Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động sinh thái của biofilm nước ngọt già hóa lên các cộng đồng vi sinh vật ở cửa sông được làm sáng tỏ thông qua các thí nghiệm vi mô: Một góc nhìn về sự xâm lược vi sinh vật
Tóm tắt
Việc đưa vào môi trường những loài ngoại lai qua các biofilm như một tác nhân được thải ra thông qua nước dằn có tầm quan trọng về mặt môi trường, tuy nhiên những hệ quả của chúng chưa được biết đến nhiều. Trong nghiên cứu hiện tại, các cộng đồng biofilm phát triển tại một cảng nước ngọt nội địa dưới các điều kiện in situ và tối đã được tiến hành ủ tối dài hạn. Tiếp theo, tác động của các biofilm đã già hóa này như các tác nhân tới các cộng đồng trong cột nước cửa sông được đánh giá thông qua các thí nghiệm vi mô trong phòng thí nghiệm. Sự biến động của các cộng đồng vi sinh vật trong biofilm và phù du đã được định lượng bằng phương pháp PCR định lượng. Sau một thời gian dài ủ tối, đã quan sát thấy sự thay đổi về sự đa dạng vi khuẩn với sự gia tăng của các cộng đồng vi khuẩn chịu được căng thẳng tốt hơn. Actinobacteria là nhóm chiếm ưu thế trong cả hai loại biofilm già hóa sau khi ủ tối. Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy khi tiếp xúc với nước cửa sông, sự hồi sinh của Vibrio alginolyticus, V. parahaemolyticus và V. cholerae từ trạng thái ngủ đông tồn tại trong các biofilm này sang dạng có thể nuôi cấy đã được quan sát. Hơn thế nữa, kết quả cho thấy rằng cả hai loại biofilm đều có thể gây đe dọa cho môi trường, nhưng mức độ rủi ro có thể được quy cho sự mất cân bằng do những thay đổi đáng kể trong các cộng đồng vi sinh vật xung quanh cửa sông. Do đó, điều này có thể dẫn đến sự gia tăng hoặc suy giảm của một số chi với tiềm năng chuyển hóa khác nhau và sự hồi sinh của các dạng có hại không có mặt trước đó, từ đó ảnh hưởng đến sinh thái của môi trường. Định lượng những ảnh hưởng này tại hiện trường bằng cách sử dụng metagenome biofilm với trọng tâm là các loài virulent và hiểu các đặc điểm cho phép chúng thích nghi với môi trường thay đổi là một hướng đi trong tương lai.
Từ khóa
#biofilm #vi sinh vật #cửa sông #cộng đồng vi sinh vật #ô nhiễm vi sinh vậtTài liệu tham khảo
Litchman E (2010) Invisible invaders: non-pathogenic invasive microbes in aquatic and terrestrial ecosystems. Ecol Lett 13:1560–1572
Khandeparker L, Anil AC (2017) Global concerns of ship’s ballast water mediated translocation of bacteria. In: Naik M, Dubey S (eds) Marine pollution and microbial remediation. Springer, Singapore
Cohen AN, Carlton JT (1998) Accelerating invasion rate in a highly invaded estuary. Science 279:555–558
Carlton J, Ruiz G, Byers J, Cangelosi A, Dobbs F, Grosholz E, Leung B, MacIsaac H, Wonham M (2011) Assessing the relationship between propagule pressure and invasion risk in ballast water. The National Academies Press, Washington, DC
Kragh KN, Hutchison JB, Melaugh G, Rodesney C, Roberts AE, Irie Y, Jensen PØ, Diggle SP, Allen RJ, Gordon V, Bjarnsholt T (2016) Role of multicellular aggregates in biofilm formation. MBio 7(2):e00237-e316
Melaugh G, Hutchison J, Kragh KN, Irie Y, Roberts AEL, Bjarnsholt T, Diggle SP, Gordon VD, Allen RJ (2016) Shaping the growth behaviour of bacterial aggregates in biofilms. PLoS ONE 11(3):e0149683
Srivastava A, Seo SH, Ko SR, Ahn CY, Oh HM (2018) Bioflocculation in natural and engineered systems: current perspectives. Crit Rev Biotechnol 38(8):1176–1194
Drake LA, Meyer AE, Forsberg RL, Baier RE, Doblin MA, Heinemann S, Johnson WP, Koch M, Rublee P, Dobbs FC (2005) Potential invasion of microorganisms and pathogens via interior hull fouling: biofilms inside ballast water tanks. Biol Invasions 7:969–982
Balzer M, Witt N, Flemming HC, Wingender J (2010) Faecal indicator bacteria in river biofilms. Water Sci Technol 61(5):1105–1111
Shikuma NJ, Hadfield MG (2010) Marine biofilms on submerged surfaces are a reservoir for Escherichia coli and Vibrio cholerae. Biofouling 26:39–46
Drake LA, Doblin MA, Dobbs FC (2007) Potential microbial bioinvasions via ships’ ballast water, sediment, and biofilm. Mar Pollut Bull 55:333–341
Keller RP, Drake JM, Drew MB, Lodge DM (2011) Linking environmental conditions and ship movements to estimate invasive species transport across the global shipping network. Divers Distrib 17:93–102
