Целью данной работы является комплексное изучение микробиоты северных почв в районах вечной мерзлоты, отбор психрофильных и ацидофильных штаммов-деструкторов нефтепродуктов, а также полногеномное секвенирование выделенных бактерий для выявления ключевых генетических детерминант их биодеградационной активности. Проанализированы полногеномные последовательности шести штаммов (Glutamicibacter creatinolyticus GAV-1, Lysinibacillus capsici 5a-1, Serratia fonticola 16a-1/24-1/DEST-2, Sporosarcina psychrophila 5b-1), выделенных из нефтезагрязнённых почв (6 образцов). Филогенетическое позиционирование по 16S рРНК подтвердило отнесение изолятов к известным видам и отсутствие выраженной таксономической новизны. Сопоставление протеомов с базой HADEG с использованием Proteinortho/DIAMOND выявило резкое расслоение нефтеокисляющего потенциала: у трёх S. fonticola обнаружено по 19 HADEG-генов на геном (алкановые, ароматические и биосурфактантные модули), у G. creatinolyticus GAV-1 – 17 генов, отнесённых только к ароматическому катаболизму; у S. psychrophila 5b-1 – 4 ароматических гена; у L. capsici 5a-1 – 1 ароматический ген. В ароматическом профиле GAV-1 доминировал протокатехуатный орто-путь (7 генов) при наличии дополнительных подпутей (фенилуксусная кислота, гомопротокатехуат, катехол, толуол). Даже внутри филогенетически «обычных» таксонов формируется существенно различный нефтеокисляющий функционал; S. fonticola выступают кандидатами на роль «универсальных» деструкторов, тогда как G. creatinolyticus, вероятно, специализирован на переработке ароматических промежуточных метаболитов, а S. psychrophila и L. capsici могут выполнять вспомогательные функции в консорциумах холодных кислых почв.
Ключевые слова: биоремедиация, нефтезагрязнённые почвы, полногеномное секвенирование, 16S рРНК, аэробная деградация углеводородов, база данных по аэробной деградации углеводородов (HADEG)
Список процитированных источников
1. Алексеев А.Ю., Забелин В.А., Куц С.А., Пушкарев Н.С. Практика биологической рекультивации // Нефтяное хозяйство. 2006. № 12. С. 98–99.
2. Емельянова Е.К., Алексеев А.Ю., Мокеева А.В., Тарасова М.В., Шестопалов М.А., Карпова Е.В., Забелин В.А., Шестопалов А.М., Ильичева Т.Н. Биорекультивация загрязненных нефтью объектов в Тюменской области // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Биология, клиническая медицина. 2010. Т. 8. Вып. 4. С. 155–161.
3. Васильев А.В. Использование биосорбентов для очистки почв и водных объектов от нефтяных загрязнений // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2024. № 26 (122). С. 164–174. doi: 10.37313/1990-5378-2024-26-6-164-174
4. Адаменко Л.С., Алексеев А.Ю., Забелин В.А., Филатов Д.А., Шаршов К.А., Шестопалов А.М. Метод утилизации нефтяных разливов с водной поверхности с применением сорбента на основе мультиграфена и микробного препарата в приближенных к естественным условиях // Экологический вестник России. 2014. № 3. С. 32–34.
5. Chapman P., Wade T.L., Knap A.H. Environmental effects and management of oil spills on marine ecosystems // Environmental Management of Marine Ecosystems / Eds. M.N. Islam, S.E. Jorgensen. Boca Raton: CRC Press, 2018. P. 119–146. doi: 10.1201/9781315153933-5
6. Алексеев А.Ю., Адаменко Л.С., Забелин В.А., Макарчук А.Л., Шестопалов А.М. Биоремедиация загрязнённых нефтепродуктами территорий как основа системы мероприятий для улучшения среды обитания человека на севере Сибири // Якутский медицинский журнал. 2016. № 2 (54). С. 44–46.
7. Ветрова А.А., Забелин В.А., Иванова А.А., Адаменко Л.А., Делеган Я.А., Петриков К.В. Биодеградация нефти консорциумом штаммов-нефтедеструкторов в лабораторных модельных системах // Юг России: экология, развитие. 2018. № 13 (1). С. 184–198. doi: 10.18470/1992-1098-2018-1-184-198
8. Fan M.-Y., Xie R.-J., Qin G. Bioremediation of petroleum-contaminated soil by a combined system of biostimulation-bioaugmentation with yeast // Environmental Technology. 2014. V. 35. No. 1–4. P. 391–399. doi: 10.1080/09593330.2013.829504
9. Мокеева А.В., Алексеев А.Ю. Емельянова Е.К., Забелин В.А., Заушинцева А.В., Тараканова А.С., Ше-В.А., Заушинцева А.В., Тараканова А.С., Шестопалов А.М., Ильичева Т.Н. Ассоциация штаммов бактерий-нефтедеструкторов для ремедиации нефтезагрязнённых территорий // Вестник НГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. 2011. Т. 9. № 3. С. 27–34.
10. Сидоренко М.Л., Русакова Д.А. Разнообразие психрофильных бактерий и их биотехнологический потенциал (обзор) // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2022. № 58. С. 28–54. doi: 10.17223/19988591/58/2
11. Drewes J.L., White J.R., Dejea C.M., Fathi P., Iyadorai T., Vadivelu J., Roslani A.C., Wick E.C., Mongodin E.F., Loke M.F., Thulasi K., Gan H.M., Goh K.L., Chong H.Y., Kumar S., Wanyiri J.W., Sears C.L. Highresolution bacterial 16S rRNA gene profile meta-analysis and biofilm status reveal common colorectal cancer consortia // Biofilms Microbiomes. 2017. V. 3. Article No. 34. doi: 10.1038/s41522-017-0040-3
12. Schwengers O., Jelonek L., Dieckmann M.A., Beyvers S., Blom J., Goesmann A. Bakta: rapid and standardized annotation of bacterial genomes via alignment-free sequence identification // Microbial Genomics. 2021. V. 7. No. 11. Article No. 000685. doi: 10.1099/mgen.0.000685
13. Rojas-Vargas J., Castelán-Sánchez H.G., PardoLópez L. HADEG: A curated hydrocarbon aerobic degradation enzymes and genes database // Computational Biology and Chemistry. 2023. V. 107. Article No. 107966. doi: 10.1016/j.compbiolchem.2023.107966
14. Lechner M., Findeiss S., Steiner L., Marz M., Stadler P.F., Prohaska S.J. Proteinortho: detection of (Co-) orthologs in large-scale analysis // BMC Bioinformatics. 2011. V. 12. Article No. 124. doi: 10.1186/1471-2105-12-124
15. Buchfink B., Reuter K., Drost H.-G. Sensitive protein alignments at tree-of-life scale using DIAMOND // Nature Methods. 2021. V. 18. No. 4. P. 366–368. doi: 10.1038/ s41592-021-01101-x
Сведения о финансировании:
Работы выполнены в рамках государственного задания НИИ вирусологии ФИЦ ФТМ №125031903984-1.
ISSN 1995-4301
Выбор параметров просмотра
