ОЦЕНКА ВСТРЕЧАЕМОСТИ АУКСОТРОФНЫХ ВАРИАНТОВ ESCHERICHIA COLI В НЕКОТОРЫХ ВОДОЕМАХ КАРЕЛИИ

Наталья Анатольевна Сидорова, Екатерина Андреевна Зацаринная, Natalia Sidorova, Ekaterina Zatsarinnaya

Аннотация


Проведено изучение потребностей в факторах роста (ауксотрофности) у 199 изолятов Escherichia coli, выделенных из ряда водных объектов Карелии, которые отличаются типом и интенсивностью антропогенного воздействия. Установлено, что ауксотрофные варианты эшерихий встречаются во всех обследованных водоемах. Минимальное количество E. coli, нуждающихся в факторах роста, зафиксировано в центральной части Онежского озера. Отмечена зависимость встречаемости ауксотрофов от уровня поступления загрязняющих органических веществ. В водоемах, испытывающих интенсивную антропогенную нагрузку, большинство изолятов обладали множественной ауксотрофностью. . При культивировании выделенных изолятов E. coli обнаружены ауксотрофные варианты практически по всем аминокислотам. Полученные результаты позволяют объективно оценивать состояние природных сообществ микроорганизмов в контексте процессов естественного самоочищения поверхностных водоёмов.

 


Ключевые слова


потребность в факторах роста, ауксотрофность, Escherichia coli, аминокислоты, микробиологическая оценка водных объектов

Полный текст:

PDF

Литература


Биоресурсы Онежского озера. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2008. 272 с.

Бояринов П. М. Экологические проблемы Онежского озера в условиях возрастающей антропогенной нагрузки // Водные ресурсы Карелии и экология. Петрозаводск, 1992. С.35-44.

Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Карелия в 2010 году. Петрозаводск: ИП Андреев П.Н., 2011. 292 с.

Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Карелия в 2011 году. Петрозаводск: Андреев П.Н., 2012. 294 с.

Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Карелия в 2012 году. Петрозаводск: ООО «Два товарища», 2013. 328 с.

Государственный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Карелия в 2013 году. Петрозаводск, 2014. 300 с.

Жуков-Вережников Н. Н., Пехов А. П. Генетика бактерий. М.: Медгиз, 1963.-458 с.

Зацаринная Е. А., Круглова А. П. Некоторые особенности сапрофитической фазы Escherichia coli в водоемах Рязанской области // Стратегия взаимодействия микроорга-низмов и растений с окружающей средой (24-28 сентября 2012 г.): тезисы. докл. VI Всерос. конф. молодых ученых. Саратов, 2012. С. 31

Ивантер Э.В., Коросов А.В. Введение в количественную биологию: учеб. пособие. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2003. 302 с.

Ильмаст Н.В., Китаев С.П., Кучко Я.А., Павловский С.А. Гидроэкология разнотипных озер Южной Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2008. 92 с.

Куклева Л. М., Одиноков Г. Н., Шавина Н. Ю., Ерошенко Г. А., Кутырев В. В. Сравни-тельный анализ питательных потребностей штаммов Yersinia pestis основного и неос-новного подвидов и генетические причины их ауксотрофности // Проблемы особо опасных инфекций. 2013, вып. 2. С.33-36.

Маслов Ю.Н., Парамонова З.Л. Изучение гетерогенности природных популяций ки-шечной палочки. Сообщение I. Генетические маркеры природной популяции кишечной палочки, выделенной из открытых естественных водоемов // Гетерогенность популяций микрооргнизмов. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С. 9-13.

Онежское озеро: экологические проблемы / Отв. ред. Н.Н. Филатов. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 1999. 293 с.

Пшеничнов Р. А., Колотвинов С. В. Основы построения системы генетического мони-торинга природных популяций микроорганизмов: пространственный мониторинг. Свердловск: Уральский научный центр РАН, 1986. 119 с.

Санитарная микробиология. / Ред. Г.П. Калины, Г.Н. Читовича. М.: Медицина, 1969. 384 с.

Сычева Е.В. Изучение элементов «скрытого» метаболизма 2-кетобутирата у Escherichia coli на примере штаммов-продуцентов аминокислот: автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2008. 31 с.

