Бактериальное сообщество рассолов, извлекаемых при подземном растворении калийно-магниевых солей Якшинского месторождения (Республика Коми)
Институты и факультеты
Главная \ Наука \ Научные издания КФУ \ Ученые записки Казанского университета \ Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки \ Архив

Бактериальное сообщество рассолов, извлекаемых при подземном растворении калийно-магниевых солей Якшинского месторождения (Республика Коми)

А.А. Пьянкова1, Е.Г. Плотникова1, С.Н. Шанина2

1Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук – филиал ПФИЦ УрО РАН, г. Пермь, 614081, Россия

2Институт геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар, 167982, Россия

 

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2022.3.457-474

Для цитирования: Пьянкова А.А., Плотникова Е.Г., Шанина С.Н. Бактериальное сообщество рассолов, извлекаемых при подземном растворении калийно-магниевых солей Якшинского месторождения (Республика Коми) // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2022. – Т. 164, кн. 3. – С. 457–474. – doi: 10.26907/2542-064X.2022.3.457-474.

For citation: Pyankova A.A., Plotnikova E.G., Shanina S.N. Bacterial community of the brines extracted during the underground dissolution of potassium-magnesium salts of the Yakshinskoe deposit (Komi Republic, Russia). Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2022, vol. 164, no. 3, pp. 457–474. doi: 10.26907/2542-064X.2022.3.457-474. (In Russian)

Аннотация

Впервые приведены данные о разнообразии бактерий в нижнепермской породе Верхнепечорского соленосного бассейна. Из рассолов, извлеченных в ходе подземного растворения карналлитовых пород опытно-промышленной скважины Якшинского месторождения калийно-магниевых солей (Республика Коми, Россия), выделены галофильные и галотолерантные бактерии классов Gammaproteobacteria (представленного родами Halomonas, Marinobacter, Idiomarina) и Actinomycetia (из рода Dietzia). Анализ генов 16S рРНК, клонированных из тотальной ДНК флотируемой части нерастворимых остатков рассолов, позволил установить наличие в исследованных образцах бактерий классов Gammaproteobacteria (близкородственных родам Idiomarina, Marinimicrobium, Marinobacter, Methylophaga, Pseudidiomarina), Betaproteobacteria (сходных с представителями родов Achromobacter, Methylotenera), а также Alphaproteobacteria и Flavobacteriia (близкородственных родам Sulfitobacter и Salegentibacter соответственно). Несколько выявленных филотипов (клоны 113YS, 8YS, 150YS и 157YS) имели низкий уровень сходства с ближайшими типовыми штаммами родов Methylophaga (M. nitratireducenticrescens JAM1T, 96.86%), Salegentibacter (S. salarius ISL-6T, 98.58%) и Methylotenera (M. versatilis 301T, 98.05% и 98.19%), что указывает на присутствие в изученных рассолах новых, ранее не описанных таксонов бактерий. Полученные результаты определяют вектор и закладывают основы дальнейших исследований филогенетического и функционального разнообразия микроорганизмов соленосной толщи Якшинского месторождения.

Ключевые слова: месторождение калийно-магниевых солей, галофильные бактерии, гены 16S рРНК, клонирование, секвенирование

Благодарности. Авторы выражают благодарность ООО «Полярноуралгеология» за предоставленные образцы, а также ЦКП ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН за исследования химического состава рассолов и нерастворимого остатка карналлита.

Работа выполнена в рамках государственного задания, номер государственной регистрации темы: 121112500044-9.

