Biotransforming potential of microorganisms isolated from the Barents Sea
##plugins.themes.ibsscustom.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.ibsscustom.article.details##
Abstract
Application of active biotransforming microorganisms isolated directly from natural hydroecosystems, for bioremediation of the Barents Sea water area, appears to be feasible, as such microbial isolates possess specific enzymatic complexes adapted to environmental factors, being at the same time non-genetically modified and non-toxic for the rest of hydrobionts in the ecosystem. This work estimates the potential of heterotrophic microorganisms isolated from various areas of the Barents Sea, for transformation of phosphorus- and hydrocarbon containing compounds, according to a set of indicators (phosphate accumulation and hydrocarbon oxidation, flocculation activity of biodestructors, hydrophobicity level of bacterial cell surface and emulsifying activity index for oil products). Test cultures demonstrated the ability to utilize the pollutants in the range of 25–44 %, under conditions imitating the composition of desalinated marine ecosystems. However, only three cultures out of seven tested strains, namely B. cereus, S. proteamaculans and Sh. baltica, demonstrated the medium level of biotransforming activity reaching 43 % in model experiments.
Authors
References
Аксенов А. Ф. Авиационные топлива, смазочные материалы и специальные жидкости. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Транспорт, 1970. – 255 с.
Бабикова Н. Д., Герасимова Л. В., Орлова О. П. Экологическая химия / Арханг. гос. техн. ун-т. – Архангельск : Изд-во АГТУ, 2003. – 87 с.
Багаева Т. В., Зинурова Е. Е. Поиск новых перспективных форм биофлокулянтов // Учёные записки Казанского государственного университета. Сер.: Естественные науки. – 2008. – Т. 150, № 2. – С. 8–21.
Белоусова Н. И., Шкидченко А. Н. Деструкция нефтепродуктов различной степени конденсации микроорганизмами при пониженных температурах // Прикладная биохимия и микробиология. – 2004. – Т. 40, № 3. – С. 312–316.
Богданова О. Ю. Общая микробиология / Мурман. гос. техн. ун-т. – Мурманск : Изд-во МГТУ, 2014. – 294 с.
Васильев Б. В., Мишуков Б. Г., Иваненко И. И., Соловьева Е. А. Технологии биологического удаления азота и фосфора на станциях аэрации // Водоснабжение и санитарная техника. – 2001. – № 5. – С. 22–25.
Голубовская Э. К. Биологические основы очистки воды. – Москва : Высш. шк., 1978. – 271 с.
ГОСТ 17.1.5.04–81. Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод. Общие технические условия / разраб. и внесен Гос. ком. СССР по гидрометеорологии и контролю природ. среды. – Москва : Из-во стандартов, 2003. – 6 с.
ГОСТ 31861–2012. Вода. Общие требования к отбору проб / подгот. ООО «Протектор» совместно с ЗАО «Центр исследования и контроля воды». – Москва : Стандартинформ, 2013. – 32 с.
ГОСТ 31942–2012. Вода. Отбор проб для микробиологического анализа / подгот. ООО «Протектор» совместно с ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина» и ЗАО «Роса». – Москва : Стандартинформ, 2013. – 24 с.
ГОСТ 32511–2013. Топливо дизельное евро. Технические условия / разраб. ОАО «Всерос. науч.-исслед. ин-т по переработке нефти». – Москва : Стандартинформ, 2013. – 15 с.
Денисов А. А., Дамиров И. И., Евдокимова Н. Г., Семижон А. В. Процессы флокулирования микроорганизмов при биологической очистке сточных вод // Научные основы технологии промышленного производства ветеринарных биологических препаратов : тез. докл. V Всерос. конф., 14–17 мая 1996 г. / Всерос. науч.-исслед. и технол. ин-т биол. пром-сти. – Щёлково : ВНИТИБП, 1996. – С. 256–257.
Денисов А. А., Павлинова И. И., Климова Е. В. Удаление фосфорсодержащих загрязнений изсточныхводагропромышленныхпредприятий//ДостижениянаукиитехникиАПК.–2006.– № 11. – С. 48–49.
