Ідентифікація сольвентогенних бактерій Clostridium beijerinckii, Clostridium аcetobutylicum, ізольованих з природних джерел

Abstract

У статті досліджено анаеробні сольвентогенні бактерії (тобто такі, що утворюють розчинники бутанол, ацетон, етанол). Проведено ідентифікацію природних ізолятів сольвентогенних бактерій з різних еконіш. Відібрано чотири активні штами-продуценти ацетону-бутанолу-етанолу за здатністю до утворення ацетону (3,8—5,0 г/л). Вивчено морфологічні зміни клітин штамів роду Clostridium з використанням електронного мікроскопа. Показано, що вегетативні клітини мають форму прямих коротких або довгих паличок із закругленими кінцями (середній розмір від 0,6±1,5 до 2,4±6,7 цт), що розміщені поодиноко або утворюють пари. У кінці експоненційної фази росту паличковидні клітини починають накопичувати гранульозу, а форма клітини змінюється на сигаровидну (форму клостридій). Усі штами були рухливі (мали джгутики). Виявлено, що всі штами засвоювали моноцукри: арабінозу, галактозу, глюкозу, галактозу, лактозу, мальтозу, ксилозу, манозу, сахарозу, рафінозу, тре- галозу, фруктозу, але не гліцерин, рибозу, сорбіту. Утворювали індол, уреазу, ліпазу, лецитіназу. Досліджені штами в анаеробних умовах утворюють н-бутиловий спирт, ацетон, етанол і виділяють вуглекислий газ і водень при культивуванні на середовищі з 6% ячмінним, житнім, кукурудзяним заторами та на середовищі Рушмана. На підставі фенотипових і генетичних досліджень ізолятів, які показали максимальну продукцію бутанолу, проведено ідентифікацію та встановлено, що штам ІМВ В-7807 належить до виду Clostridium acetobutylicum, а штами ІМВ В-7701, ІМВ В-7702, ІМВ В-7806 до виду Clostridium beijerinkii. Послідовності 16S рДНК бактеріальних ізолятів, використаних у процесі дослідження, були депоновані в базах даних GenBank. Anaerobic solvent-producing bacteria (those producing acetone, butanol and ethanol) were studied. The solvento- genic bacteria isolated from different ecological niches were identified. Four active strains producing acetone-butanol- ethanol were selected on the basis of their ability to form acetone (3.8—5.0 g/l). The morphological changes of clostridia cells were studied by electron microscopy. Vegetative cells occurred as short or long rods with rounded ends, as single cells or in pairs, the mean cell size is 0.6±1.5 to 2.4±6.7 pm. At the end of the exponential growth phase rod-shaped cells began to accumulate granulose and turned to cigar-shaped. All strains were motile (had flagella). All isolated strains assimilated arabinose, galactose, glucose, galactose, lactose, maltose, xylose, mannose, sucrose, raffinose, trehalose, fructose, but not glycerol, ribose, sorbitol. Formed indole, urease, lipase, lecithinase. Under anaerobic conditions all strains formed n-butyl alcohol, acetone, ethanol and produced carbon dioxide and hydrogen when cultivated in a medium containing 6% barley, rye, corn mash and Rushman’s medium. The most active butanol producers were identified on the basis of phenotypic characteristics and 16S rDNA sequence: IMV B-7807 strain as Clostridium acetobutylicum, IMV B-7701, IMV B-7702 and IMV B-7806 as Clostridium bei- jerinkii. The 16S rDNA sequence of these strains were deposited in GenBank database.