Теканова Е.В., Тимакова Т.М. Оценка современного трофического состояния Онежско-го озера по первичной продукции фитопланктона // Гидробиологический журнал. 2007. Т. 43, № 3. С. 90-93.

Barker D.G., Bruton C.J. The fate of norleucine as a replacement for metionine in protein synthess. // J. of Molecular biology. 1979. V. 133, no. 2. P. 217-231.

Bogosian G., Violand B.N., Dorward-King E.J., Workman W.E., Jung P.E., Kane J.F. Biosyn-thesis and incorporation into protein of norleucine by Escherichia coli // J. Biol. Chem. 1989. V. 264. P. 531-539.

Сlowes R.C., Hayes W. Experiments in microbial genetics. Oxford and Edinburgh: Blackwell scientific publications. 1968. 248 p.

D’Souza G., Waschina S., Pande S., Bohl K., Kaleta Ch., Kost Ch. Less is more: selective ad-vantages can explain the prevalent loss of biosynthetic genes in bacteria. // Evolution. 2014. V. 68 -9. P. 2559-257. doi: 10.1111/evo.12468.

Giovannoni S.J. , Tripp H.J., Givan S., Podar M., Vergin K.L., Baptista D., Bibbs L., Eads J., Richardson T.H., Noordewier M., et al. Genome streamlining in a cosmopolitan oceanic bac-terium // Science, 2005. V. 309, P. 1242-1245. doi: 10.1126/science.1114057.

Ihssen J., Grasselli E., Bassin C., François P., Piffaretti J.-C., Köster W., Schrenzel J., Egli T. Comparative genomic hybridization and physiological characterization of environmental iso-lates indicate that significant (eco-)physiological properties are highly conserved in the species Escherichia coli // Microbiology, 2007. V. 153, no. 7. P. 2052-2066. doi: 10.1099/mic.02006/002006-0.

Koskiniemi S., Sun S., Berg O.G., Andersson D.I. Selection-driven gene loss in bacteria // PLoS Genetics. 2012. 8:e1002787. doi: 10.1371/journal.pgen.1002787.

Lawrence D.A. Regulation of methionine feedback-sensitive enzyme in mutants of Salmonella typhimurium // J. Bacteriol. 1972. V. 109, no. 1. P. 8-11.

Lee M.-C., Marx C.J. Repeated, selection-driven genome reduction of accessory genes in ex-perimental populations //PLoS Genetics. 2012. 8:e1002651. doi: 10.1371/journal.pgen.1002651.

McCutcheon J.P., Moran N.A. Parallel genomic evolution and metabolic interdependence in an ancient symbiosis // Proc Natl. Acad. Sci. USA. V. 104. no. 49. P. 19392-19397. doi: 10.10731/iti4907104.

Morris J.J., Lenski R.E., Zinser E.R. The black queen hypothesis: evolution of dependencies through adaptive gene loss // Mbio. V. 3. Issue 2 :e00036-12. doi: 10.1128/mBio.00036-12.

Münster U. Concentration and fluxes of organic carbon substrates in the aquatic environment // Antonie Leeuwenhoek. 1993. V. 63. Issue 3-4. P. 243-274. doi: 10.1007/BF00871222.

Ochman H., Moran N.A. Genes lost and genes found: evolution of bacterial pathogenesis and symbiosis // Science. 2001. V. 292. no. 5519. P. 1096-1099. doi: 10.1126/science.1058543.

van de Guchte M., Penaud S., Grimaldi C., Barbe V., Bryson K., Nicolas P., Robert C., Oztas S., Mangenot S., Couloux A. et al. The compete genome sequence of Lactobacillus bulgaricus extensive and ongoing reductive evolution // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006. V. 103. no. 24. P. 9274-9279. doi:10.1073/pnas.iti2406103.

REFERENCES in ENGLISH

Bioresursyi Onezhskogo ozera. [Bioresources of Onega Lake]. Petrozavodsk: Karelian research centre RAS, 2008. 272 s.

Boyarinov P. M. Ekologicheskie problemyi Onezhskogo ozera v usloviyah vozrastayuschey antropogennoy nagruzki [Ecological problems of Onega Lake in conditions of increasing anthropogenic load] // Vodnyie resursyi Karelii i ekologiya. Petrozavodsk, 1992. S. 35-44.

