Молекулярно-генетическая идентификация штаммов микроорганизмов, выделенных из активного ила, на основе анализа нуклеотидных последовательностей 16s rRNA гена

Проведена молекулярно-генетическая идентификация четырех штаммов бактерий, выделенных из активного ила городских очистных сооружений г. Улан-Удэ и промышленного предприятия ОАО «Селенгинский ЦКК» (пгт. Селенгинск). Идентификация штаммов бактерий проводилась на капиллярном секвенаторе марки ABI 3130XL Genetic Analyser (Applied Biosystems) с использованием 16S праймеров 27F и 1492R в центре коллективного пользования «Геномика» Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, г. Новосибирск. Результаты получены с помощью метода определения прямой нуклеотидной последовательности фрагмента гена 16S рРНК с последующим сравнением нуклеотидной идентичности с последовательностями, депонированными в международной базе данных GenBank. Определены штаммы бактерий, выделенных из активного ила: штамм В 1.1 по базе данных GenBank соответствует штамму Paenibacillus dendritiformis strain P411 (идентичность – 99,93%), штаммы В 1.2 и В 1.3 соответствуют штамму Bacillus licheniformis strain PB399 (идентичность – 86 и 100% соответственно), штамм Р 1.1 соответствует штамму Paenibacillus polymyxa strain ISSDS-85 (идентичность – 99,86%). Определены биохимические свойства идентифицированных штаммов: амилолитическая, протеолитическая и липолитическая активность; способность к ферментации углеводов на средах Гисса; способность к образованию аммиака, мочевины и восстановлению нитратов. Данные штаммы микроорганизмов, выделенных из активного ила, могут оказаться перспективными для деструкции загрязнителей сточной воды. На их основе предполагается создание консорциума микроорганизмов для деструкции белковых и жировых загрязнителей сточной воды.

1. Дегтярева И.А., Хидиятуллина А.Я. Рекультивация нефтезагрязненной почвы при использовании микроорганизмов-деструкторов и бентонита // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. N 5. С. 134–136.

2. Akpor O.B., Momba M.N.B.. Relationship of protozoan biomass to phosphate and nitrate removal from activated sludge mixed liquor // Biotechnology Journal. 2010. Vol. 5. Issue 3. P. 304–313. https://doi.org/10.1002/biot.200900135

3. Albertsen M., Hansen L.B.S., Saunders A.M., Nielsen P.H., Nielsen K.L. A metagenome of a fullscale microbial community carrying out enhanced biological phosphorus removal // ISME Journal. 2012. Vol. 6. Issue 6. P. 1094–1106. https://doi.org/10.1038/ismej.2011.176

4. Park H.-D., Noguera D.R. Evaluating the effect of dissolved oxygen on ammonia-oxidizing bacterial communities in activated sludge // Water Research. 2004. Vol. 38. Issue 14-15. P. 3275–3286. https://doi.org/10.1016/j.watres.2004.04.047

5. Залевская Ю.М., Белик Е.С. Адаптация естественного биоценоза микроорганизмов активного ила целлюлозно-бумажной промышленности к трудноокисляемым органическим соединениям // Вестник Казанского технологического университета. 2017. Т. 20. N 5. С. 135–139.

6. Кобызева Н.В., Гатауллин А.Г., Силищев H.H., Логинов О.Н. Разработка технологии очистки сточной воды с использованием иммобилизованной микрофлоры // Вестник Оренбургского государственного университета. 2009. T. 1 (95). С. 104–107.

7. Abusam A. Calibration of ASM1 for Carbon & Nitrogen Removals of Riqqa Activated Sludge System, Kuwait // International Journal of Modeling and Optimization. 2014. Vol. 4. Issue 6. P. 461–464.

8. Wagner M., Loy A., Nogueira R., Purkhold U., Lee N., Daims H. Microbial community composition and function in wastewater treatment plants // Antonie van Leeuwenhoek. 2002. Vol. 81. Issue 1-4. P. 665–680. https://doi.org/10.1023/A:1020586312170

9. Бубеев А.Т., Балдаев Н.С., Цыренов В.Ж., Иванчиков Е.А. Метаболические основы создания искусственных консорциумов микроорганизмов для утилизации загрязнителей различной при-роды // Вестник ВСГУТУ. 2018. T. 4(71). С. 97–106.

10. Шалимов Ю.Н., Руссу А.В., Епифанов А.В., Епифанов В.Д., Лутовац М., Бабкин В.Ф. [и др.]. Микробиология сточных вод очистных сооружений // Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2016. N 1-1 (7). C. 366–374.

11. Джобулаева А.К., Саданов А.К., Айткельдиева С.А., Байкара Б.Т., Джакибаева Г.Т., Кебекбаева К.М. Молекулярно-генетическая идентификация двух штаммов молочнокислых бактерий на основе анализа нуклеотидных последовательностей 16S rRNA гена // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. N 8–1. С. 63–67.

12. Гогонин А.В., Щемелинина Т.Н., Володин В.В. Сравнительная оценка эффективности очистки сточных вод при внесении монокультур и консорциумов микроводорослей // Биодиагностика состояния природных и природно-техногенных систем: материалы ХVI Всероссийской научно-практической конференции c международным участием (Киров, 03–05 декабря 2018 г.). Киров: Изд-во Вятского государственного университета, 2018. С. 200–203.

13. Тимакова Д.Н., Ксенофонтов Б.С. Использование активного ила в качестве биофлокулянта // Universum: химия и биология. 2016. N 10 (28). C. 14–18.

14. McIlroy S.J., Starnawska A., Starnawski P.M., Saunders A.M., Nierychlo M., Nielsen P.H., et al. Identification of active denitrifiers in full-scale nutrient removal wastewater treatment systems // Environmental Microbiology. 2016. Vol. 18. Issue 1. P. 50–64. https://doi.org/10.1111/1462-2920.12614

15. Lee H.-W., Lee S.-Y., Lee J.-W., Park J.-B., Choi E.-S., Park Y.K. Molecular characterization of microbial community in nitrate-removing activated sludge // FEMS Microbiology Ecology. 2002. Vol. 41. Issue 2. P. 85–94. https://doi.org/10.1111/j.15746941.2002.tb00969.x

16. Ekama G.A., Wetzel M.C. Modelling inorganic material in activated sludge systems // Water SA. 2004. Vol. 30. Issue 2. P. 153–174. https://doi.org/10.4314/wsa.v30i2.5060

17. Stricker A.E., Racault Y. Application of activated sludge model no. 1 to biological treatment of pure winery effluents: case studies // Water Science & Technology. 2005. Vol. 51. Issue 1. P. 121–127. https://doi.org/10.2166/WST.2005.0015

18. Song Y.J., Xie Y.B. Extended ASM1 for simulating biodegradation process using bacterial technology // Water Science and Engineering. 2012. Vol. 5. Issue 3. P. 278–290.

19. Lane D.J. 16S/23S rRNA Sequencing. In: Sta-ckebrandt E, Goodfellow M. (Edited by). Nucleic acid techniques in bacterial systematics. New York: John Wiley & Sons; 1991. Chapter 4. P. 115–175.

20. Turner S., Pryer K.M., Miao V.P., Palmer J.D. Investigating deep phylogenetic relationships among cyanobacteria and plastids by small subunit rRNA sequence analysis // Journal of Eukaryotic Microbiology. 1999. Vol. 46. Issue 4. P. 327–338. https://doi.org/10.1111/j.1550-7408.1999.tb04612.x