Биохимическая и молекулярно-генетическая характеристика бактерий Bacillus pumilus, изолированных на территории Беларуси

  • Олеся Владимировна Евдокимова Институт микробиологии НАН Беларуси, ул. Купревича, 2, 220141, г. Минск, Беларусь
  • Владислав Евгеньевич Мямин Институт микробиологии НАН Беларуси, ул. Купревича, 2, 220141, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Леонид Николаевич Валентович Институт микробиологии НАН Беларуси, ул. Купревича, 2, 220141, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Исследованы физиолого-биохимические и молекулярно-генетические свойства бактерий Bacillus pumilus, изолированных из растений с признаками бактериального поражения, и штаммов, выделенных из почвы на территории Беларуси. Установлено, что изоляты из растений незначительно отличались от почвенных штаммов по фенотипическим признакам, вариации касались только целлюло- и пектолитической активности. Однако типирование с помощью RAPD- и REP-ПЦР выявило высокую генетическую гетерогенность исследованных штаммов, что может свидетельствовать о вариабельности структуры геномов бактерий B. pumilus из различных мест обитания.

Биографии авторов

Олеся Владимировна Евдокимова, Институт микробиологии НАН Беларуси, ул. Купревича, 2, 220141, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник лаборатории «Центр аналитических и генно-инженерных исследований»

Владислав Евгеньевич Мямин, Институт микробиологии НАН Беларуси, ул. Купревича, 2, 220141, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук, доцент; старший научный сотрудник лаборатории средств биологического контроля Института микробиологии НАН Беларуси; доцент кафедры микробиологии биологического факультета БГУ

Леонид Николаевич Валентович, Институт микробиологии НАН Беларуси, ул. Купревича, 2, 220141, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук, доцент; заведующий лабораторией «Центр аналитических и генно-инженерных исследований» Института микробиологии НАН Беларуси; доцент кафедры молекулярной биологии биологического факультета БГУ