Дермичева С. Г. Анализ нефтеокисляющей и гетеротрофной микрофлоры прибрежных вод Восточного Мурмана // Биология моря. – 1985. – № 3. – С. 32.
Дзюба И. П., Маркевич Р. М., Сигиневич Т. М. Исследование процесса накопления фосфора фосфатаккумулирующими бактериями // Труды Белорусского государственного технологического университета. – 2011. – № 4. – С. 182–184.
Донияров Н. А., Тагаев И. А., Асроров А. А., Хуррамов Н. И., Каршиева М. С., Эргашева Ю. О. Основные механизмы микробиологического превращения природных соединений фосфора // Вестник науки и образования. – 2020. – № 9, ч. 3. – С. 9–14.
Ежегодные доклады о состоянии и об охране окружающей среды Мурманской области // Министерство природных ресурсов, экологии и рыбного хозяйства Мурманской области : [офиц. сайт]. – 2018–2022. – URL: https://mpr.gov-murman.ru/activities/napravleniya/okhranaokruzhayushchey-sredy/00.condition/index.php?sphrase_id=6309438 (дата обращения: 15.02.2022). – из содерж.: Доклад о … 2017 г.; Доклад о … 2018 г.; Доклад о … 2019 г.; Доклад о … 2020 г.; Доклад о … 2021 г.
Зеркалов Д. В. Экономия нефтепродуктов. – Москва : Недра, 1990. – 190 с.
Ильинский В. В. Гетеротрофный бактериопланктон: экология и роль в процессах естественного очищения среды от нефтяных загрязнений : дис. … д-ра биол. наук : 03.00.18. – Москва, 2000. – 603 с.
Ильинский В. В., Измайлов В. В. Процессы естественного очищения арктических вод и льдов отнефтяныхуглеводородовирольвнихмикроорганизмов:годовойциклнатурныхнаблюдений // Труды Государственного океанографического института. – 1992. – Вып. 203. – С. 91–101.
Ильинский В. В., Коронелли Т. В., Семененко М. Н. Микроорганизмы и нефтяное загрязнение арктических вод // Океанографические аспекты охраны морей и океанов от химических загрязнений : Материалы всесоюз. науч. симп., Одесса, 3–6 окт. 1988 г. / под ред. А. И. Симонова. – Москва : Гидрометеоиздат, 1990. – С. 208–212.
Кисленко В. Н., Колычев Н. М., Госманов Р. Г. Ветеринарная микробиология и иммунология / под ред. В. Н. Кисленко. – 4-е изд., перераб. и доп. – Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2012. – 746 с.
Коронелли Т. В., Дермичева С. Г., Ильинский В. В., Комарова Т. И., Поршнева О. В. Видовая структура углеводородокисляющих бактериоценозов водных экосистем разных климатических зон // Микробиология. – 1994. – Т. 63, № 5. – С. 917–923.
Коронелли Т. В., Комарова Т. И., Игнатченко А. В. Роль эмульгирования в процессе поглощения углеводородов клетками Pseudomonas aeruginosa // Микробиология. – 1983. – Т. 52, № 1. – С. 94–97.
Литвинова М. Ю. Гетеротрофный бактериопланктон среднего и северного колен Кольского залива и его участие в процессах их естественного очищения от нефтяных углеводородов : дис. … канд. биол. наук : 03.02.10. – Москва, 2013. – 173 с.
Лыонг Т. М., Нечаева И. А., Понаморева О. Н. Методы скрининга биосурфактантпродуцирующих бактерий (миниобзор) // Известия Тульского государственного университета. Сер.: Естественные науки. – 2019. – Вып. 4. – С. 98–111.
Материалы Международной научной конференции XXII Докучаевские молодежные чтения, посвящ. ... Д. И. Менделеева «Почва как система функциональных связей в природе», 25 февр. – 2 марта 2019 г., Санкт-Петербург / Санкт-Петерб. гос. ун-т [и др.]. – Санкт-Петербург : [б. и.], 2019. – 376 с.