Gosudarstvennyj doklad o sostojanii okruzhajushhej sredy Respublik Karelija v 2010 godu. [State Report on the Environment of the Republic of Karelia in 2010]. Petrozavodsk: IP Andreev P.N., 2011. 292 s.

Gosudarstvennyj doklad o sostojanii okruzhajushhej sredy Respubliki Karelija v 2011 godu. [State Report on the Environment of the Republic of Karelia in 2011]. Petrozavodsk: Andreev P.N., 2012. 294 s.

Gosudarstvennyj doklad o sostojanii okruzhajushhej sredy Respubliki Karelija v 2012 godu. [State Report on the Environment of the Republic of Karelia in 2012]. Petrozavodsk: OOO «Dva tovarishha», 2013. 328 s.

Gosudarstvennyj doklad o sostojanii okruzhajushhej sredy Respubliki Karelija v 2013 godu. [State Report on the Environment of the Republic of Karelia in 2013]. Petrozavodsk, 2014. 300 s.

ZHukov-Verezhnikov N. N., Pekhov А. P. Genetika bakterij [Bacterial genetics]. M.: Medgiz, 1963.-458 s.

Zatsarinnaya E. А., Kruglova А. P. Nekotorye osobennosti saprofiticheskoj fazy Escherichia coli v vodoemakh Ryazanskoj oblasti [Some features of the saprophytic phase Escherichia coli in the water bodies of the Ryazan region]// Strategiya vzaimodejstviya mikroorga-nizmov i rastenij s okruzhayushhej sredoj (24-28 sentyabrya 2012 g): tezisy dokl. VI Vseros. кonf. molodykh uchenykh. Saratov, 2012. S. 31.

Ivanter JE.V., Korosov A.V. Vvedenie v kolichestvennuyu biologiyu: ucheb. posobie [Introducing a quantitative biology]. Petrozavodsk: PetrSU Publishing. 2003. 302 s.

Il'mast N.V., Kitaev S.P., Kuchko Ja.A., Pavlovskij S.A. Gidrojekologija raznotipnyh ozer Juzhnoj Karelii. [Hydroecology of polytypic lakes of South Karelia]. Petrozavodsk: KarNC RAN, 2008. 92 s.

Kukleva L. M., Odinokov G. N., SHavina N. YU., Eroshenko G. А., Kutyrev V. V. Sravni-tel'nyj analiz pitatel'nykh potrebnostej shtammov Yersinia pestis osnovnogo i neos-novnogo podvidov i geneticheskie prichiny ikh auksotrofnosti [Comparative analysis of the nutrient requirements among Yersinia pestis strains of the main and non-main subspecies as well as genetic causes of their auxotrophy] // Problemy osobo opasnykh infektsij. 2013, vyp.2. S.33-36.

Maslov Ju.N., Paramonova Z.L. Izuchenie geterogennosti prirodnyh populjacij ki-shechnoj palochki. Soobshhenie I. Geneticheskie markery prirodnoj populjacii kishechnoj palochki, vydelennoj iz otkrytyh estestvennyh vodoemov [The study of heterogeneity of natural populations of E. coli. Part I. Genetic markers of natural populations of E. coli isolated from open natural reservoirs] // Geterogennost' populjacij mikroorgnizmov. Sverdlovsk: UNC AN SSSR

Onezhskoe ozero: jekologicheskie problemy. [Lake Onega: environmental problems./ otv. red. N.N. Filatov. Petrozavodsk: KarNC RAN, 1999. 293 s.

Pshenichnov R. А., Kolotvinov S. V. Osnovy postroeniya sistemy geneticheskogo moni-toringa prirodnykh populyatsij mikroorganizmov: prostranstvennyj monitoring [Basics of construction the system of genetic monitoring of natural microbial populations: the spatial monitoring]. Sverdlovsk: Ural'skij nauchnyj tsentr RАN, 1986. 119 s.

Tekanova E.V., Timakova T.M. Ocenka sovremennogo troficheskogo sostojanija Onezhskogo ozera po pervichnoj produkcii fitoplanktona [Assessment of current trophic status of Lake Onega in the primary production of phytoplankton] // Gidrobiologicheskij zhurnal. 2007. T. 43, № 3. S. 90-93.

