Adaptive Properties of  Arthrobacter agilis  Strain wb28 Isolated from Wheat Bran

N. Yu. Sharova; Шарова Н. Ю.; A. O. Prichepa; Причепа А. О.; O. P. Sverdlova; Свердлова О. П.; A. A. Printseva; Принцева А. А.

doi:10.31857/S0026365622600766

Адаптационные свойства изолята Arthrobacter agilis wb28 из пшеничных отрубей

Авторы: Шарова Н.Ю.¹, Причепа А.О.¹, Свердлова О.П.¹, Принцева А.А.¹
Учреждения:
1. Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых добавок – филиал Федерального научного центра пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН
Выпуск: Том 92, № 5 (2023)
Страницы: 500-509
Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
URL: https://ogarev-online.ru/0026-3656/article/view/140510
DOI: https://doi.org/10.31857/S0026365622600766
EDN: https://elibrary.ru/AMRGHT
ID: 140510

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В статье представлены результаты исследования некоторых адаптационных свойств бактериального изолята из пшеничных отрубей кормового и пищевого назначения, идентифицированного по гену 16S рРНК как Arthrobacter agilis. Культура A. agilis, по литературным данным, не относится к доминантным бактериальным видам микробных ассоциаций пшеницы и активизирует рост при низких температурах окружающей среды. Исследуемый изолят A. agilis проявил единичный рост в микробном консорциуме при высеве водной суспензии пшеничных отрубей, частично деструктурированных при 28 ± 1°С под действием аборигенной микробиоты, на плотную питательную среду МПА и после трехнедельного хранения при температуре от 4 ± 1°С пигментировал. Умеренный рост бактерии без усиления пигментации визуализирован при последующем ее пересеве после низкотемпературного хранения на агаризованные среды, в состав которых входят более доступные по сравнению с нативными отрубями углеводные и азотсодержащие субстраты, минеральные соли, витамины. Количество колоний при высеве культуры на такие среды увеличивалось в ряду: термически деструктурированные пшеничные отруби → ГМФ-агар → LB (без соли). Выявлено, что нехарактерная для микрофлоры пшеничных отрубей культура A. agilis при воздействии осмотического и температурного шока, как на плотной агаризованной среде, так и в культуральной жидкости, пигментирует при резком изменении концентрации хлористого натрия и/или перепаде температур окружающей среды. Синтезируемый пигмент, в результате проведенного спектрального анализа, отнесен к каротиноидам и предварительно идентифицирован как бактериоруберин. Количественная оценка показала, что в стрессовых условиях при глубинном культивировании исследуемый штамм A. agilis wb28 способен синтезировать пигмент на уровне 52.8 мг/л (17.2 мг/г биомассы).

Ключевые слова

пшеничные отруби, Arthrobacter agilis wb28, осмотический шок, холодовой шок, бактериоруберин, пигмент

