Adaptive Properties of Arthrobacter agilis Strain wb28 Isolated from Wheat Bran

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Abstract

—The article presents the results of a study of some adaptive properties of a bacterial isolate from wheat bran, identified by the 16S rRNA gene as an Arthrobacter agilis strain. According to the literature data, A. agilis does not belong to the dominant bacterial species of wheat microbial associations and activates growth at low ambient temperatures. The studied A. agilis strain showed poor growth in a microbial consortium when an aqueous suspension of wheat bran, partially fermented at 28 ± 1°C by the native microbiota, was plated on a dense MPA medium and produced the pigment after three weeks of storage at 4 ± 1°C. Moderate growth of bacteria without increased pigmentation was observed during its subsequent transfer after low-temperature storage on agar media containing carbohydrates and nitrogen compounds, mineral salts, and vitamins that were more easily utilized than native bran. The growth of colonies upon plating on such media increased in the series: thermally fermented wheat bran → HMF agar → LB (without salt). It was revealed that the A. agilis strain, which was not typical of the wheat bran microflora, under the influence of osmotic and/or temperature shock (in response to a sharp change in the NaCl concentration and/or a difference in ambient temperatures) produced pigments both in agar and liquid cultures. According to the results of spectral analysis, the pigment was assigned to carotenoids and tentatively identified as bacterioruberin. Quantitative evaluation showed that, under stress conditions during submerged cultivation, the studied strain A. agilis wb28 was able to synthesize the pigment at the level of 52.8 mg/L (17.2 mg/g biomass).

About the authors

N. Yu. Sharova

All‑Russia Research Institute for Food Additives, Branch of Gorbatov Federal Research Center for Food Systems,
Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: natalya_sharova1@mail.ru
Russia, 191014, St.-Petersburg

A. O. Prichepa

All‑Russia Research Institute for Food Additives, Branch of Gorbatov Federal Research Center for Food Systems,
Russian Academy of Sciences

Email: natalya_sharova1@mail.ru
Russia, 191014, St.-Petersburg

O. P. Sverdlova

All‑Russia Research Institute for Food Additives, Branch of Gorbatov Federal Research Center for Food Systems,
Russian Academy of Sciences

Email: natalya_sharova1@mail.ru
Russia, 191014, St.-Petersburg

A. A. Printseva

All‑Russia Research Institute for Food Additives, Branch of Gorbatov Federal Research Center for Food Systems,
Russian Academy of Sciences

Email: natalya_sharova1@mail.ru
Russia, 191014, St.-Petersburg

References

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Bertani G. Lysogeny at mid-twentieth century: P1, P2, and other experimental systems // J. Bacteriol. 2004. V. 186. P. 595–600.
  5. Davidson A., Jaine T. The Oxford Companionto Food. Oxford: Oxford University Press, 2014. 960 p. ISBN 978-0-19-104072-6.
  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.
  7. Flegler A., Lipski A. The C50 carotenoid bacterioruberin regulates membrane fluidity in pink-pigmented Arthrobacter species // Arch. Microbiol. 2022b. V. 204. P. 70.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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.
  23. 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.
  24. 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.
  25. 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.
  26. 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.
  27. 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.
  28. 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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (62KB)
3.

Download (119KB)
4.

Download (217KB)
5.

Download (2MB)
6.

Download (852KB)
7.

Download (69KB)
8.

Download (78KB)
9.

Download (48KB)

Copyright (c) 2023 Н.Ю. Шарова, А.О. Причепа, О.П. Свердлова, А.А. Принцева

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».