Сравнительная оценка уровня толерантности почвенных изолятов Bacillus subtilis в отношении химических соединений меди

Актуальность. Биологический потенциал микроорганизмов обусловленный высоким уровнем физиолого-адаптационных характеристик к действию абиотических факторов (формирование резистентных форм) и имеет более широкий спектр применения в отличии от заместительной терапии. В нашей работе представлены экспериментальные данные по оценке уровня толерантности выделенных почвенных изолятов Bacillus subtilis в отношении различных химических соединений меди и степень влияния массированной катионной нагрузки на рост наиболее резистентных штаммов.

Методы. Для реализации поставленных задач использовали методы выделения и идентификации чистых культур микроорганизмов (получение бактериальных изолятов), диффузионный метод агаровых лунок (оценка ингибирующих характеристик химических соединений) и нефелометрический метод (влияние тяжелых металлов на рост микроорганизмов). В ходе выполнения эксперимента нами были выделены девять изолированных чистых культур исследуемых бактерий.

Результаты. Проведенный сравнительный анализ уровня биотоксичности меди позволил нам выявить наличие общей закономерности устойчивости штаммов к ацетату меди, наиболее высокие ингибирующие характеристики зарегистрированы у CuCl₂ · 7H₂O. Наиболее устойчивым штаммом к химической нагрузке является изолят B. subtilis Р-8, проявляющий резистентность к сверх высоким концентрациям меди: CuCl₂ · 7H₂O и CuSO₄ — 0,125 М/л, Cu(CH₃COO)2 — 0,250 М/л, в то время как штамм B. subtilis Р-6 является наиболее чувствительным к двум из трех химических соединений. При проведении исследований по оценке уровня влияния сульфата меди на рост популяции отобранных нами штаммов было установлено, что данное соединение оказывает выраженное пролонгирующее действие на рост популяции клеток B. subtilis Р-6 и B. subtilis Р-8 с увеличением времени наступления стационарной фазы роста на 6 часов по отношению к контрольным показателям. 

1. Киричук А.А., Горбачев А.Л., Тармаева И.Ю. под редакцией Скальный А.В. Биоэлементология как интегративное направление науки о жизни Издательство: РУДН Москва. 2020, 110 с.

2. Скальный А.В., Киричук А.А. Химические элементы в экологии, физиологии человека и медицине. Издательство: РУДН Москва. 2020, 209.

3. Skalnyi A.V., Salnikova E.V., Burtseva T.I., Skalnaya M.G., Tinkov A.A. Zinc, copper, cadmium, and lead levels in cattle tissues in relation to different metal levels in ground water and soil. Environmental Science and Pollution Research, 2019, 26 (1), 559:569.

4. СальниковаЕ.В., Бурцева Т.И., Кудрявцева Е.А., Кустова А.С. Экологическая оценка содержания цинка в экосистеме (почва, вода, продукты питания) на территории Оренбургской области. Вестник Оренбургского государственного университета, 2012, 6 (142), 184:187.

5. Babita Sharma, Pratyoosh Shukla. Lead bioaccumulation mediated by Bacillus cereus BPS-9 from an industrial waste contaminated site encoding heavy metal resistant genes and their transporters. Journal of Hazardous Materials. 2021 Jan 5;401:123285. doi: 10.1016/j.jhazmat.2020.123285.

6. Lina Velásquez, Jenny Dussan.Biosorption and bioaccumulation of heavy metals on dead and living biomass of Bacillus sphaericus. Journal of Hazardous Materials. 2009 Aug 15;167 (1-3):713-6. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.01.044.

7. Pooja Sharma, Deblina Dutta, Aswathy Udayan, Ashok Kumar Nadda, Su Shiung Lam, Sunil Kumar. Role of microbes in bioaccumulation of heavy metals in municipal solid waste: Impacts on plant and human being. Environmental Pollution. 2022 Jul 15;305:119248. doi: 10.1016/j.envpol.2022.119248.

8. Гарицкая М.Ю. и др. Геоинформационный мониторинг химического загрязнения почв различных функциональных зон города Оренбурга. Известия Оренбургского государственного аграрного университета, 2016, 3 (59), 171:173

9. Белов В.С. и др. Госдоклад «О состоянии и об охране окружающей среды Оренбургской области в 2017 году». Оренбург, 2018.

10. Гулак Н.В. Состояние окружающей среды Оренбургской области и правовые средства ее охраны. Известия Оренбургского государственного аграрного университета, 2010, 3 (21:1), 255-257.

11. Чибилёв А.А. Бассейн Урала: история, география, экология. Екатеринбург: УрО РАН, 2008, 312.

12. Смирнова Е.В. Современное состояние качества вод реки Урал в пределах Оренбургской области. Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения: сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, 2017, 386:389.

13. Алферов И.Н., Яковенко Н.В. Проблема обеспечения качественной питьевой водой населения вододефицитного региона Оренбургской области. Экология человека, 2016, 4, 3:8.

14. Mishra A., Malik A. Simultaneous bioaccumulation of multiple metals from electroplating effluent using Aspergillus lentulus. Water research, 2012, 46 (16), 4991:4998.

15. Li Z. and al. A review of soil heavy metal pollution from mines in China: pollution and health risk assessment. Science of the total environment, 2014, 468, 843:853.

16. Gola D. and al. Multiple heavy metal removal using an entomopathogenic fungi Beauveria. Bioresource technology, 2016, 218, 388:396.

17. Chojnacka K. Biosorption and bioaccumulation – the prospects for practical applications. Environment international, 2010, 36 (3), 299:307.

18. Быков А.В., Межуева Л.В., Кван О.В., Сизенцов А.Н., Быкова Л.А. Устройство для получения однородных смесей. Патент 2688599, 2019

19. A. Sizentsov, O. Davydova, H. Nikiyan, Ya. Sizentsov, E. Barysheva, A. Bykov. Assessment the technology for heavy metal biotoxicity and biosorption by bacterial cells. Biochemical and Cellular Archives, 2021, 21 (1), 901:906