Миндубаев А. З., Акосах Й. А., Алимова Ф. К., Афордоаньи Д. М., Болормаа Ч., Кагиров Р. М., Минзанова С. Т., Миронова Л. Г., Яхваров Д. Г. О разложении белого фосфора осадком сточных вод // Ученые записки Казанского университета. Сер.: Естественные науки. – 2011. – Т. 153, кн. 2. – С. 110–119.
Очистка производственных сточных вод / С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, Ю. М. Ласков, Ю. В. Воронов ; под ред. С. В. Яковлева. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Стройиздат, 1985. – 335 с.
Павлова А. Г. Взаимодействие микроорганизмов с фосфором // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – 2009. – № 20. – С. 334–345.
Перетрухина И. В., Ильинский В. В., Литвинова М. Ю. Определение скоростей биодеградации нефтяных углеводородов в воде литорали Кольского залива // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. – 2006. – Т. 9, № 5. – С. 828–832.
Практическая гидробиология. Пресноводные экосистемы / В. Д. Федоров, В. В. Ильинский, Е. Ф. Исакова [и др.] ; под ред. В. Д. Федорова, В. И. Капкова. – Москва : ПИМ, 2006. – 367 с.
Пуговкин Д. В. Эпифитные бактериоценозы Fucus vesiculosus L. Баренцева моря и их роль в деградации нефтяных загрязнений : дис. … канд. биол. наук : 25.00.28. – Мурманск, 2016. – 146 с.
РД 52.10.243-92. Руководство по химическому анализу морских вод / Федер. служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ; разраб.: С. Г. Орадовский [и др.]. – Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1993. – 264 с.
РД 52.24.420-2019. Биохимическое потребление кислорода в водах. Методика измерений титриметрическим и амперометрическим методами / разраб. ФГБУ «Гидрохим. ин-т». – Ростов-на-Дону, 2020. – 31 с.
РД 52.24.496-2018. Методика измерений температуры, прозрачности и определение запаха воды / разраб. ФГБУ «Гидрохим. ин-т». – Ростов-на-Дону, 2018. – 14 с.
Серебрякова Е. В., Дармов И. В., Медведев Н. П., Алексеев С. А., Рыбак С. И. Оценка гидрофобных свойств бактериальных клеток по адсорбции на поверхности капель хлороформа // Микробиология. – 2002. – Т. 71, № 2. – С. 237–239.
Сироткин А. С., Шагинурова Г. И., Ипполитов К. Г. Агрегация микроорганизмов: флокулы, биоплёнки, микробные гранулы. – Казань : Фэн, 2007. – 157 с.
Шеломков А. С., Захватаева Н. В. Очистка сточных вод от фосфатов // Вода. – 2008. – № 10. – С. 5–7.
Шигаева М. Х., Мукашева Т. Д., Бержанова Р. Ж., Сыдыкбекова Р. К. Разнообразие микроорганизмов – продуцентов поверхностно-активных веществ // Materialy VI Mezinárodni vêdecko-praktiká conference «Vêdecký pokrok na rozmezi tisiciletí – 2010», 27.05.2010–05.06.2010 / šéfred. Z. Černák. – Praha : Education and science, 2010. – URL: https://www.rusnauka.com/14_NPRT_2010/Biologia/67157.doc.htm (дата обращения: 15.02.2022).
Экологический мониторинг: шаг за шагом / Веницианов Е. В., Виниченко В. Н., Гусева Т. В. [и др.] ; ред. Заика Е. А. – Москва : РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2003. – 252 с.
Яскович Г. А. Роль гидрофобности клеточной поверхности в адсорбционной иммобилизации штаммов бактерий // Прикладная биохимия и микробиология. – 1998. – Т. 34, № 4. – С. 410–413.
Benitez-Nelson C. R. The biogeochemical cycling of phosphorus in marine systems // Earth-Science Reviews. – 2000. – Vol. 51, iss. 1/4. – P. 109–135. – https://doi.org/10.1016/S0012-8252(00)00018-0
Bergey’s manual of systematic bacteriology. In 5 vol. Vol. 2, pt B. The Gammaproteobacteria / D. J. Brenner, N. R. Krieg, J. T. Staley (eds). – 2nd ed. – New-York : Springer, 2005. – 1106 р.
