ВЫДЕЛЕНИЕ МЕТАНОТРОФНЫХ БАКТЕРИЙ ИЗ ПРИРОДНЫХ БИОЦЕНОЗОВ И ПОДБОР ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД, ОПТИМАЛЬНЫХ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
Аннотация
Обоснование. Одна из самых актуальных проблем в мире – производство кормового белка. Мировой дефицит белка оценивается в 30 млн. т в год, для Российской Федерации оценивается в 2-2,5 млн. т белка в год.
Проблема дефицита белка может быть частично решена при помощи метанотрофных бактерий. При создании оптимальных условий метанотрофные бактерии способны активно окислять природный газ - метан и наращивать свою биомассу, богатую ценным белком, витаминами и другими биологически активными веществами. Кормовой продукт из метанотрофных бактерий сравним с рыбной мукой и соевым шротом, концентрация чистого белка в нем составляет более 80%.
Цель. Выделение метанотрофных бактерий из природных биоценозов и их культивирование на различных питательных средах в лабораторных условиях.
Материалы и методы. Исследование проводили с 2019 по 2022 год в микробиологической лаборатории центра технологического превосходства «Передовые химические и биотехнологии» Тульского государственного педагогического университета им. Л.Н. Толстого. Объектом исследования были метанотрофные бактерии, выделенные из различных естественных и искусственных экосистем, коллекционные штаммы Methylococcus capsulatus B-2990 и Methylomonas methanica B-2110. Для выделения метанотрофных бактерий использовали метод посева накопительной культуры на твердую агаризированную стерильную питательную среду в чашки Петри. Для культивирования метанотрофов использовали питательные среды различного состава, содержащие все необходимые макро- и микроэлементы для нормального роста бактериальных колоний.
Результаты. Колонии метанотрофных бактерий были обнаружены в одной пробе донных отложений, взятой из сфагнового болота деревни Кочаки Тульской области и в пробах из метанреактора. В результате сравнения питательных сред для выделения и культивирования метанотрофов, было установлено, что наиболее подходящей средой для выделения метанотрофных бактерий является стандартная нитратная минеральная среда NMS. Для культивирования метанотрофных бактерий наилучшими средами являются: питательная среда с добавлением анаэробного ила, аммонийная минеральная питательная среда (AMS) и AMS с добавлением метанола, нитратная минеральная питательная среда №221 с добавлением метанола.
Заключение. Использование различных питательных сред для культивирования метанотрофных бактерий позволяет оценить влияние различных органических веществ на рост и развитие бактериальных колоний. Исследование различных естественных и искусственных экосистем позволяет расширить таксономические знания о данной группе микроорганизмов, а так же повысить потенциал использования метанотрофов в решении различных проблем экологии и биотехнологии.
Скачивания
Литература
Список литературы
Гальченко В.Ф. Метанотрофные бактери. Москва: изд. ГЕОС,. 2001. С. 500.
Данилова О.В. Новые метанотрофы и филогенетически родственные им бактерии болотных экосистем : Автореф. дис. … канд. биол. наук. Москва, 2014. 27 с.
Дубинкин И.А., Самосадова П.В., Суясов Н.А. Выделение метанокисляющих организмов из почвенных образцов // Успехи в химии и химической технологии. 2019, Т. 33, №5, С. 103.
Особенности психрофильных и термофильных метанотрофных микроорганизмов / Бакунина М.С., Пономарева А.Л., Дубовчук С.С., Еськова А.И., Шакиров Р.Б., Обжиров А.И. // Вестник ДВО РАН. 2020, Т. 213, №5. С. 43-50. https://doi.org/10.37102/08697698.2020.213.5.004
Рождественская Л. Н., Бычкова Е. С., Бычков А. Л. Анализ вызовов и современных тенденций развития технологий на рынке белков // Пищевая промышленность. 2018, № 5, С. 42-47.
Троценко Ю. А. Аэробные метилотрофы - перспективные объекты современной биотехнологии // Journal of Siberian Federal University. 2012, Т. 3, № 5, С. 243-279.
Троценко Ю.А. Особенности метаболизма метанотрофов : Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Пущино, 1992. 38 с.
Чекмарев П. А., Артюхов А. И. Рациональные подходы к решению проблемы белка в России // Достижения науки и техники АПК. 2011, № 6, С. 5-8.