Paiva F, Barco A, Chen Y, Mirzajani A, Chan FT, Lauringson V, Baltazar-Soares M, Zhan A, Bailey SA, Javidpour J, Briski E (2018) Is salinity an obstacle for biological invasions? Global Change Biol 24:2708–2720
Crespo D, Solan M, Leston S, Pardal MA, Dolbeth M (2018) Ecological consequences of invasion across the freshwater–marine transition in a warming world. Ecol Evol 8:1807–1817
Hede N, Khandeparker L (2018) Influence of darkness and aging on marine and freshwater biofilm microbial communities using microcosm experiments. Microb Ecol 76:314–317
Parsons TR, Maita Y, Lalli CM (1984) A manual of chemical and biological methods for seawater analysis. Pergamon Press, Oxford, p 173
Pfeffer C, Oliver JD (2003) A comparison of thiosulphate-citrate-bile salts-sucrose (TCBS) agar and thiosulphate-chloride-iodide (TCI) agar for the isolation of Vibrio species from estuarine environments. Lett Appl Microbiol 36:150–151
Khandeparker L, Anil AC, Naik SD, Gaonkar CC (2015) Daily variations in pathogenic bacterial populations in a monsoon influenced tropical environment. Mar Pollut Bull 96:337–343
Khandeparker L, Eswaran R, Gardade L, Kuchi N, Mapari K, Naik SD, Anil AC (2017) Elucidation of the tidal influence on bacterial populations in a monsoon influenced estuary through simultaneous observations. Environ Monit Assess 189:41
De Gregoris TB, Aldred N, Clare AS, Burgess JG (2011) Improvement of phylum and class- specific primers for real-time PCR quantification of bacterial taxa. J Microbiol Methods 86:351–356
Ashelford KE, Weightman AJ, Fry JC (2002) PRIMROSE: a computer program for generating and estimating the phylogenetic range of 16S rRNA oligonucleotide probes and primers in conjunction with the RDP-II database. Nucleic Acids Res 30:3481–3489
Clarke KR, Warwick RM (1994) Similarity-based testing for community pattern: the 2-way layout with no replication. Marine Biol 118:167–176
Barka EA, Vatsa P, Sanchez L, Gaveau-Vaillant N, Jacquard C, Klenk HP, Clément C, Ouhdouch Y, van Wezel GP (2016) Taxonomy, physiology, and natural products of Actinobacteria. Microbiol Mol Biol Rev 80(1):1–43
Neyland EB (2009) Bacteria in ballast water: the shipping industry’s contributions to the transport and distribution of microbial species in Texas. Texas AM University, College Station
Lacey J, Goodfellow M, Alderson G (1978) The genus Actinomadura Lechevalier and Lechevalier. Zentralbl Bakteriol Suppl 6:107–117
Glöckner FO, Zaichikov E, Belkova N, Denissova L, Pernthaler J, Pernthaler A, Amann R (2000) Comparative 16S rRNA analysis of lake bacterioplankton reveals globally distributed phylogenetic clusters including an abundant group of Actinobacteria. Appl Environ Microbiol 66(11):5053–5065
Ventura M, Canchaya C, Tauch A, Chandra G, Fitzgerald GF, Chater KF, van Sinderen D (2007) Genomics of actinobacteria: tracing the evolutionary history of an ancient phylum. Microbiol Mol Biol Rev 71(3):495–548
Hill P, Krištùfek V, Dijkhuizen L, Boddy C, Kroetsch D, van Elsas JD (2011) Land use intensity controls actinobacterial community structure. Microb Ecol 61(2):286–302
Colwell RR, Brayton PR, Grimes DU, Rosazk DB, Huq SA, Palmer LM (1985) Viable but non-culturable Vibrio cholerae and related pathogens in the environment: implications for release of genetically engineered microorganisms. Nature Biotechnol 3:817–820
Colwell RR (2000) Viable but nonculturable bacteria: a survival strategy. J Infect Chemother 6:121–125
Ramamurthy T, Ghosh A, Pazhani GP, Shinoda S (2014) Current perspectives on viable but non-culturable (VBNC) pathogenic bacteria. Front Public Health 2:1–9
Sapp M, Wichels A, Gerdts G (2007) Impacts of cultivation of marine diatoms on the associated bacterial community. Appl Environ Microbiol 73:3117–3120
Guannel ML, Horner-Devine MC, Rocap G (2011) Bacterial community composition differs with species and toxigenicity of the diatom Pseudo-nitzschia. Aquat Microb Ecol 64:117–133
Amin SA, Parker MS, Armbrust EV (2012) Interactions between diatoms and bacteria. Microbiol Mol Biol R 76:667–684
Rehnstam-Holm AS, Godhe A, Härnström K, Raghunath P, Saravanan V, Collin B, Karunasagar I, Karunasagar I (2010) Association between phytoplankton and Vibrio spp. along the southwest coast of India: a mesocosm experiment. Aquat Microb Ecol 58:127–139