Литература

  1. Huang Q., Peng Y., Li X., et al. Purification and characterization of an extracellular alkaline serine protease with dehairing function from Bacillus pumilus. Curr. Microbiol. 2003. Vol. 46, issue 3. P. 169 –173. DOI: 10.1007/s00284-002-3850-2.
  2. Asha Poorna C., Prema P. Production of cellulase-free endoxylanase from novel alkalophilic thermotolerent Bacillus pumilus by solid-state fermentation and its application in wastepaper recycling. Biores. Technol. 2006. Vol. 98, issue 3. P. 485– 490. DOI: 10.1016/j.biortech.2006.02.033.
  3. Balasubramanian N., Simões N. Bacillus pumilus S124A carboxymethyl cellulase; a thermo stable enzyme with a wide substrate spectrum utility. Int. J. Biol. Macromol. 2014. Vol. 67. P. 132–139. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2014.03.014.
  4. Zang H., Xie S., Wu H. A novel thermostable GH5_7 β-mannanase from Bacillus pumilus GBSW19 and its application in manno-oligosaccharides (MOS) production. Enzyme Microb. Technol. 2015. Vol. 78. P. 1– 9. DOI: 10.1016/j.enzmictec.2015.06.007.
  5. Guan Z.-B., Shui Y., Song C. M., et al. Efficient secretory production of CotA-laccase and its application in the decolorization and detoxification of industrial textile wastewater. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2015. Vol. 22, issue 12. P. 9515–9523. DOI: 10.1007/ s11356-015-4426-6.
  6. Aunpad R., Na-Bangchang K. Pumilicin 4, a novel bacteriocin with anti-MRSA and anti-VRE activity produced by newly isolated bacteria Bacillus pumilus strain WAPB4. Curr. Microbiol. 2007. Vol. 55, issue 4. P. 308–313. DOI: 10.1007/s00284-006-0632-2.
  7. Brack C., Mikolasch A., Schlueter R., et al. Antibacterial metabolites and bacteriolytic enzymes produced by Bacillus pumilus during bacteriolysis of Arthrobacter citreus. Mar. Biotechnol. 2015. Vol. 17, issue 3. P. 290–304. DOI: 10.1007/s10126-015-9614-3.
  8. De-Bashan L. E., Hernandez J. P., Bashan Y., et al. Bacillus pumilus ES4: candidate plant growth-promoting bacterium to enhance establishment of plants in mine tailings. Environ. Exp. Bot. 2010. Vol. 69, issue 3. P. 343–352. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2010.04.014.
  9. Kuan K. B., Othman R., Abdul Rahim K., et al. Plant growth-promoting rhizobacteria inoculation to enhance vegetative growth, nitrogen fixation and nitrogen remobilisation of Maize under greenhouse conditions. PLoS ONE. 2016. Vol. 11, issue 3. P. 1–19. DOI: 10.1371/journal.pone.0152478.
  10. Gutiérrez-Mañero F. J., Ramos-Solano B., Probanza A., et al. The plant-growth-promoting rhizobacteria Bacillus pumilus and Bacillus licheniformis produce high amounts of physiologically active gibberellins. Physiol. Plant. 2001. Vol. 111, issue 2. P. 206 –211. DOI: 10.1034/j.1399-3054.2001.1110211.x.
  11. Bentur H. N., Dalzell A., Riordan F. A. I. Central venous catheter infection with Bacillus pumilus in an immunocompetent child: a case report. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 2007. Vol. 6. P. 12. DOI: 10.1186/1476-0711-6-12.
  12. Hernaiz C., Picardo A., Alos J. I., et al. Nosocomial bacteremia and catheter infection by Bacillus cereus in an immunocompetent patient. Clin. Microbiol. Infect. 2003. Vol. 9, issue 9. P. 973–975. DOI: 10.1046/j.1469-0691.2003.00682.x.
  13. Kimouli M., Vrioni G., Papadopoulou M., et al. Two cases of severe sepsis caused by Bacillus pumilus in neonatal infants. J. Med. Microbiol. 2012. Vol. 61. P. 596 –599. DOI: 10.1099/jmm.0.033175-0.
  14. From C., Hormazabal V., Granum P. E. Food poisoning associated with pumilacidin-producing Bacillus pumilus in rice. Int. J. Food Microbiol. 2007. Vol. 115, issue 3. P. 319–324. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2006.11.005.
  15. Grass G., Bierbaum G., Molitor E., et al. Genome sequence of Bacillus pumilus strain bonn, isolated from an anthrax-like necrotic skin infection site of a child. Genome Announc. 2016. Vol. 4, issue 1. Article ID: e01741-15. DOI: 10.1128/genomeA.01741-15.
  16. Galal A. A., El-Bana A. A., Janse J. Bacillus pumilus, a new pathogen on Mango plants. Egypt. J. Phytopathol. 2006. Vol. 34, No. 1. P. 17–29.
  17. Bathily H., Babana A. H., Samaké F. Bacillus pumilus a new pathogen on potato tubers in storage in Mali. Afr. J. Microbiol. Res. 2010. Vol. 4, issue 20. P. 2067–2071.
  18. Peng Q., Yuan Y., Gao M. Bacillus pumilus, a novel ginger rhizome rot pathogen in China. Plant Dis. 2013. Vol. 97, No. 10. P. 1308–1315. DOI: 10.1094/PDIS-12-12-1178-RE.
  19. Li B., Qiu W., Tan Q. M., et al. Association of a bacillus species with leaf and twig dieback of Asian pear (Pyrus pyrifolia) in China. J. Plant Pathol. 2009. Vol. 91, No. 3. P. 705–708. DOI: 10.4454/jpp.v91i3.565.
  20. Font M. I., Bassimba D. D. M., Cebrián M. C., et al. First report of Bacillus pumilus on Phaseolus vulgaris in Spain. Plant Pathol. 2010. Vol. 59, issue 2. P. 400. DOI: 10.1111/j.1365-3059.2009.02172.x.
  21. Kotan R., Sahin F., Ala A. Identification and pathogenicity of bacteria isolated from pome fruit trees in the Eastern Anatolia region of Turkey. J. Plant Dis. Prot. 2006. Vol. 113, No. 1. P. 8–13.
  22. Mikiciński A., Pulawska J., Sobiczewski P., et al. Pectolytic bacteria associated with soft rot of dieffenbachia (Dieffenbachia maculata). Phytopathologia. 2010. Vol. 58. P. 21–32.