Averesch N.J.H., Kracke F. Metabolic Network Analysis of Microbial Methane Utilization for Biomass Formation and Upgrading to Bio-Fuels // Front. Energy Res. 2018, 157 p. https://doi.org/10.3389 /fenrg.2018.00106
Classication of pmoA amplicon pyrosequences using BLAST and the lowest common ancestor method in MEGAN / Dumont M.G., Luke C., Deng Y., Frenzel P. // Front. Microbiol. 2014, vol. 5, pp. 1-9. https://doi.org/10.3389/fmicb
Cultivation of Important Methanotrophs From Indian Rice Fields / Rahalkar M.C., Kumal K., Pandit P., Bahulikar R. A., Mohite J.A. // Microbiol. 2021, pp. 1-10. https://doi.org/10.3389 /fmicb.2021.669244
From nature to nurture: Essence and methods to isolate robust methanotrophic bacteria / Meruvua Haritha, Hui Wub, Ziyue Jiaoa, Liyan Wangc, Qiang Fei. // Synthetic and Systems Biotechnology. 2020, vol. 5, no. 3, pp. 173-178. https://doi.org/10.1016/j.synbio.2020.06.007
Hanson R.S., Hanson T.E. Methanotrophic Bacteria // Microbiological reviews. 1996, vol. 60, no. 2, pp. 439–471.
Jiang H., Smith T.J. Environmental Biotechnology and Safety // Comprehensive Biotechnology. 2011, vol. 6, no. 2, 262 p.
Kung-Hui Chu, Lisa Alvarez-Cohen. Effect of Nitrogen Source on Growth and Trichloroethylene Degradation by Methane-Oxidizing Bacteria // Applied and environmental microbiology. 1998, vol. 64, no. 9, pp. 3451-3457.
Smith T.J., Murrell J.C. Methanotrophy/methane oxidation // Encyclopedia of Microbiology. 2009, vol. 3, pp. 293-298. https://doi.org/10.1016/B978-012373944-5.00054-7
Soo Y. Ro, Amy C. Rosenzweig. Marine Enzymes and Specialized Metabolism - Part B // Methods in Enzymology. 2018, vol. 1, pp. 335-349.
Whittenbury R., Phillips K. C., Wilkinson J. F. Enrichment, Isolation and SomeProperties of Methane-utilizing Bacteria // Journal of General Microbiology. 1970, vol. 61, no. 2, pp. 205-218. https://doi.org/10.1099/00221287-61-2-205
Whittenbury R., Davies S.L, Davey J. F. Exospores and cysts formed by methane-utilizing bacteria // Journal of General Microbiology. 1970, vol. 61, no. 2, pp. 219-226. https://doi.org/10.1099/00221287-61-2-219
Wyss O., Moreland E.J. Composotion of the capsule of obligate hydrocarbon-utilizing bacteria // Microbiol. 1968, vol. 16, no. 1, 185 p. https://doi.org/10.1128/am.16.1.185-.1968
References
Galchenko V.F. Metanotrofnye bakteryi [Methanotrophic bacteria]. Moscow: GEOS Publishing House, 2001, 500 p.
Danilova O.V. Novie metanotrofy i filogeneticheski rodsvennye im bakterii bolotnih ekosistem [New methanotrophs and phylogenetically related bacteria of swamp ecosystems]. Abstract. diss. ... cand. biol. sciences. Moscow, 2014, 27 p.
Dubinkin I.A., Samosadova P.V., Suyasov N.A. Vydelenie metanokisliaychih organismov iz pochvennih obrazcov [Isolation of methane-oxidizing organisms from soil samples]. Yspehi v himii i himicheskoi tehnologii [Advances in chemistry and chemical technology], 2019, vol. 33, no. 5, p. 103.
Osobennosti psyhrofylnih i termofylnih metanotrofnyh mikroorganismov. [Features of psychrophilic and thermophilic methanotrophic microorganisms]. Bakunina M.S., Ponomareva A.L., Dubovchuk S.S., Eskova A.I., Shakirov R.B., Obzhirov A.I. Vestnik DVO RAN [Bulletin of the FEB RAS], 2020, vol. 213, no. 5, pp. 43-50. https://doi.org/10.37102/08697698.2020.213.5.004
Rozhdestvenskaya L. N., Bychkova E. S., Bychkov A. L. Analiz vyvozov i sovremennyh tendentciy razvitya tehnologyi na rynke belkov. [Analysis of challenges and current trends in the development of technologies in the protein market]. Pishevaya promyshlennost [Food industry], 2018, no. 5, pp. 42-47.
