vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2022-362-9-143-146vetpress-2274Research ArticleАГРОНОМИЯAGRONOMYСпособность Bacillus mojavensis PS17 к росту и синтезу экзогенных ферментов в условиях низких температурThe ability of Bacillus mojavensis PS17 to grow and synthesize exogenous enzymes at low temperatureshttps://orcid.org/0000-0002-8876-8270ДиабанканаР. Ж.К.DiabankanaR. G.C.

младший научный, лаборатория Молекулярно-Генетических и Микробиологических Методов, 2/31. ул. Лобачевского, Казань, 420111;

младший научный сотрудник, 65 ул. Карла Маркса, Казань, 420111

associated researcher, laboratory of Molecular Genetic and Microbiological Methods, 2/31 Lobachevsky str., Kazan, 2/31. ул. Лобачевского, Казань, 420111;

associated researcher, 65, Karl Marx str., Kazan, 420111

diabas.gilles@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9007-5641ЧерновА. Н.ChernovA. N.

доктор биологических наук, заведующий отделом животноводства и ветеринарии, главный научный сотрудник, 2/31. ул. Лобачевского. Казань, 420111

doctor of Biological Sciences, Head of the Department of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Chief Researcher, 2/31, Lobachevsky str., Kazan

rt-kazan@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9441-409XВалидовШ. З.ValidovSh. Z.

доктор биологических наук, заведующий лаборатории, лаборатория Молекулярно-Генетических и Микробиологических Методов, 2/31. ул. Лобачевского. Казань, 420111

doctor of Biological Sciences, Head of the laboratory of Molecular Genetics and Microbiological Methods, 2/31, Lobachevsky str., Kazan, 420111

szvalidov@kpfu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0494-3693АфордоаньиД. М.AfordoanyiD. M.

кандидат биологических наук, научный сотрудник, лаборатории Молекулярно-Генетических и Микробиологических Методов;

научный сотрудник,

2/31. ул. Лобачевского Казань, 420111

candidate of Biological Sciences, researcher, 2/31 Lobachevsky str., Kazan, 420111

dafordoan@gmail.comФедеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»; Центр агроэкологических исследований, Казанский государственный аграрный университетРоссияFederal Research Center "Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences"; Center for Agroecological Research, Kazan State Agrarian UniversityRussian FederationТатарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведенияРоссияTatar Research Institute of Agrochemistry and Soil ScienceRussian FederationФедеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»РоссияFederal Research Center "Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences"Russian FederationФедеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»; Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведенияРоссияFederal Research Center "Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences"; Tatar Research Institute of Agrochemistry and Soil ScienceRussian Federation20221411202209143146Copyright © Диабанкана Р.Ж., Чернов А.Н., Валидов Ш.З., Афордоаньи Д.М., 20222022Диабанкана Р.Ж., Чернов А.Н., Валидов Ш.З., Афордоаньи Д.М.Diabankana R.G., Chernov A.N., Validov S.Z., Afordoanyi D.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/2274

Актуальность. Микроорганизмы, растущие при низкой температуре, играют ключевую роль в биохимических циклах холодной экосистемы. Эти микроорганизмы выделяют ферменты с широким спектром действия при низкой температуре, которые могут быть использованы в различных областях биотехнологической промышленности. Методы. Для изучения психротолерантной бактерий Bacillus mojavensis PS17 использовали суспензию, которую приготовили из ночной культуры. Способность Bacillus mojavensis PS17 расти в условиях пониженных температур изучали путем кинетического измерения оптической плотности (OD) при длине волны (l) 595 нм. Для этого бактериальную суспензию Bacillus mojavensis PS17 инокулировали в минимальную среду и инкубировали при различных низких температурах (5, 8 и 12 ±1 °C). Кривую роста измеряли каждый час с использованием спектрофотометра. Активность экзогенных ферментов определяли путем инокуляции и инкубации при температуре 4 ±1 °C бактериальной суспензии Bacillus mojavensis PS17 на минимальной среде BM с добавлением 1% различных субстрактов, такие как сухое молоко, Tween-80 и карбоксиметилцеллюлоза натрия. Результаты. Рeзультаты показали, что при низких температурах Bacillus mojavensis PS17 способ на к росту. Оценка активности экзогенных ферментов показала, что выделяемые ферменты исследуемого штамма не теряют свои свойства. Полученные данные могут свидетельствовать о широком температурном интервале активности штамма B. mojavensis PS17 и препаратов на его основе, а также о возможности промышленного использования экзоферментов этого штамма в различных отраслях промышленности: пищевой, текстильной и фармацевтической. 

Relevance

Relevance. Microorganisms growing at low temperatures play a key role in the biochemical cycles in cold ecosystems. These microorganisms secrete enzymes with a wide range of activity at low temperature, which can be used in various fields of the biotechnology industry.

