Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Vi khuẩn nhiệt đới có khả năng chịu đựng dải nhiệt độ và pH rộng rãi cư trú ở các suối nước nóng Soldhar (95 °C) và Ringigad (80 °C) tại Uttarakhand, Ấn Độ
Tóm tắt
Hai mươi tám chủng vi khuẩn, được thu thập từ các suối nước nóng ở Uttarakhand, đã được khảo sát với sự chú ý đặc biệt đến khả năng chịu đựng nhiệt độ và pH rộng rãi cũng như khả năng sản xuất enzym trong dải nhiệt độ nhiệt độ cao. Tất cả các mẫu vi khuẩn đều được quan sát là những que Gram dương hoặc có biến thiên với các hình dạng khác nhau. Các mẫu vi khuẩn thể hiện khả năng chịu đựng một dải nhiệt độ rộng (20–80 °C), từ mesophilic (+11 ° đến +45 °C) đến thermophilic (+46 ° đến +75 °C); một số mẫu thực sự gần đạt tới dải nhiệt độ hyperthermophilic (+76 °C). Các mẫu cũng đã chịu đựng được một dải pH rộng (4–14) và nồng độ muối vừa phải. Tăng trưởng tối ưu của các mẫu vi khuẩn được quan sát ở 55 °C và pH 7. Trong số 28 mẫu, 25 mẫu sản xuất lipase, 25 mẫu sản xuất amylase, 24 mẫu cellulase, 22 mẫu protease và 13 mẫu xylanase ở 55 và 65 °C. Khả năng chịu đựng dải nhiệt độ và pH rộng, cũng như việc sản xuất enzym trong dải nhiệt độ nhiệt độ cao có thể được coi là những chỉ số về khả năng sinh thái của các mẫu vi khuẩn này trong việc thực dân hóa môi trường nhiệt độ cao. Dựa trên độ tương đồng 16S rDNA, 20 mẫu vi khuẩn thuộc về Bacillus licheniformis, năm mẫu thuộc về Paenibacillus ehimensis và một mẫu thuộc từng Bacillus sonorensis, B. tequilensis và Staphylococcus epidermidis. Ngoài sự khác biệt trong các đặc điểm hình thái học, các chủng của B. licheniformis và P. ehimensis cho thấy độ tương đồng 16S rDNA khác nhau từ 97–99 % và 95–99 %, tương ứng. Bài báo cũng thảo luận về việc xem xét sự ưa thích nhiệt độ trong việc phân loại vi sinh vật dựa trên yêu cầu về tăng trưởng tối thiểu, tối đa và tối ưu của chúng. Nghiên cứu có ý nghĩa sinh thái trong bối cảnh sự thực dân hóa của môi trường nhiệt độ cao bởi vi khuẩn nhiệt độ cao.
Từ khóa
#vi khuẩn nhiệt độ cao #chịu đựng nhiệt độ #chịu đựng pH #enzym #Bacillus licheniformisTài liệu tham khảo
Aktuganov G, Melentjev A, Galimzianova N, Khalikova E, Korpela T, Susi P (2008) Wide-range antifungal antagonism of Paenibacillus ehimensis IB-X-b and its dependence on chitinase and beta-1,3-glucanase production. Can J Microbiol 54:577–587
Bhardwaj KN, Tiwari SC (2008) Geothermal energy resource utilization: perspectives of the Uttarakhand Himalaya. Curr Sci 95:846–850
Bhardwaj KN, Tiwari SC, Pandey A (2011) Conservation of thermophilic cyanobacterial diversity and physicochemical characteristics of thermal springs of tapoban geothermal field, Himalayan province (India). Nat Acad Sci Lett 34:77–82
Bouzas TM, Velázquez JB, Villa TG (2006) Industrial applications of hyperthermophilic enzymes: a review. Protein & Peptide Lett 13:645–651
Chien A, Edgar DB, Trela JM (1976) Deoxyribonucleic acid polymerase from the extreme thermophile Thermus aquaticus. J Bacteriol 127:1550–1557
Cinti D, Pizzino L, Voltattorni N, Quattrocchi F, Walia V (2009) Geochemistry of thermal waters along fault segments in the beas and parvati valleys (north-west Himalaya, Himachal Pradesh) and in the sohna town (Haryana). Ind Geochem J 43:65–76
Dhakar K, Jain R, Tamta S, Pandey A (2014) Prolonged laccase production by a cold and pH tolerant strain of Penicillium pinophilum (MCC 1049) isolated from a low temperature environment. Enz Res (Article ID 120708)
Dwivedi V, Sangwan N, Nigam A, Garg N, Niharika N, Khurana P, Khurana JP, Lal R (2012) Draft genome sequence of Thermus sp. strain RL, isolated from a hot water spring located atop the Himalayan ranges at Manikaran, India. J Bacteriol 194:3534