Trotsenko Y. A. Aerobnye metilotrofy – perspektivnye obekty sovremennoy biotehnologyii. [Aerobic methylotrophs – promising objects of modern biotechnology]. Journal of Siberian Federal University, 2012, vol. 3, no. 5, pp. 243-279.
Trotsenko Y.A. Osobennosty metabolizma metanotrofov [Features of metabolism of methanotrophs]. Abstract. dis. ... Doctor of Biological Sciences. Pushchino, 1992, 38 p.
Chekmarev P. A., Artyukhov A. I. Racionalnye podhody k resheniy problemy belka v Rossii. [Rational approaches to solving the protein problem in Russia]. Dostizheniya nayki i tehniki APK [Achievements of science and technology of the agro-industrial complex], 2011, no. 6, pp. 5-8.
Averesh N.J.H., Krake F. Analysis of the metabolic network of the use of microbial methane for the formation of biomass and its conversion into biofuels. Front. Energy resources, 2018, p. 157. https://doi.org/10.3389 /fenrg.2018.00106
Classification of pmoA amplicon pyrosequences using the BLAST method and the smallest common ancestor in MEGAN / Dumont M.G., Luke C., Deng Y., Frenzel P. Front. Microbiol., 2014, vol. 5, pp. 1-9. https://doi.org/10.3389/fmicb
Cultivation of Important Methanotrophs From Indian Rice Fields / Rahalkar M.C., Kumal K., Pandit P., Bahulikar R.A., Mohite J.A. Microbiol., 2021, pp. 1-10. https://doi.org/10.3389 /fmicb.2021.669244
From nature to education: the essence and methods of isolation of resistant methanotrophic bacteria / Meruvua Harita, Hui Wub, Ziyue Jiaoa, Liyan Wang, Qiang Fei. Synthetic and systemic biotechnology, 2020, vol. 5, no. 3, pp. 173-178. https://doi.org/10.1016/j.synbio.2020.06.007
Hanson R.S., Hanson T.E. Methanotrophic bacteria. Microbiological reviews, 1996, vol. 60, no. 2, pp. 439–471.
Jiang H., Smith T.J. Ecological biotechnology and safety. Complex biotechnology, 2011, vol. 6, no. 2, p. 262.
Kung-Hui Chu, Lisa Alvarez-Cohen. The effect of the nitrogen source on the growth and degradation of trichloroethylene by methane-oxidizing bacteria. Applied and ecological microbiology, 1998, vol. 64, no. 9, pp. 3451-3457.
Smith T.J., Murrell J. K. Methanotrophy / methane oxidation. Encyclopedia of Microbiology, 2009, vol. 3, pp. 293-298. https://doi.org/10.1016/B978-012373944-5.00054-7
Soo Y. Ro, Amy K. Rosenzweig. Marine enzymes and specialized metabolism - Part B. Methods in Enzymology, 2018, vol. 1, pp. 335-349.
Wittenbury R., Phillips K. K., Wilkinson J. F. Enrichment, isolation and some properties of methane-utilizing bacteria. Journal of General Microbiology, 1970, vol. 61, no. 2, pp. 205-218. https://doi.org/10.1099/00221287-61-2-205
Whittenbury R., Davies S.L, Davey J. F. Exospores and cysts formed by methane-utilizing bacteria. Journal of General Microbiology, 1970, vol. 61, no. 2, pp. 219-226. https://doi.org/10.1099/00221287-61-2-219
Wyss O., Moreland E.J. Composotion of the capsule of obligate hydrocarbon-utilizing bacteria. Microbiol., 1968, vol. 16, no. 1, 185 p. https://doi.org/10.1128/am.16.1.185-.1968
Просмотров аннотации: 470 Загрузок PDF: 384
Copyright (c) 2023 Olga V. Prokudina, Georgiy V. Pestsov, Anastasia V. Tretyakova
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