Список литературы

Ястребова О.В., Плотникова Е.Г. Галотолерантные бактерии-деструкторы полициклических ароматических углеводородов рода Arthrobacter // Вестн. Пермского ун-та. 2007. Вып. 5. № 10. С. 100‒106.
Afra S., Makhdoumi A., Matin M.M., Feizy J. A novel red pigment from marine Arthrobacter sp. G20 with specific anticancer activity // J. Appl. Microbiol. 2017. V. 123. P. 1228–1236.
Bergey’s Manual of Systematics of Archaea and Bacteria / Ed. Whitman W.B. N.Y.: John Wiley & Sons, Inc., 2015. 990 p. ISBN: 978-1-118-96060-8.
Bertani G. Lysogeny at mid-twentieth century: P1, P2, and other experimental systems // J. Bacteriol. 2004. V. 186. P. 595–600.
Davidson A., Jaine T. The Oxford Companionto Food. Oxford: Oxford University Press, 2014. 960 p. ISBN 978-0-19-104072-6.
Flegler A., Lipski A. Engineered CRISPR/Cas9 system for transcriptional gene silencing in Arthrobacter species indicates bacterioruberin is indispensable for growth at low temperatures // Curr. Microbiol. 2022a. V. 79. P. 199.
Flegler A., Lipski A. The C50 carotenoid bacterioruberin regulates membrane fluidity in pink-pigmented Arthrobacter species // Arch. Microbiol. 2022b. V. 204. P. 70.
Fong N., Burgess M., Barrow K., Glenn D. Carotenoid accumulation in the psychrotrophic bacterium Arthrobacter agilis in response to thermal and salt stress // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2001. V. 56. P. 750–756.
Hezayen F.F., Tindall B.J., Steinbüchel A., Rehm B.H.A. Characterization of a novel halophilic archaeon, Halobiforma haloterrestris gen. nov., sp. nov., and transfer of Natronobacterium nitratireducens to Halobiforma nitratireducens comb. nov. // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2002. V. 52. P. 2272–2280.
Hu Q.-W., Chu X., Xiao M., Li C.-T., Yan Z.-F., Hozzein W.N., Kim C.-J., Zhi X.-Y., Li W.-J. Arthrobacter deserti sp. nov., isolated from a desert soil sample // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2016. V. 66. P. 2035–2040.
Jones D., Keddie R.M. The genus Arthrobacter // The Prokaryotes / Eds. Dworkin M., Falkow S., Rosenberg E., Schleifer K.H., Stackebrandt E. New York, N.Y.: Springer, 2006. https://doi.org/10.1007/0-387-30743-5_36
Kim S., Park H., Choi J. Cloning and characterization of cold-adapted α-amylase from antarctic Arthrobacter agilis // Appl. Biochem. Biotechnol. 2017. V. 181. P. 1048–1059.
Kumar R., Singh D., Swarnkar M.K., Singh A.K., Kumar S. Complete genome sequence of Arthrobacter alpinus ERGS4:06, a yellow pigmented bacterium tolerant to cold and radiations isolated from Sikkim Himalaya // J. Biotechnol. 2016. V. 220. P. 86–87.
Margesin R., Schumann P., Sproer C., Gounot A.M. Arthrobacter psychrophenolicus sp. nov., isolated from an alpine ice cave Inter // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2004. V. 54. P. 2067−2072.
Nikaido H. The Limitations of LB Medium. Small things considered ‒ The Microbe Blog. ASM. http://schaechter.asmblog.org/schaechter/2009/11/the-limitations-of-lb-medium.html. Архивная копия от 12 ноября 2020 на Wayback Machine.
Özdal M., Özdal O.G., Gürkök S. Statistical optimization of β-carotene production by Arthrobacter agilis A17 using response surface methodology and Box-Behnken design // II. Int. Conf. on Advances in Natural and Applied Sciences. 18–21 April 2017, Antalya, Turkey / Eds. Akdemir A.O., Ekinci A., Han I., Set E., Dadasoglu F., Karagoz K., Oztekin A. AIP Conference Proceedings, 2017. V. 1833. Iss. 1, id.020101. publ. Apr 25, 2017. ISBN: 978-0-7354-1503-4.
Özdal M., Özdal O.G., Sezen A., Algur O.F., Kurbanoglu E.B. Continuous production of indole-3-acetic acid by immobilized cells of Arthrobacter agilis // 3 Biotech. 2017. V. 7. Art. 23. P. 1‒6.
Reddy G.S.N., Prakash J.S.S., Matsumoto G.I., Stackebrandt E., Shivaji S. Arthrobacter roseus sp. nov., a psychrophilic bacterium isolated from an antarctic cyanobacterial mat sample // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2002. V. 52. P. 1017–1021.
Sahli K., Gomri M.A., Esclapez J., Gómez-Villegas P., Bonete M.-J., León R., Kharroub K. Characterization and biological activities of carotenoids produced by three haloarchaeal strains isolated from Algerian salt lakes // Arch. Microbiol. 2022. V. 204. P. 6. https://doi.org/10.1007/s00203-021-02611-0
Saini R.K., Keum Y.S. Microbial platforms to produce commercially vital carotenoids at industrial scale: An updated review of critical issues // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2019. V. 46. P. 657–674.
Singh R.N., Gaba S., Yadav A.N., Gaur P., Gulati S., Kaushik R., Saxena A.K. First high-quality draft genome sequence of a plant growth promoting and cold active enzyme producing psychrotrophic Arthrobacter agilis strain L77 // Stand. Genom. Sci. 2016. V. 1. P. 1–9.
Tamura K., Peterson D., Peterson N., Stecher G. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony method // Mol. Biol. Evol. 2011. V. 28. P. 2731‒2739.
Velázquez-Becerra C., Macías-Rodríguez L.I., López-Bucio J., Flores-Cortez I. The rhizobacterium Arthrobacter agilis produces dimethylhexadecylamine, a compound that inhibits growth of phytopathogenic fungi in vitro // Protoplasma. 2013. V. 1. P. 100‒112.
Weisburg W.G., Barns S.M., Pelletier D.A., Lane D.J. 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study // J. Bacteriol. 1991. V. 173. P. 697–703.
Yang L.-L., Liu H.-C., Liu Q., Xin Y.-H. Arthrobacter che-niae and Arthrobacter frigidicola sp. nov., isolated from a glacier // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2021. V. 71. P. 005177.
Ye J.-J., Liu S.-W., Lu Q.-P., Cheema M.T., Abbas M., Sajid I., Huang D.-L., Sun C.-H. Arthrobacter mobilis sp. nov., a novel actinobacterium isolated from Cholistan desert soil // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2020. V. 70. P. 5445–5452.
Zalazar L., Pagola P., Miró M.V., Churio M.S., Cerletti M., Martínez C., Iniest-Cuerda M., Soler A.J., Cesari A., De Castro R. Bacterioruberin extracts from a genetically modified hyperpigmented Haloferax volcanii strain: antioxidant activity and bioactive properties on sperm cells // J. Appl. Microbiol. 2018. V. 126. P. 796–810.
Zhang D.-C., Schumann P., Liu H.-C., Xin Y.-H., Zhou Y.-G., Schinner F., Margesin R. Arthrobacter alpinus sp. nov., a psychrophilic bacterium isolated from alpine soil // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2010. V. 60. P. 2149–2153.