Carman R., Edlund G., Damberg C. Distribution of organic and inorganic phosphorus compounds in marine and lacustrine sediments: a 31P NMR study // Chemical Geology. – 2000. – Vol. 163, iss. 1/4. – P. 101–114. – https://doi.org/10.1016/S0009-2541(99)00098-4
Chen Z., Li Z., Liu P., Liu Yu, Wang Ya., Li Q., He N. Characterization of a novel bioflocculant from a marine bacterium and its application in dye wastewater treatment // BMC Biotechnology. – 2017. – Vol. 17. – Art. nr 84. – https://doi.org/10.1186/s12896-017-0404-z
Cooper D. G., Goldenberg B. G. Surface-active agents from two Bacillus species // Applied and Environmental Microbiology. – 1987. – Vol. 53, № 2. – P. 224–229. – https://doi.org/10.1128/aem.53.2.224-229.1987
Environmental phosphorus handbook / ed. by E. J. Griffith [et al.]. – New York [et al.] : John Wiley & Sons, 1973. – 767 p.
Gao J., Bao H., Xin M., Liu Yu., Li Q., Zhang Ya. Characterization of a bioflocculant from a newly isolated Vagococcus sp. W31 // Journal of Zhejiang University. Science B (Biomedicine & Biotechnology). – 2006. – Vol. 7, iss. 3. – P. 186–192. – https://doi.org/10.1631/jzus.2006.B0186
Head I. M., Jones D. M., Roling W. F. M. Marine microorganisms make a meal of oil // Nature Reviews. Microbiology. – 2006. – Vol. 4, iss. 3. – P. 173–182. – https://doi.org/10.1038/nrmicro1348
Hupfer M., Gloess S., Grossart H.-P. Polyphosphate accumulating microorganisms in aquatic sediments // Aquatic Microbial Ecology. – 2007. – Vol. 47, nr 3. – P. 299–311. – https://doi.org/10.3354/ame047299
Hupfer M., Ruübe B., Schmieder P. Origin and diagenesis of polyphosphate in lake sediments: a 31P NMR study // Limnology and Oceanography. – 2004. – Vol. 49, iss. 1. – P. 1–10. – https://doi.org/10.4319/lo.2004.49.1.0001
Janssen P. M. J., Meinema K., van der Roest H. F. Biological phosphorus removal: manual for design and operation. – [S. l.] : Intern. water assoc. publ., 2002. – 224 p.
Kurane R., Takeda K., Suzuki T. Screening for and characteristics of microbial flocculants // Agricultural and Biological Chemistry. – 1986. – Vol. 50, iss. 9. – P. 2301–2307. – https://doi.org/10.1271/BBB1961.50.2301
Lo Giudice A., Bruni V., De Domenico M., Michaud L. Psychrophiles – cold adapted hydrocarbon-degrading microorganisms // Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology / ed. by K. N. Timmis. – Berlin [et al.] : Springer, 2010. – P. 1897–1921. – https://doi.org/10.1007/978-3-540-77587-4_139
Mills A. l., Breuil C., Colwell R. R. Enumeration of petroleum-degrading marine and estuarine microorganisms by the most probably number method // Canadian Journal of Microbiology. – 1978. – Vol. 24, iss. 5. – P. 552–557. – https://doi.org/10.1139/m78-089
Paytan A., McLaughlin K. The oceanic phosphorus cycle // Chemical Reviews. – 2007. – Vol. 107, iss. 2. – P. 563–576. – https://doi.org/10.1021/CR0503613
Zhang Y., Miller R. M. Effect of rhamnolipid (biosurfactant) structure on solubilization and biodegradation of n-alkanes // Applied and Environmental Microbiology. – 1995. – Vol. 61, nr 6. – P. 2247–2251. – https://doi.org/10.1128/aem.61.6.2247-2251.1995