Earl AM, Losick R, Kolter R (2008) Ecology and genomics of Bacillus subtilis. Trends Microbiol 16:269–275
Georlette D, Damien B, Blaise V, Depiereux E, Uversky VN, Gerday C, Feller G (2003) Structural and functional adaptations to extreme temperatures in psychrophilic, mesophilic, and thermophilic DNA Ligases. The J Biol Chem 278:37015–37023
Ghati A, Sarkar K, Paul G (2013) Isolation, characterization and molecular identification of esterolytic thermophilic bacteria from an Indian hot spring. Curr Res Microbiol Biotechnol 1:196–202
Ghosh D, Bal B, Kashyap VK, Pal S (2003) Molecular phylogenetic exploration of bacterial diversity in a Bakreshwar (India) hot spring and culture of Shewanella-related thermophiles. Appl Environl Microbiol 69(7):4332–4336
Haki GD, Rakshit SK (2003) Developments in industrially important thermostable enzymes: a review. Biores Technol 89:17–34
Karatas H, Uyar F, Tolan V, Baysal Z (2013) Optimization and enhanced production of α-amylase and protease by a newly isolated Bacillus licheniformis ZB-05 under solid-state fermentation. Ann Microbiol 63(1):45–52
Kumar B, Trivedi P, Mishra AK, Pandey A, Palni LMS (2004) Microbial diversity of soil from two hot springs in garhwal Himalaya. Microbiol Res 159:141–146
Kumar B, Pandey A, Palni LMS (2005) Extracellular amylase activity of saccharomycopsis fibuligera, a mycelial yeast isolated from a hot spring site in garhwal Himalayas. Ind J Microbiol 45:211–215
Kumar M, Yadav AN, Tiwari R, Prasanna R, Saxena AK (2013) Deciphering the diversity of culturable thermotolerant bacteria from Manikaran hot springs. Ann Microbiol. doi:10.1007/s13213–013–0709–7
Madslien EH, Olsen JS, Granum PE, Blatny JM (2012) Genotyping of B. licheniformis based on a novel multi-locus sequence typing (MLST) scheme. BMC Microbiol 12:230
Marsh CL, Larsen DH (1953) Characterization of some thermophilic bacteria from the hot springs of Yellowstone national park. J Bacteriol 65:193–197
Naing KW, Anees M, Kim SJ, Nam Y, Kim YC, Kim KY (2014) Characterization of antifungal activity of Paenibacillus ehimensis KWN38 against soilborne phytopathogenic fungi belonging to various taxonomic groups. Ann Microbiology 64(1):55–63
Nicholson WL, Munakata N, Horneck G, Melosh HJ, Setlow P (2000) Resistance of Bacillus endospores to extreme terrestrial and extraterrestrial environments. Microbiol Mol Biol Rev 64(3):548–572
Niehaus F, Bertoldo C, Kahler M, Antranikian G (1999) Extremophiles as a source of novel enzymes for industrial application. Appl Microbiol Biotechnol 51:711–729
Otto M (2009) Staphylococcus epidermidis- the ‘accidental’ pathogen. Nat Rev Microbiol 7:555–567
Palmisano MM, Nakamura LK, Duncan KE, Istock CA, Cohan FM (2001) Bacillus sonorensis sp. nov., a close relative of Bacillus licheniformis, isolated from soil in the sonoran desert, Arizona. Int J Syst Evol Microbiol 51:1671–1679
Pandey A, Palni LMS (1998) Isolation of Pseudomonas corrugata from Sikkim Himalaya. World J Microbiol Biotechnol 14:411–413
Pandey A, Palni LMS (2007) The rhizosphere effect in trees of the Indian central Himalaya with special reference to altitude. Appl Ecol Environ Res 5(1):93–102
Pandey A, Palni LMS, Coulomb N (1997) Antifungal activity of bacteria isolated from the rhizosphere of established tea bushes. Microbiol Res 152:105–112
Pandey A, Trivedi P, Kumar B, Palni LMS (2006) Characterization of a phosphate solubilizing and antagonistic strain of Pseudomonas putida (B0) isolated from a sub-alpine location in the Indian Central Himalaya. Curr Microbiol 53(2):102–107
