Для цитирования:
Паршина В. В., Дятлова Ю. А., Тугарова А. В. ИК-Фурье-спектроскопический анализ накопления поли-3-гидроксибутирата клетками Azospirillum brasilense при различной продолжительности культивирования и концентрации аммония в питательной среде // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18, вып. 3. С. 331-335. DOI: 10.18500/1816-9775-2018-18-3-331-335
ИК-Фурье-спектроскопический анализ накопления поли-3-гидроксибутирата клетками Azospirillum brasilense при различной продолжительности культивирования и концентрации аммония в питательной среде
Многие бактерии синтезируют в ответ на неблагоприятные условия окружающей среды сложные полиэфиры класса полигидроксиалканоатов (ПГА). Эти биополимеры, накапливаясь внутри бактериальных клеток в виде гранул, позволяют бактериям лучше противостоять негативным внешним условиям и служат резервными источниками углерода и энергии. Ризосферные бактерии вида Azospirillum brasilense синтезируют лишь один из ПГА – поли-3-гидроксибутират (ПГБ) – в качестве ответной реакции на стрессовые факторы. Знание принципов и условий синтеза ПГБ важно как для понимания существования азоспирилл в естественной среде обитания, так и при использовании их в качестве биоудобрений – для сохранения их жизнеспособности. В настоящей работе с помощью метода инфракрасной (ИК) фурьеспектроскопии исследовано накопление ПГБ клетками штаммов A. brasilense Sp7 и Sp245 при выращивании бактерий в течение 6 сут. на синтетической малатно-солевой питательной среде с добавлением различных концентраций хлорида аммония (0.05, 0.10 и 0.21 г/л). Сравнительный анализ ИК-фурье-спектров образцов полученных биомасс бактерий показал, что при субоптимальных исходных концентрациях связанного азота в среде накопление ПГБ штаммом A. brasilense Sp7 в течение 1–6 сут. культивирования происходит более интенсивно, чем штаммом Sp245. При этом наибольшее относительное количество ПГБ в биомассе накапливалось штаммом A. brasilense Sp7 при исходной концентрации NH4Cl в среде 0.10 г/л после 3 сут. культивирования
1. Kadouri D., Jurkevitch E., Okon Y., Castro-Sowinski S. Ecological and agricultural significance of bacterial polyhydroxyalkanoates // Crit. Rev. Microbiol. 2005. Vol. 31. P. 55–67.
2. Bashan Y., de-Bashan L. E. How the plant growthpromoting bacterium Azospirillum promotes plant growth – a critical assessment // Adv. Agron. 2010. Vol. 108. P. 77–136.
3. Kamnev A. A., Tugarova A. V., Antonyuk L. P., Tarantilis P. A., Kulikov L. A., Perfi liev Yu. D., Polissiou M. G., Gardiner P. H. E. Instrumental analysis of bacterial cells using vibrational and emission Mossbauer spectroscopic techniques // Anal. Chim. Acta. 2006. Vol. 573–574. P. 445–452.
4. Kamnev A. A. FTIR spectroscopic studies of bacterial cellular responses to environmental factors, plantbacterial interactions and signalling // Spectrosc. Intern. J. 2008. Vol. 22, № 2–3. P. 83–95.
5. Kamnev A. A., Sadovnikova J. N., Tarantilis P. A., Polissiou M. G., Antonyuk L. P. Responses of Azospirillum brasilense to nitrogen defi ciency and to wheat lectin : a diffuse refl ectance infrared Fourier transform (DRIFT) spectroscopic study // Microb. Ecol. 2008. Vol. 56, № 4. P. 615–624.
6. Kamnev A. A., Tugarova A. V., Tarantilis P. A., Gardiner P. H. E., Polissiou M. G. Comparing poly-3- hydroxybutyrate accumulation in Azospirillum brasilense strains Sp7 and Sp245 : the effects of copper(II) // Appl. Soil Ecol. 2012. Vol. 61. P. 213–216.
7. Fibach-Paldi S., Burdman S., Okon Y. Key physiological properties contributing to rhizosphere adaptation and plant growth promotion abilities of Azospirillum brasilense // FEMS Microbiol. Lett. 2011. Vol. 326, № 2. P. 99–108.
8. Cassan F., Diaz-Zorita M. Azospirillum sp. in current agriculture : From the laboratory to the fi eld // Soil Biol. Biochem. 2016. Vol. 103. P. 117–130.
9. Naumann D. Infrared Spectroscopy in Microbiology // Encyclopedia of Analytical Chemistry / ed. R. A. Meyers. Chichester : Wiley, 2000. P. 102–131.
10. Kamnev A. A., Mamchenkova P. V., Dyatlova Yu. A., Tugarova A. V. FTIR spectroscopic studies of selenite reduction by cells of the rhizobacterium Azospirillum brasilense Sp7 and the formation of selenium nanoparticles // J. Mol. Struct. 2017. Vol. 1140. P. 106–112.
11. Tugarova A. V., Shelud’ko A. V., Dyatlova Yu. A., Filip’echeva Yu. A., Kamnev A. A. FTIR spectroscopic study of biofi lms formed by the rhizobacterium Azospirillum brasilense Sp245 and its mutant Azospirillum brasilense Sp245.1610 // J. Mol. Struct. 2017. Vol. 1140. P. 142–147.
12. Tugarova A. V., Mamchenkova P. V., Dyatlova Yu. A., Kamnev A. A. FTIR and Raman spectroscopic studies of selenium nanoparticles synthesised by the bacterium Azospirillum thiophilum // Spectrochim. Acta Part A : Mol. Biomol. Spectrosc. 2018. Vol. 192. P. 458–463.
13. Kamnev A. A., Tugarova A. V., Dyatlova Yu. A., Tarantilis P. A., Grigoryeva O. P., Fainleib A. M., De Luca S. Methodological effects in Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy : Implications for structural analyses of biomacromolecular samples // Spectrochim. Acta Part A : Mol. Biomol. Spectrosc. 2018. Vol. 193. P. 558–564.
14. Tarrand J. J., Krieg N. R., Dobereiner J. A taxonomic study of the Spirillum lipoferum group, with descriptions of a new genus, Azospirillum gen. nov. and two species, Azospirillum lipoferum (Beijerinck) comb. nov. and Azospirillum brasilense sp. nov // Can. J. Microbiol. 1978. Vol. 24, №. 8. P. 967–980.
15. Baldani V. L. D., Baldani J. I., Dobereiner J. Effects of Azospirillum inoculation on root infection and nitrogen incorporation in wheat // Can. J. Microbiol. 1983. Vol. 29, №. 8. P. 924–929.
16. Day J. M., Dobereiner J. Physiological aspects of N2- fi xation by a Spirillum from Digitaria roots // Soil Biol. Biochem. 1976. Vol. 8, № 1. P. 45–50.
17. Kansiz M., Billman-Jacobe H., McNaughton D. Quantitative determination of the biodegradable polymer poly(?hydroxybutyrate) in a recombinant Escherichia coli strain by use of mid-infrared spectroscopy and multivariative statistics // Appl. Envir. Microbiol. 2000. Vol. 66, № 8. P. 3415–3420.
18. Kansiz M., Dominguez-Vidal A., McNaughton D., Lendl B. Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy for monitoring and determining the degree of crystallisation of polyhydroxyalkanoates (PHAs) // Anal. Bioanal. Chem. 2007. Vol. 388, № 5–6. P. 1207–1213.