  23. Komar E. I., Pesnyakevich A. G. Characterisation of bacteria cause soft rot potato in Belarus. Vestnik BSU. Ser. 2, Chem. Biol. Geogr. 2013. No. 1. P. 78–82 (in Russ.).
  24. Kovaleva V. A., Shalovylo Y. I., Gorovik Y. N., et al. Bacillus pumilus – a new phytopathogen of Scots pine – Short Communication. J. For. Sci. 2015. Vol. 61, No. 3. P. 131–137.
  25. Mel S. F., Mekalanos J. J. Modulation of horizontal gene transfer in pathogenic bacteria by in vivo signals. Cell. 1996. Vol. 87, issue 5. P. 795–798. DOI: 10.1016/S0092-8674(00)81986-8.
  26. Garcia-Vallvé S., Romeu A., Palau J. Horizontal gene transfer in bacterial and archaeal complete genomes. Genome Res. 2000. Vol. 10. P. 1719 –1725. DOI: 10.1101/gr.130000.
  27. Parvathi A., Krishna K., Jose J., et al. Biochemical and molecular characterization of Bacillus pumilus isolated from coastal environment in Cochin, India. Braz. J. Microbiol. 2009. Vol. 40, issue 2. P. 269 –275. DOI: 10.1590/S1517-838220090002000012.
  28. Rasko D. A., Rosovitz M. J., Økstad O. A., et al. Complete sequence analysis of novel plasmids from emetic and periodontal Bacillus cereus isolates reveals a common evolutionary history among the B. cereus-group plasmids, including Bacillus anthracis pXO1. J. Bacteriol. 2007. Vol. 189, No. 1. P. 52– 64. DOI: 10.1128/JB.01313-06.
  29. Gabr M. R., Gazar A. A. Gabbage head rot due to sporeforming bacteria [Bacillus polymyxa and Bacillus pumilus; Egypt]. Ann. Agric. Sci. 2012. Vol. 28. P. 1163–1185.
  30. Saleh O. I., Huang P.-Y., Huang J.-S. Bacillus pumilus, the cause of bacterial blotch of immature balady peach in Egypt. J. Phyto pathol. 1997. Vol. 145. P. 447– 453. DOI: 10.1111/j.1439-0434.1997.tb00348.x.
  31. Shangkuan Y. H., Yang J.-F., Lin H.-C., et al. Comparison of PCR-RFLP, ribotyping and ERIC-PCR for typing Bacillus anthracis and Bacillus cereus strains. J. Appl. Microbiol. 2000. Vol. 89, issue 3. P. 452–462. DOI: 10.1046/j.1365-2672.2000.01134.x.
  32. Akopyanz N., Bukanov N. O., Westblom T. U., et al. DNA diversity among clinical isolates of Helicobacter pylori detected by PCR-based RAPD fingerprinting. Nucleic Acids Res. 1992. Vol. 20, No. 19. P. 5137–5142.
  33. Yeudakimаva O. V., Miamin V. E., Valentovich L. N. Identification of Bacillus pumilus bacteria by using species-specific PCR assay. Molecular and Applied Genetics : proceedings. 2016. Vol. 21. P. 53– 63 (in Russ.).
  34. Zheldakova R. A., Miamin V. E. [Phytopathogenic microorganisms]. Minsk : BSU, 2006 (in Russ.).
  35. Netrusov A. I., Egorova M. A., Zakharchuk L. M., et al. [Practical Microbiology]. Moscow : Akademiya, 2005 (in Russ.).
  36. Wilson K. Preparation of genomic DNA from bacteria. Curr. Protoc. Mol. Biol. 2001. P. 2.4.1–2.4.5. DOI: 10.1002/0471142727. mb0204s56.
  37. Wulff E. G., Mguni C. M., Mansfeld-Giese K., et al. Biochemical and molecular characterization of Bacillus amyloliquefaciens, B. subtilis and B. pumilus isolates with distinct antagonistic potential against Xanthomonas campestris pv. campestris. Plant Pathol. 2002. Vol. 51, issue 5. P. 574 –584. DOI: 10.1046/j.1365-3059.2002.00753.x. 38. De Jonghe V., Coorevits A., Vandroemme J., et al. Intraspecific genotypic diversity of Bacillus species from raw milk. Int. Dairy J. 2008. Vol. 18, No. 5. Р. 496–505. DOI: 10.1016/j.idairyj.2007.11.007.
  38. Guglielmetti S., Mora D., Parini C. Small rolling circle plasmids in Bacillus subtilis and related species: Organization, distribution, and their possible role in host physiology. Plasmid. 2007. Vol. 57, No. 3. P. 245–264. DOI: 10.1016/j.plasmid.2006.09.002.
  39. Garcia-Ramon D. C., Luque-Navas M. J., Molina C. A., et al. Identification, sequencing and comparative analysis of pBp15.S plasmid from the newly described entomopathogen Bacillus pumilus 15.1. Plasmid. 2015. Vol. 82. P. 17–27. DOI: 10.1016/j.plasmid.2015.09.001.
  40. Schwarz S., Shen J., Wendlandt S., et al. Plasmid-mediated antimicrobial resistance in Staphylococci and other Firmicutes. Microbiol. Spectr. 2014. Vol. 2, issue 6. P. 421– 444. DOI: 10.1128/microbiolspec.PLAS-0020-2014.
  41. Lanza V. F., Tedim A. P., Martinez J. L., et al. The plasmidome of Firmicutes: impact on the emergence and the spread of resistance to antimicrobials. Microbiol. Spectr. 2015. Vol. 3, No. 2. P. 1–37. DOI: 10.1128/microbiolspec.PLAS-0039-2014.
  42. Titok M. A. [Plasmids of gram-positive bacteria]. Minsk : BSU, 2004 (in Russ.).
Опубликован
2018-05-03
Ключевые слова: Bacillus pumilus, RAPD-ПЦР, REP-ПЦР, генетическая гетерогенность
Поддерживающие организации Авторы выражают благодарность ассистентам биологического факультета БГУ Е. И. Комар (кафедра микробиологии) и Ю. Н. Горовику (кафедра молекулярной биологии) за предоставленные штаммы бактерий B. pumilus.
Как цитировать
Евдокимова, О. В., Мямин, В. Е., & Валентович, Л. Н. (2018). Биохимическая и молекулярно-генетическая характеристика бактерий Bacillus pumilus, изолированных на территории Беларуси. Экспериментальная биология и биотехнология, 1, 38-49. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/biology/article/view/2485
Выпуск
№ 1 (2018): Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Раздел
Генетика, микробиология и молекулярная биология

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).