Methods

Methods. To study the psychrotolerant ability of Bacillus mojavensis PS17 bacteria, a bacterial suspension prepared from a nocturnal culture was used. The ability of Bacillus mojavensis PS17 to grow at low temperatures was studied by kinetic measurement of optical density (OD) at a wavelength (l) of 595 nm. For this purpose, bacterial suspension of Bacillus mojavensis PS17 was inoculated into a basal medium and incubated at various low temperatures (5, 8, and 12 ± 1 °C) for 12 hours. The growth curve was measured every hour using a spectrophotometer. The activity of exogenous enzymes was determined by inoculation and incubation at a temperature of 4 ± 1 °C a Bacillus mojavensis PS17 bacterial suspension on a basal medium amended with 1% of different substrates such as milk powder, Tween-80 and sodium carboxymethylcellulose.

Results

Results. The results showed that Bacillus mojavensis PS17 can grow at low temperatures. Evaluation of the activity of exogenous enzymes showed that the isolated enzymes of the studied strain do not lose their properties in conditions of low temperatures. The studied psychrotolerant properties of Bacillus mojavensis PS17 bacteria can be used in various manufacturing biotechnology such as food, textile and pharmaceutical. 

психротолерантные бактерииактивность экзогенных ферментовфитазапротеиназаамилазацеллюлазаBacillus mojavensis PS17psychrotolerant bacteriaexogenous enzymes activityphytaseproteaseamylasecellulaseBacillus mojavensis PS17Исследование проведено при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации: соглашение № 075-15-2021-1395 от 25.10.2022, уникальный идентификатор контракта: RF----1930.61321X0001, номер проекта: 15.IP.21. 0020.The study was carried out with the financial support of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation: agreement No. 075-15-2021-1395 dated October 25, 2022, unique contract identifier: RF----1930.61321X0001, project number: 15.IP.21. 0020.ReferencesKumar R, Singh PC, Singh S. A review report: Low temperature stress for crop production. Int. J. Pure Appl. Biosci. 2018; 6: 575-598. http://dx.doi.org/10.18782/2320-7051.3031Kumar R, Singh PC, Singh S. A review report: Low temperature stress for crop production. Int. J. Pure Appl. Biosci. 2018; 6: 575-598. http://dx.doi.org/10.18782/2320-7051.3031Lin YT, Jia Z, Wang D, Chiu CY. Effects of temperature on the composition and diversity of bacterial communities in bamboo soils at different elevations. Biogeosciences. 2017; 14(21): 4879-4889. https://doi.org/10.5194/bg-14-4879-2017Lin YT, Jia Z, Wang D, Chiu CY. Effects of temperature on the composition and diversity of bacterial communities in bamboo soils at different elevations. Biogeosciences. 2017; 14(21): 4879-4889. https://doi.org/10.5194/bg-14-4879-2017Feller G, Gerday C. Psychrophilic enzymes: hot topics in cold adaptation. Nature reviews microbiology. 2003;1(3):200-208. https://doi.org/10.1038/nrmicro773Feller G, Gerday C. Psychrophilic enzymes: hot topics in cold adaptation. Nature reviews microbiology. 2003;1(3):200-208. https://doi.org/10.1038/nrmicro773Morita RY. “Psychrophilic Bacteria.” Bacteriol Rev. 1975; 39: 144-167. https://doi.org/10.1128/br.39.2.144-167.1975Morita RY. “Psychrophilic Bacteria.” Bacteriol Rev. 1975; 39: 144-167. https://doi.org/10.1128/br.39.2.144-167.1975Margesin R, Fauster V, Fonteyne PA. Characterization of Cold active Pectate Lyases from Psychrophilic Mrakia Frigid. Letters in Applied Microbiology. 2005; 40 (6): 453-459. https://doi.org/10.1111/j.1472-765X.2005.01704.xMargesin R, Fauster V, Fonteyne PA. Characterization of Cold active Pectate Lyases from Psychrophilic Mrakia Frigid. Letters in Applied Microbiology. 2005; 40 (6): 453-459. https://doi.org/10.1111/j.1472- 765X.2005.01704.xCasanueva A, Tuffin M, Cary C, Cowan DA. Molecular adaptations to psychrophily: the impact of ‘omic’ technologies. Trends Microbiol. 2010;18: 374–381. https://doi.org/10.1016/j.tim.2010.05.002Casanueva A, Tuffin M, Cary C, Cowan DA. Molecular adaptations to psychrophily: the impact of ‘omic’ technologies. Trends Microbiol. 2010;18: 374–381. https://doi.org/10.1016/j.tim.2010.05.002Niehaus F, Gabor E, Wieland S, Siegert P, Maurer KH, Eck J. Enzymes for the laundry industries: tapping the vast metagenomic pool of alkaline proteases. Microbial biotechnology. 