metals (Hg2+, CrO42- and Cu2+). Rep. of the NAS of Ukraine. 2008. No. 4. P. 166–172.
Detection and Enumeration of Bacteria in Swabs and other Environmental Samples. Public Health England. 2017. National Infection Service, Food, Water and Environmental Microbiology Standard Method. FNES4 (E1). Version 4.
Tashyrev. O.B., Prekrasna Ie.P., Tashyreva G.O., Bielikova О.Iu. Resistance of microbial communities from Ecuador ecosystems to representative toxic metals – CrO42-, Co2+, Ni2+, Cu2+, Hg2+. Mikrobiologichnyi zhurnal. 2015. Vol. 77, No. 4. C. 46–61.
Ochoa-Herrera V., León G., Banihani Q., Field J. A., Sierra-Alvarez R. Toxicity of copper(II) ions to microorganisms in biological wastewater treatment systems. Sci Total Environ. 2011. Vol. 412–413. P. 380–385. doi: 10.1016/j.scitotenv.2011.09.072.
Gyawali R., Ibrahim S.A., Hasfa S.H.A., Smqadri S.Q., Haik Y. Antimicrobial activity of copper alone and in combination with lactic acid against Escherichia coli o157:h7 in laboratory medium and on the surface of lettuce and tomatoes. Journal of pathogens. 2011. Vol. 2011. P. 1–9. doi: 10.4061/2011/650968.
Cabrera G., Pérez R., Gómez J.M., Ábalos A., Cantero D. Toxic effects of dissolved heavy metals on Desulfovibrio vulgaris and Desulfovibrio sp. strains. Journal Hazard Mater. 2006. Vol. 135, No. 1–3. P. 40–46. doi: 10.1016/j.jhazmat.2005.11.058.
Parungao M.M., Tacata P.S., Tanayan C.R.G., Trinidad L.C. Biosorption of copper, cadmium and lead by copper-resistant bacteria isolated from Mogpog river, Marinduque. Philippine. Journal of Science. 2007. Vol. 136, No. 2. P. 155–165.
