Молекулярно-генетический и физиолого-биохимический анализ бактерий, способных деградировать нефть при высоких температурных режимах : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель М. А. Титок

Abstract

Объект исследования: бактерии-деструкторы нефти, выделенные из образцов почвы и грунта на территориях Беларуси, России, Ирака, Ливии и Антарктиды. Цель НИР: изучение молекулярно-генетических и физиолого-биохимических особенностей бактерий-деструкторов, способных деградировать нефть при высоких температурных режимах. Методы проекта: микробиологические, генетические, молекулярно-генетические и физические. В процессе использовали аппараты для гель-электрофореза, анализа гелей, полимеразной цепной реакции, автоматический секвенатор LiCor, весы лабораторные аналитические, флюоресцентный спектрофотометр, центрифуги, термостаты, холодильники, сушильные шкафы, автоклав, качалки, водяные бани. В результате отобран штамм, идентифицированный как R. pyridinivorans 5Ар (показано, что наиболее информативным генетическим маркером для идентификации бактерий этого вида является последовательность гена alkB), способный эффективно утилизировать нефть в минимальной жидкой среде, содержащей 4 % нефти, при повышенной температуре (более 55 % за 14 сут при 37 °С). Впервые с использованием метода направленного мутагенеза отобраны мутанты бактерий R. pyridinivorans 5Ap c инактиванными генами alkB и narАа, детерминирующими алкан-1-монооксигеназу и большую субъединицу нафталиндиоксигеназы соответственно, а также мутанты бактерий Gordonia sp. 1D с нарушенным геном cyp153, определяющим деградацию короткоцепочечных алканов; установлено, что в отсутствии активной алкан-1-монооксигеназы у бактерий R. pyridinivorans 5Ap снижается способность утилизировать гексан, гексадекан, керосин, дизельное топливо и на 95 % они менее эффективно деградируют нефть. В отсутствии плазмиды биодеградации нафталина, либо нафталиндиоксигеназы бактерии R. pyridinivorans 5Ap утрачивают способность утилизировать нафталин, β-метилнафталин, бифенил и соответственно на 96 % и 65 % менее эффективно деградируют нефть. При 42 °С за 21 сут наиболее эффективно деградирует нефть и дизельное топливо в песчаной почве и в присутствии дополнительных стрессовых факторов (10 % влажности, 3 % NaCl, рН 9,0) бактериальный консорциум, включающий R. pyridinivorans 5Ap и Gordonia sp. 1D (от 50 % до 66 %). В аналогичных условиях консорциум, состоящий из бактерий R. pyridinivorans 5Ap и B. licheniformis FD9, эффективно деградирует дизельное топливо (более 70 %), а также нефть в почве, дополнительно содержащей 3 % NaCl (более 50 %).