Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Химия. Биология. Экология

ISSN 1816-9775 (Print)
ISSN 2541-8971 (Online)


Для цитирования:

Плешакова Е. В., Касаткина М. А., Нгун К. Т., Решетников М. В. Изучение марганецокисляющих микроорганизмов, выделенных из микробоценозов высокомагнитных почв // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2022. Т. 22, вып. 4. С. 409-418. DOI: 10.18500/1816-9775-2022-22-4-409-418, EDN: ORDMDO

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 176)
Полный текст в формате PDF(En):
(загрузок: 73)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
579.6:574.24
EDN: 
ORDMDO

Изучение марганецокисляющих микроорганизмов, выделенных из микробоценозов высокомагнитных почв

Авторы: 
Плешакова Екатерина Владимировна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Касаткина Милена Александровна , Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Нгун Клемент Такон, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Решетников Михаил Владимирович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Изучение микроорганизмов, способных удалять из водной среды такие опасные загрязнители, как тяжёлые металлы, имеет большое значение с точки зрения возможного использования микроорганизмов в биотехнологиях очистки воды. Были проведены скрининговые исследования среди микроорганизмов, выделенных из микробоценозов высокомагнитных почв г. Медногорска (Оренбургская область, Россия), для оценки уровня их устойчивости к ионам марганца (II). Объектами исследований являлись девять штаммов марганецокисляющих микроорганизмов и два штамма железоокисляющих микроорганизмов: Bacillus megaterium 69.3 и B. megaterium 69.5. Установлено, что для большинства из исследованных микроорганизмов характерна повышенная устойчивость к ионам марганца (II) при росте на агаризованной среде. Максимальная устойчивость к Mn (II) обнаружена у микробных штаммов: 55.2 и B. megaterium 69.5. Максимально толерантная концентрация (МТК) Mn (II) для этих микроорганизмов составила 300 и 350 ммоль/л; минимальная ингибирующая концентрация (МИК) – 350 и 450 ммоль/л соответственно. При изучении роста двух микробныхштаммов: 55.2 и B. megaterium 69.5 в жидких средах в течение 5 сут определено, что устойчивость микроорганизмов к Mn (II) при культивировании их в селективной среде выше, чем при культивировании их в питательной LB-среде. Результаты показали высокую резистентность микроорганизмов к диапазону концентраций Mn (II): от 0,5 до 250 ммоль/л в жидкой среде. Максимальный рост исследованных микробных штаммов наблюдался при концентрации Mn (II) в среде культивирования 10 ммоль/л. Выявленные нами микробныештаммы с высокой устойчивостью к Mn (II) открывают перспективу практического использования данных микроорганизмов в биотехнологиях очистки питьевых и сточных вод от повышенного содержания марганца.