2011; 4(6):767-776. https://doi.org/10.1111/j.1751-7915.2011.00279.xNiehaus F, Gabor E, Wieland S, Siegert P, Maurer KH, Eck J. Enzymes for the laundry industries: tapping the vast metagenomic pool of alkaline proteases. Microbial biotechnology. 2011; 4(6):767-776. https://doi.org/10.1111/j.1751-7915.2011.00279.xRaveendran S, Parameswaran B, Ummalyma SB, Abraham A, Mathew A K, Madhavan A, Pandey A. Applications of microbial enzymes in food industry. Food technology and biotechnology. 2018; 56(1):16. Doi: 10.17113/ftb.56.01.18.5491Raveendran S, Parameswaran B, Ummalyma SB, Abraham A, Mathew A K, Madhavan A, Pandey A. Applications of microbial enzymes in food industry. Food technology and biotechnology. 2018; 56(1):16. Doi: 10.17113/ftb.56.01.18.5491Nigam PS. Microbial enzymes with special characteristics for biotechnological applications. Biomolecules. 2013; 3(3):597-611. https://doi.org/10.3390/biom3030597Nigam PS. Microbial enzymes with special characteristics for biotechnological applications. Biomolecules. 2013; 3(3):597-611. https://doi.org/10.3390/biom3030597Сафин Р.И., Каримова Л.З., Валидов Ш.З., Комиссаров Э.Н., Диабанкана Р.Ж.К. Патент на изобретение 2737208 C1, 26.11.2020. Заявка № 2019141759 от 13.12.2019.Safin R.I., Karimova L.Z., Validov S.Z., Komissarov E.N., Diabankana R.G.C. Patent for invention 2737208 C1, 11/26/2020. Application no. 2019141759 dated 13.12.2019. (In Russian.)Lechner S, Mayr R, Francis KP, Prü BM, Kaplan T, Wießner-Gunkel Elke, Scherer S. Bacillus weihenstephanensis sp. nov. is a new psychrotolerant species of the Bacillus cereus group. Int. J. Syst. Evol. 1998; 48(4): 1373- 1382. https://doi.org/10.1099/00207713-48-4-1373Lechner S, Mayr R, Francis KP, Prü BM, Kaplan T, Wießner-Gunkel Elke, Scherer S. Bacillus weihenstephanensis sp. nov. is a new psychrotolerant species of the Bacillus cereus group. Int. J. Syst. Evol. 1998; 48(4): 1373- 1382. https://doi.org/10.1099/00207713-48-4-1373Ivy RA, Ranieri ML, Martin NH, den Bakker HC, Xavier BM, Wiedmann M, Boor KJ. Identification and characterization of psychrotolerant sporeformers associated with fluid milk production and processing. Appl. Environ. Microbiol. 2012;78(6):1853-1864. https://doi.org/10.1128/AEM.06536-11Ivy RA, Ranieri ML, Martin NH, den Bakker HC, Xavier BM, Wiedmann M, Boor KJ. Identification and characterization of psychrotolerant sporeformers associated with fluid milk production and processing. Appl. Environ. Microbiol. 2012;78(6):1853-1864. https://doi.org/10.1128/AEM.06536-11Gauvry E, Mathot AG, Couvert O, Leguérinel I, Coroller L. Effects of temperature, pH and water activity on the growth and the sporulation abilities of Bacillus subtilis BSB1. International Journal of Food Microbiology, 2021; 337: 108915. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2020.108915Gauvry E, Mathot AG, Couvert O, Leguérinel I, Coroller L. Effects of temperature, pH and water activity on the growth and the sporulation abilities of Bacillus subtilis BSB1. International Journal of Food Microbiology, 2021; 337: 108915. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2020.108915Trimulyono G. Temperature range and degree of acidity growth of isolate of indigenous bacteria on fermented feed “fermege”. J. Phys.: Conf. Ser. IOP Publishing. 2018; 953(1): 012209. doi :10.1088/1742-6596/953/1/012209Trimulyono G. Temperature range and degree of acidity growth of isolate of indigenous bacteria on fermented feed “fermege”. J. Phys.: Conf. Ser. IOP Publishing. 2018; 953(1): 012209. doi :10.1088/1742-6596/953/1/012209Diabankana RGC, Afordoanyi DM, Safin RI, Nizamov RM, Karimova LZ, Validov SZ. Antifungal Properties, Abiotic Stress Resistance, and Biocontrol Ability of Bacillus mojavensis PS17. Current Microbiology. 2021;78(8):3124- 3132. https://doi.org/10.1007/s00284-021-02578-7Diabankana RGC, Afordoanyi DM, Safin RI, Nizamov RM, Karimova LZ, Validov SZ. Antifungal Properties, Abiotic Stress Resistance, and Biocontrol Ability of Bacillus mojavensis PS17. Current Microbiology. 2021;78(8):3124-3132. https://doi.org/10.1007/s00284-021-02578-7

The authors declare that there are no conflicts of interest present.