Sanitarnaja mikrobiologija [Sanitary microbiology] / Pod red. G.P. Kaliny, G.N. Chitovicha. M.: Medicina, 1969. 384 s.

Sycheva E.V. Izuchenie jelementov “skrytogo” metabolizma 2-ketobutirata u Escherichia coli na primere shtammov-producentov aminokislot [The study of “hidden” metabolism elements of 2-ketobutirate for example amino acid producing strains]. Avtoref… dis. kand. boil. nauk. M. 2008. 31 c.

Barker D.G., Bruton C.J. The fate of norleucine as a replacement for metionine in protein synthess. // J. of Molecular biology. 1979. V. 133, no. 2. P. 217-231.

Bogosian G., Violand B.N., Dorward-King E.J., Workman W.E., Jung P.E., Kane J.F. Biosynthesis and incorporation into protein of norleucine by Escherichia coli// J. Biol. Chem. 1989. V. 264. P. 531-539.

Сlowes R.C., Hayes W. Experiments in microbial genetics. Oxford and Edinburgh: Blackwell scientific publications. 1968. 248 p.

D’Souza G., Waschina S., Pande S., Bohl K., Kaleta Ch., Kost Ch. Less is more: selective advantages can explain the prevalent loss of biosynthetic genes in bacteria. // Evolution. 2014. V. 68 -9. P. 2559-257. doi: 10.1111/evo.12468.

Giovannoni S.J. , Tripp H.J., Givan S., Podar M., Vergin K.L., Baptista D., Bibbs L., Eads J., Richardson T.H., Noordewier M., et al. Genome streamlining in a cosmopolitan oceanic bacterium. // Science, 2005. V. 309, P. 1242-1245. doi: 10.1126/science.1114057.

Ihssen J., Grasselli E., Bassin C., François P., Piffaretti J.-C., Köster W., Schrenzel J., Egli T. Comparative genomic hybridization and physiological characterization of environmental isolates indicate that significant (eco-)physiological properties are highly conserved in the species Escherichia coli. // Microbiology, 2007. V. 153, no. 7. P. 2052-2066. doi: 10.1099/mic.02006/002006-0.

Koskiniemi S., Sun S., Berg O.G., Andersson D.I. Selection-driven gene loss in bacteria.// PLoS Genetics. 2012. 8:e1002787. doi: 10.1371/journal.pgen.1002787.

Lawrence D.A. Regulation of methionine feedback-sensitive enzyme in mutants of Salmonella typhimurium. // J. Bacteriol. 1972. V. 109, no. 1. P. 8-11.

Lee M.-C., Marx C.J. Repeated, selection-driven genome reduction of accessory genes in experimental populations. //PLoS Genetics. 2012. 8:e1002651. doi: 10.1371/journal.pgen.1002651.

McCutcheon J.P., Moran N.A. Parallel genomic evolution and metabolic interdependence in an ancient symbiosis. // Proc Natl. Acad. Sci. USA. V. 104. no. 49. P. 19392-19397. doi: 10.10731/iti4907104.

Morris J.J., Lenski R.E., Zinser E.R. The black queen hypothesis: evolution of dependencies through adaptive gene loss. // Mbio. V. 3. Issue 2 :e00036-12. doi: 10.1128/mBio.00036-12.

Münster U. Concentration and fluxes of organic carbon substrates in the aquatic environment.// Antonie Leeuwenhoek. 1993. V. 63. Issue 3-4. P. 243-274. doi: 10.1007/BF00871222.

Ochman H., Moran N.A. Genes lost and genes found: evolution of bacterial pathogenesis and symbiosis.// Science. 2001. V. 292. no. 5519. P. 1096-1099. doi: 10.1126/science.1058543.

van de Guchte M., Penaud S., Grimaldi C., Barbe V., Bryson K., Nicolas P., Robert C., Oztas S., Mangenot S., Couloux A. et al. The compete genome sequence of Lactobacillus bulgaricus extensive and ongoing reductive evolution.// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006. V. 103. no. 24. P. 9274-9279. doi:10.1073/pnas.iti2406103.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb218

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019