Литература

  1. Payler S.J., Biddle J.F., Sherwood Lollar B., Fox-Powell M.G., Edwards T., Ngwenya B.T., Paling S.M., Cockell C.S. An ionic limit to life in the deep subsurface // Front. Microbiol. – 2019. – V. 10. – Art. 426, P. 1–15. – doi: 10.3389/fmicb.2019.00426.
  2. Ventosa A., de la Haba R.R., Sánchez-Porro C., Thane Papke R. Microbial diversity of hypersaline environments: A metagenomic approach // Curr. Opin. Microbiol. – 2015. – V. 25. – P. 80–87. – doi: 10.1016/j.mib.2015.05.002.
  3. Çınar S., Mutlu M.B. Comparative analysis of prokaryotic diversity in solar salterns in eastern Anatolia (Turkey) // Extremophiles. – 2016. – V. 20. – P. 589–601. – doi: 10.1007/s00792-016-0845-7.
  4. Han R., Zhang X., Liu J., Long Q.F., Chen L., Liu D.L., Zhu D. Microbial community structure and diversity within hypersaline Keke salt lake environments // Can. J. Microbiol. – 2017. – V. 63, No 11. – P. 895–908. – doi: 10.1139/cjm-2016-0773.
  5. Oren A. Halophilic Microorganisms and Their Environments (Cellular Origin and Life in Extreme Habitats). – N. Y., Boston, Dordrecht, London, Moscow: Kluwer Acad. Publ., 2002. – 575 p.
  6. Ramos-Barbero M.D., Martínez J.M., Almansa C., Rodríguez N., Villamor J., Gomariz M., Escudero C., dC Rubin S., Antón J., Martínez-García M., Amils R. Prokaryotic and viral community structure in the singular chaotropic salt lake Salar de Uyuni // Environ. Microbiol. – 2019. – V. 21, No 6. – P. 2029–2042. – doi: 10.1111/1462-2920.14549.
  7. Caton I.R., Schneegurt M.A. Culture-independent analysis of the soil bacterial assemblage at the Great Salt Plains of Oklahoma // J. Basic Microbiol. – 2012. – V. 52, No 1. – P. 16–26. – doi: 10.1002/jobm.201100175.
  8. Megaw J., Kelly S.A., Thompson T.P., Skvortsov T., Gilmore B.F. Profiling the microbial community of a Triassic halite deposit in Northern Ireland: An environment with significant potential for biodiscovery // FEMS Microbiol. Lett. – 2019. – V. 366, No 22. – Art. fnz242, P. 1–11. – doi: 10.1093/femsle/fnz242.
  9. Gruber C., Legat A., Pfaffenhuemer M., Radax C., Weidler G., Busse H.-J., Stan-Lotter H. Halobacterium noricense sp. nov., an archaeal isolate from a bore core of an alpine Permian salt deposit, classification of Halobacterium sp. NRC-1 as a strain of H. salinarum and emended description of H. salinarum // Extremophiles. – 2004. – V. 8. – P. 431–439. – doi: 10.1007/s00792-004-0403-6.
  10. Jaakkola S.T., Ravantti J.J., Oksanen H.M., Bamford D.H. Buried alive: Microbes     from ancient halite // Trends Microbiol. – 2016. – V. 24, No 2. – P. 148–160. – doi: 10.1016/j.tim.2015.12.002.
  11. Radax C., Gruber C., Stan-Lotter H. Novel haloarchaeal 16S rRNA gene sequences from Alpine Permo-Triassic rock salt // Extremophiles. – 2001. – V. 5, No 4. – P. 221–228. – doi: 10.1007/s007920100192.
  12. Fish S.A., Shepherd T.J., McGenity T.J., Grant W.D. Recovery of 16S ribosomal RNA gene fragments from ancient halite // Nature. – 2002. – V. 417. – P. 432–436. – doi: 10.1038/417432a.
  13. Chen S., Xu Y., Helfant L. Geographical isolation, buried depth, and physicochemical traits drive the variation of species diversity and prokaryotic community in three typical hypersaline environments // Microorganisms. – 2020. – V. 8, No 1. – Art. 120, P. 1–14. – doi: 10.3390/microorganisms8010120.
  14. Cycil L.M., DasSarma S., Pecher W., McDonald R., AbdulSalam M., Hasan F. Metagenomic insights into the diversity of halophilic microorganisms indigenous to the Karak salt mine, Pakistan // Front. Microbiol. – 2020. – V. 11. – Art. 1567, P. 1–14. – doi: 10.3389/fmicb.2020.01567.
  15. Yin J., Chen J.-Ch., Wu Q., Chen G.-Q. Halophiles, coming stars for industrial biotechnology // Biotechnol. Adv. – 2015. – V. 33, No 7. – P. 1433–1442. – doi: 10.1016/j.biotechadv.2014.10.008.
  16. Edbeib M.F., Wahab R.A., Huyop F. Halophiles: Biology, adaptation, and their role in decontamination of hypersaline environments // World J. Microbiol. Biotechnol. – 2016. – V. 32. – Art. 135, P. 1–23. – doi: 10.1007/s11274-016-2081-9.
  17. Иванов А.А., Воронова М.Л. Галогенные формации (минеральный состав, типы и условия образования, методы поисков и разведки месторождений минеральных солей). – М.: Недра, 1972. – 328 с.
  18. Лапицкая В.Ф., Тихомиров Н.С. Разведка подземных вод для организации технологического водоснабжения опытно-промышленных работ на Якшинском месторождении минеральных (калийно-магниевых) солей (по состоянию на 01.02.2016 г.). Лицензия СЫК 02512 ТЭ. Договор № ВД-ОТЧ. ТКЗ № 16-16/РК: Геол. отчёт. – Сыктывкар, 2016. – 239 c.
  19. Шанина С.Н., Галамай А.Р., Игнатович О.О., Бурдельная Н.С., Валяева О.В.       Органическое вещество соляной толщи южной части Якшинского месторождения калийно-магниевых солей // Геохимия. – 2018. – № 7. – C. 693–708. – doi: 10.1134/S0016752518070117.