Buchan A, LeCleir GR, Gulvik CA, González JM (2014) Master recyclers: features and functions of bacteria associated with phytoplankton blooms. Nat Rev Microbiol 12:686–698
Khandeparker L, D’Costa PM, Anil AC, Sawant SS (2014) Interactions of bacteria with diatoms: influence on natural marine biofilms. Marine Ecol 35(2):233–248
Dang H, Lovell CR (2016) Microbial surface colonization and biofilm development in marine environments. Microbiol Mol Biol R 80:91–138
Schleper C, Nicol GW (2010) Ammonia-oxidising archaea – physiology, ecology and evolutionin. Adv Microb Physiol 57:1–41
Damashek J, Francis CA (2018) Microbial nitrogen cycling in estuaries: from genes to ecosystem processes. Estuaries Coasts 41:626–660
Veettil VP, Abdulaziz A, Chekidhenkuzhiyil J, Ramkollath LK, Hamza FK, Kalam BK, Ravunnikutty MK, Nair S (2015) Bacterial domination over Archaea in ammonia oxidation in a monsoon-driven tropical estuary. Microb Ecol 69:544–553
Griffiths BS (1989) Enhanced nitrification in the presence of bacteriophagous protozoa. Soil Biol Biochem 21:1045–1051
Verhagen FJ, Duyts H, Laanbroek HJ (1993) Effects of grazing by flagellates on competition for ammonium between nitrifying and heterotrophic bacteria in soil columns. Appl Environ Microbiol 59:2099–2106
Pogue AJ, Gilbride KA (2007) Impact of protozoan grazing on nitrification and the ammonia-and nitrite-oxidizing bacterial communities in activated sludge. Can J Microbiol 53:559–571
Hiorns WD, Hastings RC, Head IM, McCarthy AJ, Saunders JR, Pickup RW, Hall GH (1995) Amplification of 16S ribosomal RNA genes of autotrophic ammonia-oxidising bacteria. Microbiol 141:2793–2800
Kahla-Nakbi AB, Besbes A, Chaieb K, Rouabhia M, Bakhrouf A (2007) Survival of Vibrio alginolyticus in seawater and retention of virulence of its starved cells. Marine Environ Res 64:469–478
Mishra A, Taneja N, Sharma M (2012) Viability kinetics, induction, resuscitation and quantitative real-time polymerase chain reaction analyses of viable but nonculturable Vibrio cholerae O1 in freshwater microcosm. J Appl Microbiol 112:945–953
Fernández-Delgado M, García-Amado MA, Contreras M, Incani RN, Chirinos H, Rojas H, Suárez P (2015) Survival, induction and resuscitation of Vibrio cholerae from the viable but non-culturable state in the Southern Caribbean Sea. Rev Inst Med Trop Sao Paulo 57:21–26
Lutz C, Erken M, Noorian P, Sun S, McDougald D (2013) Environmental reservoirs and mechanisms of persistence of Vibrio cholerae. Front Microbiol 4:375
Khandeparker L, Eswaran R, Gardade L, Kuchi MK, Naik SD, Anil AC (2017) Elucidation of the tidal influence on bacterial populations in a monsoon influenced estuary through simultaneous observations. Environ Monit Assess 189:41
Khandeparker L, Hede N, Eswaran R, Usgaonkar A, Anil AC (2017) Microbial dynamics in a tropical monsoon influenced estuary: Elucidation through field observations and microcosm experiments on biofilms. J Exp Mar Bio Ecol 497:86–98
Taneja N, Mishra A, Batra N, Gupta P, Mahindroo J, Mohan B (2019) Inland cholera in freshwater environs of north India. Vaccine. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2019.06.038
Kostakioti M, Hadjifrangiskou M, Hultgren J (2013) Bacterial biofilms: development, dispersal, and therapeutic strategies in the dawn of the post antibiotic era. Cold Spring Harb Perspect Med 3:1–23
D’Souza F, Bruin A, Biersteker R, Donnelly G, Klijnstra J, Rentrop C, Willemsen P (2010) Bacterial assay for the rapid assessment of antifouling and fouling release properties of coatings and materials. J Ind Microbiol Biotechnol 37(4):363–370
Wagner K, Besemer K, Burns NR, Battin TJ, Bengtsson MM (2015) Light availability affects stream biofilm bacterial community composition and function, but not diversity. Environ Microbiol 17(12):5036–5047
Mc Eldowney S, Fletcher M (1988) Effect of pH, temperature and growth condition on the adhesion of a gliding bacterium and three non-gliding bacteria to polystyrene. Microbial Ecol 16:183–195
Pederson K (1990) Biofilm development on stainless steel and PVC surfaces in drinking water. Water Res 24:239–243