Список источников: 
  1. Тунакова Ю. А., Галимова А. Р., Шмакова Ю. А. Качество питьевой воды доходящей до потребителя г. Казани при водоподготовке с флокулянтом полиакриламидом // Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 19. С. 76–79.
  2. Su C., Jiang Q. L., Zhang W. J. A review on heavy metal contamination in the soil worldwide: Situation, impact and remediation techniques // Environ. Skeptics and Critics. 2014. Vol. 3, № 2. P. 24–38.
  3. Рябова Э. Г. Содержание тяжёлых металлов в городских водоёмах // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 1. С. 36–40. https://doi.org/10.25750/1995-4301- 2019-1-036-040
  4. Brown M. T., Foos B. P. Assessing children’s exposures and risks to drinking water contaminants: A manganese case study // Human and Ecological Risk Assessment. 2009. Vol. 15, № 5. P. 923–947. https://doi.org/10.1080/10807030903153030
  5. Redwan M., Elhaddad E. Assessment the seasonal variability and enrichment of toxic trace metals pollution in sediments of Damietta branch, Nile river, Egypt // Water. 2020. Vol. 12. P. 3359. https://doi.org/10.3390/w12123359
  6. Stepanova N. V., Valeeva E. R., Ziyatdinova A. I., Fomina S. F. Peculiarities of chidren’s risk assessment on ingestion of chemicals with drinking water // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016. Vol. 7, № 3. P. 1677.
  7. Мазунина Д. Л. Негативные эффекты марганца при хроническом поступлении в организм с питьевой водой // Экология человека. 2015. № 3. С. 25–31.
  8. Кузнецов А. Е., Градова Н. Б., Лушников С. В. Прикладная экобиотехнология : учебное пособие : в 2 т. Т. 1. М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. 629 с.
  9. Шаяхметова С. Г., Назаров В. Д., Шаяхметов Р. З., Яковлев В. В. Рольжелезобактерий при очистке водыот марганца Патраковского водозабора Краснокамского района РБ // Башкирский химический журнал. 2007. Т. 14, № 2. С. 126–130.
  10. Домрачева Л. И., Скугорева С. Г., Ашихмина Т. Я., Огородникова С. Ю., Кондакова Л. В., Великоредчанина Е. О., Короткова А. В., Ковина А. Л. Использование отработанного активного ила для очистки сточных вод, загрязнённых тяжёлыми металлами // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 4. С. 176–184. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-4-176-184
  11. Dixit R., Wasiullah, Malaviya D., Pandiyan K., Singh U. B., Sahu A., Shukla R., Singh B. P., Rai J. P., Sharma P. K., Lade H., Paul D. Bioremediation of heavy metals from soil and aquatic environment: An overview of principles and criteria of fundamental processes // Sustainability. 2015. Vol. 7. P. 2189–2212. https://doi.org/10.3390/su7022189
  12. Mosa K. A., Saadoun I., Kumar K., Dhankher O. P. Potential biotechnological strategies for the cleanup of heavy metals and metalloids // Front. Plant Sci. 2016. Vol. 7. P. 1–14. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00303
  13. Wang J. L., Chen C. Biosorption of heavy metals by Saccharomyces cerevisiae: A review // Biotechnol. Adv. 2006. Vol. 24. P. 427–451. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2006.03.001
  14. Cahyani V. R., Murase J., Ishibashi E., Asakawa S., Kimura M. Phylogenetic positions of Mn2+-oxidizing bacteria and fungi isolated from Mn nodules in rice fi eld subsoils // Biol. Fertil. Soils. 2008. Vol. 45. P. 337–346. https://doi.org/10.1007/s00374-008-0337-8
  15. De Schamphelaire L., Rabaey K., Boon N., Verstraete W., Boeckx P. Minireview: The potential of exchanged manganese redox cycling for sediment oxidation // Geomicrob. J. 2007. Vol. 24, № 7-8. P. 547–558. https://doi.org/10.1080/01490450701670137
  16. Falamin A. A., Pinevich A. V. Isolation and characterization of a unicellular manganese-oxidizing bacterium from a freshwater lake in Northwestern Russia // Microbiology. 2006. Vol. 75. P. 180–185. https://doi.org/10.1134/S0026261706020111
  17. Sujith P. P., Loka Bharathi P. A. Manganese oxidation by bacteria: Biogeochemical aspects // Molecular biomineralization. Progress in molecular and subcellular biology. Vol. 52 / ed. W. Müller. Berlin : Springer-Verlag, Heidelberg, Germany, 2011. P. 49–76.
  18. Virpiranta H., Banasik M., Taskila S., Leiviskä T., Halttu M., Sotaniemi V., Tanskanen J. Isolation of effi cient metal-binding bacteria from boreal peat soils and development of microbial biosorbents for improved nickel scavenging // Water. 2020. Vol. 12. P. 2000. https://doi.org/10.3390/w12072000
  19. Brouwers G. J., Vijgenboom E., Corstjens P., De Vrind J. P. M., De Vrind- Jong E. W. Bacterial Mn2+ oxidizing systems and multicopper oxidases: an overview of mechanisms and functions // Geomicrob. J. 2000. Vol. 17. P. 1–24. https://doi.org/10.1080/014904500270459
  20. Tebo B. M., Geszvain K., Lee S.-W. Chapter 13. The molecular geomicrobiology of bacterial manganese (II) oxidation // Geomicrobiology : Molecular and Environmental Perspective / eds. L. L. Burton, M. Mandl, A. Loy. New York : Springer, 2010. P. 285–308.
  21. Шубаков А. А., Михайлова Е. А., Оводов Ю. С. Использование микроорганизмов для извлечения марганца из водных сред // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2014. Вып. 1 (17). С. 16–18.
  22. Плешакова Е. В., Решетников М. В., Нгун К. Т., Шувалова Е. П. Микробиологическая и биохимическая индикация почв города Медногорска // Агрохимия. 2016. № 1. С. 66 73.
  23. Pleshakova E. V., Ngun C. T., Reshetnikov M. V., Larionov M. V. Evaluation of the ecological potential of microorganisms for purifying water with high iron content // Water. 2021. Vol. 13. P. 901. https://doi.org/10.3390/w13070901
  24. Захарова Ю. Р., Парфенова В. В. Метод культивирования микроорганизмов, окисляющихжелезо и марганец в донных осадках оз. Байкал // Изв. РАН. Сер. Биол. 2007. № 3. С. 290–295.
  25. Granina L. Z., Parfenova V. V., Zemskaya T. I., Zakharova Yu. R., Golobokova L. P. On iron and manganeseoxidizing microorganisms in sedimentary redox cycling in lake Baikal // Berliner Palaobiol. Abhandlungen. 2003. Vol. 4. P. 121–128.
  26. Sambrook J., Fritsch E. F., Maniatis T. Molecular cloning: A laboratory manual. 2nd ed. New York : Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989. 1659 p.
  27. Теппер Е. З., Шильникова В. К., Переверзева Г. И. Практикум по микробиологии. М. : Дрофа, 2004. 256 с.
  28. Malik A., Ahmad M. Seasonal variation in bacterial fl ora of the wastewater and soil in the vicinity of industrial area // Environ. Monitor. Assess. 2002. Vol. 73. P. 263–273. https://doi.org/10.1023/A:1013186218093
  29. Summers A. O., Silver S. Mercury resistance in a plasmidbearing strain of Escherichia coli // J. Bacteriol. 1972. Vol. 112. P. 1228–1236. https://doi.org/10.1128/ JB.112.3.1228-1236.1972
  30. Безвербная И. П., Бузолева Л. С., Христофорова Н. А. Металоустойчивые гетеротрофные бактерии в прибрежных акваториях Приморья // Биология моря. 2005. Т. 31, № 2. С. 89–93.
  31. Choudhary S., Sar P. Characterization of a metal resistant Pseudomonas sp. isolated from uranium mine for its potential in heavy metal (Ni2+, Co2+, Cu2+, and Cd2+) sequestration // Bioresour. Technol. 2009. Vol. 100, № 9. P. 2482–2492. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2008.12.015
  32. Tayang A., Songachan L. S. Microbial bioremediation of heavy metals // Current Science. 2021. Vol. 120, № 6. P. 1013–1025. https://doi.org/10.18520/cs/v120/i6/1013-1025
Поступила в редакцию: 
14.03.2022
Принята к публикации: 
30.03.2022
Опубликована: 
23.12.2022
Краткое содержание:
(загрузок: 46)