  20. Шанина С.Н., Игнатович О.О., Тропников Е.М., Шуйский А.С. Нитевидные микроорганизмы(?) в рассолах калийно-магниевых солей Якшинского месторождения // Современные проблемы теоретической, экспериментальной и прикладной минералогии (Юшкинские чтения – 2020): Материалы Рос. конф. с междунар. участием. – Сыктывкар, 2020. – С. 155–156.
  21. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения. – М., 2002. – 103 с.
  22. Lane D.J. 16S/23S rRNA sequencing // Nucleic Acid Techniques in Bacterial Systematics / Ed. by E. Stackebrandt, M. Goodfellow. – N. Y..: John Wiley & Sons, 1991. – P. 115–175.
  23. Molecular Evolutionary Genetics Analysis. – URL: http://www.megasoftware.net, свободный.
  24. EzBioCloud Database. – URL: http://www.ezbiocloud.net.
  25. The National Center for Biotechnology Information. – URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov, свободный.
  26. Корсакова Е.С., Ананьина Л.Н., Назаров А.В., Бачурин Б.А., Плотникова Е.Г. Разнообразие бактерий семейства Halomonadaceae района разработок Верхнекамского месторождения солей // Микробиология. – 2013. – Т. 82, № 2. – С. 247–250. – doi: 10.7868/S0026365613020079.
  27. Методы общей бактериологии: в 3 т. / Под ред. Ф. Герхардта и др.; пер. с англ. – М.: Мир, 1983–1984.
  28. Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology. / Ed. by F.M. Ausbel, R. Brent, R.E. Kingston, D.D. Moore, J.G. Seidman, J.A. Smith, K. Struhl – N. Y.: John Wiley & Sons, 1995. – xxxii + 700 p.
  29. Martínez-Cánovas M.J., Béjar V., Martínez-Checa F., Páez R., Quesada E. Idiomarina fontislapidosi sp. nov. and Idiomarina ramblicola sp. nov., isolated from inland hypersaline habitats in Spain // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. – 2004. – V. 54, Pt. 5. – P. 1793–1797. – doi: 10.1099/ijs.0.63172-0.
  30. Montes M.J., Bozal N., Mercadé Е. Marinobacter guineae sp. nov., a novel moderately halophilic bacterium from an Antarctic environment // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. – 2008. – V. 58, Pt. 6. – P. 1346–1349. – doi: 10.1099/ijs.0.65298-0.
  31. Yumoto I., Nakamura A., Iwata H., Kojima K., Kusumoto K., Nodasaka Y., Matsuyama H. Dietzia psychralcaliphila sp. nov., a novel, facultatively psychrophilic alkaliphile that grows on hydrocarbons // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. – 2002. – V. 52, Pt. 1. – P. 85–90. – doi: 10.1099/00207713-52-1-85.
  32. Chen Y.-g., Li H.-m., Li Q.-y., Chen W., Cui X.-l. Phylogenetic diversity of culturable bacteria in the ancient salt deposits of the Yipinglang Salt Mine, P. R. China // Wei Sheng Wu Xue Bao. – 2007. – V. 47, No 4. – P. 571–577.
  33. Корсакова Е.С. Культивируемые аэробные бактерии из района промышленных разработок Верхнекамского месторождения солей: Автореферат дис. … канд. биол. наук. – Пермь, 2014. – 27 с.
  34. Kumar S., Karan R., Kapoor S., Singh S.P., Khare S.K. Screening and isolation of halophilic bacteria producing industrially important enzymes // Braz. J. Microbiol. – 2012. – V. 43, No 4. – P. 1595–1603. – doi: 10.1590/S1517-838220120004000044.
  35. Boden R. Emended description of the genus Methylophaga Janvier et al. 1985 // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. – 2012. – V. 62, Pt. 7. – P. 1644–1646. – doi: 10.1099/ijs.0.033639-0.
  36. Doronina N., Kaparullina E., Trotsenko Y. The family Methylophilaceae // The Prokaryotes: Alphaproteobacteria and Betaproteobacteria / Ed. by E. Rosenberg, E.F. DeLong, S. Lory, E. Stackebrandt, F. Thompson. – Berlin, Heidelberg: Springer, 2014. – P. 869–880. – doi: 10.1007/978-3-642-30197-1_243.
  37. Троценко Ю.А., Торгонская М.Л. Аэробные метилотрофы – перспективные объекты современной биотехнологии // Журн. Сиб. фед. ун-та. Биология. – 2012. – T. 5, № 3. – C. 243–279.
  38. Sorokin D.Y. Sulfitobacter pontiacus gen. nov., sp. nov. – a new heterotrophic bacterium from the Black Sea, specialized on sulfite oxidation // Microbiology. – 1995. – V. 64, No 3. – P. 295–305.

Поступила в редакцию

05.04.2022

 

Пьянкова Анна Александровна, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной иммунологии, соискатель

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН

ул. Голева, д. 13, г. Пермь, 614081, Россия

E-mail: annpjankva@mail.ru

 

Плотникова Елена Генриховна, доктор биологических наук, заведующая лабораторией микробиологии техногенных экосистем

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН

ул. Голева, д. 13, г. Пермь, 614081, Россия

E-mail: peg@iegm.ru

 

Шанина Светлана Николаевна, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной минералогии

Институт геологии имени академика Н.П. Юшкина Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ Коми НЦ УрО РАН

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: shanina@geo.komisc.ru

 

 

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


Версия для печати Версия для печати
Ключевые слова: Пьянкова, Ученые записки
Вход в личный кабинет
Ваш логин
Ваш пароль
Забыли пароль? Регистрация