ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Литературный обзор 6
1.1 История изучения 6
1.2 Процесс сульфатредукции 8
1.3 Распространенность СРБ 11
1.4 Филогения и морфология СРБ 12
1.5 Значение СРБ для человека и окружающей среды 14
1.6 Устойчивость СРБ к антибиотикам 17
1.7 Взаимодействие СРБ и меди 18
2 Материалы и методы исследования 20
2.1. Материал и объект исследования 20
2.2. Методы исследования 20
2.2.1 Подготовка посуды 24
2.2.2 Работа в ламинарном боксе 24
2.2.3 Посев сульфатредуцирующих бактерий 25
2.3 Получение чистой культуры СРБ 25
2.3.1 Метод Коха 25
2.3.2 Метод предельных разведений 27
2.4 Постановка эксперимента с антибиотиками 28
2.5 Постановка эксперимента с сульфатом меди 29
2.6 Микроскопия 30
2.7 Молекулярно-биологические методы 31
3 Результаты и обсуждения 34
3.1 Выделение чистой культуры СРБ 34
3.2 Идентификация выделенных чистых культур СРБ 34
3.3 Устойчивость выделенных штаммов к антибиотикам 37
3.4 Устойчивость выделенных штаммов к присутствию меди 38
ВЫВОДЫ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 40
В последнее время вопрос управления отходами животноводства становится все более серьезной проблемой. Значительное количество образующейся органики, такой как навоз, растительные остатки и побочные продукты агропромышленного производства, требует эффективных стратегий управления отходами. В этих отходах микроорганизмы играют ключевую роль в круговороте питательных веществ, существенно влияя на общие биогеохимические процессы. Среди этих организмов, сульфатредуцирующие бактерии (СРБ, SRB, sulfate-reducing bacteria) являются одними из наиболее важных.
Сульфатредуцирующие бактерии - группа разнообразных прокариотических организмов, обитающих в богатых серосодержащими веществами местах и характеризующихся своей способностью дышать сульфатом - использовать сульфатсодержащие соединения как акцептор электронов. Через этот процесс, сульфаты восстанавливаются до сульфидов - реакция, которая имеет огромное влияние на циклы углерода и серы. СРБ были открыты и описаны в XIX веке [Beijerinck, 1895], но полноценное их изучение и осознание совершаемых ими процессов началось только в середине XX века.
Изучение сульфатредукторов имеет значение для самых разнообразных групп человеческой деятельности, начиная от сельского хозяйства и животноводства, и заканчивая тяжелой промышленностью. Несмотря на это, знания о них остаются относительно ограниченными, даже несмотря на их большую роль в экологии.
Возможность горизонтального переноса генов, отвечающих за антибиотикорезистентность в микробиоме сельскохозяйственных животных от непатогенных микроорганизмов к патогенным, является существенной проблемой. Так, ранее сообщалось о наличии у СРБ, выделенных из мест хранения отходов животноводства, мобильных элементов, отвечающих за множественную устойчивость к антибиотикам [Karnachuk, 2023].
Также, недавно было проведено исследование, в котором было высказано предположение о возможности связывания СРБ меди и железа, что может, в теории, вызывать их дефицит в организме как животного, так и человека [Karnachuk, Panova, 2023].
Целью этой работы является характеристика культивируемых Desulfobacterotaиз отходов животноводства. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Выделить чистые культуры сульфатредуцирующих бактерий из проб, выделенных с мест накопления сельскохозяйственных отходов;
2. Идентифицировать с помощью профилирования генов 16S выделенных штаммов бактерий и определение их таксономического положения;
3. Определить устойчивость выделенных культур к антибиотикам;
4. Определить устойчивость выделенных культур к присутствию меди в среде;
Исследование проводилось в Лаборатории биотехнологии и биоинженерии, при кафедре физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики Национального Исследовательского Томского государственного университета (НИ ТГУ).
Автор выражает благодарность научному руководителю, профессору, доктору биологических наук Ольге Викторовне Карначук, и коллективу лаборатории за предоставленную возможность для проведения исследований. Отдельная благодарность выражается Вячеславу Сергеевичу Зюсману за помощь и поддержку в проведении исследования.
Работа проводилась в рамках исследовательского проекта ФП-0010- 8201-1374 «Широкомасштабный поиск и изучение микроорганизмов и микробных сообществ, ассоциированных с сельскохозяйственными животными и продуктами животного происхождения».
1. Из частного хозяйства, находящегося в деревне Макурино в Кемеровской области нами были выделены несколько штаммов сульфатредуцирующих бактерий.
2. С помощью анализа последовательности гена 16S рРНК штамм 1201 был идентифицирован как наиболее приближенный к Cupidesulfovibrio oxamicus DSM 1925 (процент сходства - 98,62%), штамм 1569 был определён как Desulfocurvibacter africanus SR-1 (процент сходства - 99,93%).
3. Эксперименты по устойчивости к антибиотикам показали, что штаммы 1201 и 1569 устойчивы к ампициллину (200 мг/л и 250 мг/л соответственно). Штамм 1201 показал неустойчивость к стрептомицину, канамицину и гентамицину (отсутствие роста на концентрации 50 мг/л), а также чуть более меньшую - к тетрациклину (рост прекратился на 100 мг/л). Штамм 1569 показал устойчивость к тетрациклину (до 250 мг/л) и неустойчивость к канамицину, гентамицину и стрептомицину.
4. Были поставлены эксперименты на устойчивость к присутствию меди в среде, которые показали устойчивость штамма 1201 к концентрации меди в 200 мг/л, в то время как штамм 1569 был устойчив к 150 мг/л.