Pandey A, Chaudhry S, Sharma A, Choudhary VS, Malviya MK, Chamoli S, Rinu K, Trivedi P, Palni LMS (2011) Recovery of Bacillus and Pseudomonas spp from the ‘fired plots’ under shifting cultivation in northeast India. Curr Microbiol 62:273–280
Pandey A, Dhakar K, Sati P, Sharma A, Kumar B, Palni LMS (2013) Geobacillus stearothermophilus (GBPI_16): a resilient hyperthermophile isolated from an autoclaved sediment sample. Proc Nat Acad Sci India (Section B). doi:10.1007/s40011–013–0210-x
Pennisi E (1997) In industry, extremophiles begin to make their mark. Science 276:705–706
Pesciaroli C, Cupini F, Selbmann L, Barghini P, Fenice M (2012) Temperature preferences of bacteria isolated from seawater collected in Kandalaksha bay. White Sea, Russia Polar Biol 35:435–445
Purcell D, Sompong U, Lau CY, Barraclough TG, Peerapornpisal Y, Pointing SB (2007) The effects of temperature, pH and sulphide on community structure of hyperthermophilic streamers in hot springs of northern Thailand. FEMS Microbiol Ecol 60:456–466
Rinu K, Pandey A (2010) Temperature dependent phosphate solubilization by cold and pH tolerant species of aspergillus isolated from Himalayan soil. Mycoscience 51(4):263–271
Rinu K, Pandey A (2011) Slow and steady phosphate solubilization by a psychrotolerant strain of Paecilomyces hepiali (MTCC 9621). World J Microbiol Biotechnol 27(5):1055–1062
Rothschild LJ, Mancinelli RL (2001) Life in extreme environments. Nature 409:1092–1101
Saitou N, Nei M (1987) The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol Biol Evol 4:406–425
Sharma A, Pandey A, Shouche Y, Kumar B, Kulkarni G (2009) Characterization and identification of Geobacillus spp. Isolated from soldhar hot spring site of garhwal Himalaya, India. J Basic Microbiol 48:187–194
Takacs-Vesbach C, Mitchell K, Jackson-Weaver O, Reysenbach AL (2008) Volcanic calderas delineate biogeographic provinces among Yellowstone thermophiles. Environ Microbiol 10:1681–1689
Thompson JD, Gibson TJ, Plewniak F, Jeanmougin F, Higgins DG (1997) The Clustal X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools. Nucleic Acids Res 24:4876–4882
Tobler JD, Benning LG (2011) Bacterial diversity in five Icelandic geothermal waters: temperature and sinter growth rate effects. Extremophiles 15:473–485
Trivedi P, Kumar B, Pandey A (2006) Conservation of soil microbial diversity associated with two hot springs in Uttaranchal Himalaya. Nat Acad Sci Lett 29:185–188
Valverde A, Tuffin M, Cowan DA (2012) Biogeography of bacterial communities in hot springs: a focus on the actinobacteria. Extremophiles 16:669–679
van Dijl JM, Hecker M (2013) Bacillus subtilis: from soil bacterium to supersecreting cell factory. Microb Cell Factories 12:3
Whitaker RJ, Grogan DW, Taylor JW (2003) Geographical barriers isolate endemic population of hyperthermophilic archaea. Science 301:976–978
Wiegel J (1990) Temperature spans for growth: hypothesis and discussion. FEMS Microbiol Lett 75:155–169
Wolferen M, Ajon M, Driessen AJM, Albers S (2013) How hyperthermophiles adapt to change their lives: DNA exchange in extreme conditions. Extremophiles 17:545–563
Yates C, Gilling MR, Davison AD, Altavilla N, Veal DA (1997) PCR amplification of crude microbial DNA extracted from soil. Lett Appl Microbiol 25:303–307
Zheng H, Wu H (2010) Gene-centric association analysis for the correlation between the guanine cytosine content levels and temperature range conditions of prokaryotic species. BMC Bioinformatics 10 pages