Метаболический потенциал бактерии Lelliottia jeotgali 18s для биоремедиации почв, загрязненных алкилфенолами

Abstract

Алкилфенолы (АФ) относятся к одним из наиболее широко используемых химических веществ в промышленности и сельском хозяйстве. Ввиду их широкомасштабного применения они обнаруживаются в почве и водных экосистемах. Алкилфенолы представляют опасность в связи с их свойством негативно влиять на функционирование эндокринной системы живых организмов. Применяемые в настоящее время стратегии ремедиации почв и водоемов, загрязненных АФ, основаны на технологиях химической или физической очистки. Однако эти методы либо неэффективны, либо слишком дороги. Поиск новых, высокоэффективных экологических технологий восстановления показателей почвы и воды при ликвидации последствий загрязнения основан на биоремедиации с использованием микроорганизмов-деструкторов. Цель настоящего исследования состояла в выделении и идентификации бактериального штамма-деструктора нонил- и октилфенолов; изучении кинетики деструкции АФ выделенным штаммом; оценке динамики изменения ферментативной активности почвы, загрязненной АФ, при биоаугментации бактериальным штаммом-деструктором. Выделение бактерий-деструкторов из почвы проводили с использованием метода накопительных культур. Для идентификации бактериального штамма-деструктора использовали общепринятые методики выявления фенотипических признаков бактерий и метод секвенирования. В экспериментах по деградации АФ содержание ксенобиотиков в образцах определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Из почвенных образцов, обработанных нонилфенолом, выделен бактериальный изолят 18s, обладающий способностью к деструкции алкилфенолов. По морфолого-культуральным и физиолого-биохимическим признакам и с помощью метода секвенирования гена 16S рРНК штамм 18s идентифицирован как Lelliottia jeotgali. Установлено, что выделенный штамм L. jeotgali 18s проявляет способность к деструкции длинноцепочечных алкилфенолов: нонил- и октилфенолов как в водной среде, так и в почве. Аугментация почвы штаммом L. jeotgali 18s способствовала ускорению восстановления ферментативной активности загрязненной алкилфенолами почвы. Полученные данные позволяют предположить перспективность дальнейшего изучения штамма L. jeotgali 18s для разработки методов биологической очистки природных экосистем от гормоноподобных ксенобиотиков

Alkylphenols (AP) are the most extensively employed chemicals in industry and agriculture. Because of their large-scale application, AP are detected in soil and aquatic environments. The hazard posed by alkylphenols is associated with their ability to affect negatively the functioning of the endocrine system of living organisms. The currently used strategies for remediation of soils and water contaminated with AP are based on chemical or physical treatment technologies. However, these methods are either ineffective or too expensive. Modern technologies of recovering soil and water properties, which are based on bioremediation involving microorganisms degrading harmful substances, are more effective. The purpose of this research was to isolate and identify a bacterial strain that degrades nonyl- and octylphenols; to study the kinetics of AP degradation by the isolated strain; to assess the dynamics of changes in the enzymatic activity of AP‑contaminated soil bio-augmented with a contaminant-degrading bacterial strain. AP‑degrading bacteria were isolated from soil using the enrichment culture method. Identification of the AP‑degrading bacterial strain was performed using methods based on phenotypic characteristics of bacteria and the sequencing method. The AP degradation process in the soil and water samples was detected by high-performance liquid chromatography. Strain 18s, which is capable of degrading alkylphenols, was isolated from the soil sample treated with nonylphenol. To identify the strain, the 16S rRNA gene sequencing methods were used, and its morphological, cultural, physiological, and biochemical traits were taken into account. The strain was identified as Lelliottia jeotgali 18s. The study showed that the strain L. jeotgali 18s was able to degrade long-chain alkylphenols – nonyl- and octylphenols – both in water and in soil. Soil augmentation with L. jeotgali 18s accelerated the recovery of enzymatic activity in soil contaminated with alkylphenols. The results obtained in the current work suggest that L. jeotgali 18s needs to be studied further as a promising strain for the development of methods of biological treatment of natural ecosystems to remove endocrine disruptors