Регистрация / Вход
Прислать материал

Устойчивость бактерий Azospirillum brasilense, имеющих мутации в синтезе полисахаридов, к воздействию соединений меди

Сведения об участнике
ФИО
Телешева Елизавета Михайловна
ФИО (на английском языке)
Telesheva Elizaveta Mikhailovna
Название организации
ИБФРМ РАН
Информация о докладе
Вид доклада
Устный доклад
Секция
Биоиндикация и химический анализ в экологическом мониторинге
Название доклада
Устойчивость бактерий Azospirillum brasilense, имеющих мутации в синтезе полисахаридов, к воздействию соединений меди
Соавторы доклада (ФИО, организация, город, страна)
А.В. Шелудько; Ю.А. Филипьечева; Д.Н. Синякин ; Л.П. Петрова; Е.И. Кацы. ИБФРМ РАН, Саратов, Россия
Аннотация
Бактерии рода Azospirillum распространены практически повсеместно и способны к ассоциативному симбиозу с широким кругом растений [1, 2]. Важную роль в микробно-растительном взаимодействии играют высокомолекулярные вещества, локализованные на поверхности азоспирилл, в том числе липополисахариды (ЛПС) и полисахариды, связывающие “прижизненный” краситель калькофлуор [3, 4].
Ионы меди необходимы для многих биохимических реакций; в то же время, медь относится к тяжелым металлам, которые в повышенных концентрациях токсичны.
В настоящей работе проанализировано влияние различных концентраций ионов меди на рост бактериальных культур и формирование биопленок in planta и на абиотических поверхностях штаммом Azospirillum brasilense Sp245 (Cal+ фенотип) и его оригинальными мутантами по продукции поверхностных полисахаридов: Cal¯ LpsII¯ KM018, LpsII¯ KM139 (утратили нейтральный О-полисахарид (ОПС)) и Cal¯ LpsI¯ KM252 (утратил кислый ОПС) [5, 6].
Установлено, что при культивировании в присутствии 0.2 мМ CuSO4 клетки KM018 аккумулируют в 2.2 раза больше меди, чем Sp245, KM139 - в 2.8 раза больше металла, а в случае KM252 - в 1.7 раз больше меди. После культивирования с 0.5 мM меди ее содержание в клетках Sp245 возрастает в 1.8 раз по сравнению с величиной, характерной для клеток, выращенных с 0.2 mM CuSO4.
Рост штамма A. brasilense Sp245 подавляется в присутствии 0.9 мМ CuSO4. Рост мутантов ингибирует 0.5 мМ сульфата меди.
В отличие от штамма A. brasilense Sp245 его мутанты KM252 и KM018 хуже колонизируют корни проростков пшеницы и образуют менее выраженные биопленки. Однако, в экспериментах in planta все исследованные бактерии более устойчивы к присутствию ионов меди, чем в чистой культуре. То есть концентрации меди (1.0 и 0.5 мМ), ингибирующие рост азоспирилл в чистой культуре, не оказывает подобного влияния на бактерии, живущие на растении.
Ранее было установлено, что в процессе формирования биопленок на гидрофобной поверхности у штаммов КМ018 и КМ252 активируется синтез ЛПС [7]. В данной работе показано, что в присутствии ионов меди увеличивается содержание ЛПС и в биопленках штамма Sp245. Об этом свидетельствует отношение значений, полученных с помощью иммуноферментного анализа, к количеству десорбированного красителя кристаллического фиолетового. Так отношение показателя, характеризующего содержание ЛПС антигенов в биопленках, сформированных под MSM c 0.001 или 0.5 мМ CuSO4, к показателю, характеризующему их биомассу, в случае штаммов Sp245, КМ018 или КМ252 составило соответственно 0.7/2.4, 4.8/6.0 или 1.1/2.8. [3].
Таким образом, у штамма Sp245 разнообразен состав и макромолекулярная организация биополимеров полисахаридной природы, представленных на клеточной поверхности/в капсуле, создающих определенный барьер для избыточного поступления ионов металлов в цитоплазму. Это, несомненно, сказывается на количестве меди, накапливающейся в клетках, и, отчасти, обуславливает определенный уровень устойчивости бактериальных культур Sp245 к негативному влиянию избытка меди в окружающей среде.
Численность клеток штамма Sp245 на корнях в присутствии 0.001 и 1.0 мМ меди различается на порядок, а содержание полисахаридов одинаково. Эти результаты являются косвенным свидетельством того, что на корнях у штамма Sp245 в присутствии 1.0 мМ меди заметно активизируется синтез полисахаридных детерминант. У мутанта KM252 активация синтеза полисахаридов происходит не зависимо от присутствия меди.
Ключевые слова
Azospirillum brasilense, биопленки, липополисахариды, влияние меди
Введение
Не заполнено
Методы и материалы
Не заполнено
Полученные результаты
Не заполнено
Заключение
Не заполнено
Цитируемая литература
[1] Lugtenberg B., Kamilova F. 2009. Plant-growth-promoting rhizobacteria // Annu. Rev. Microbiol., V. 63. P. 541–556.
[2] Berg G. 2009. Plant-microbe interactions promoting plant growth and health: perspectives for controlled use of microorganisms in agriculture // Appl. Microbiol. Biotechnol., V. 84. № 1. P. 11–18.
[3] Шелудько А.В., Кулибякина О.В., Широков А.А., Петрова Л.П., Матора Л.Ю., Кацы Е.И. 2008. Влияние мутаций в синтезе липополисахаридов и полисахаридов, связывающих калькофлуор, на формирование биопленок Azospirillum brasilense // Микробиология, Т. 77. № 3. C. 358–363.
[4] Katsy E.I. 2014. Plasmid rearrangements and changes in cell surface architecture and social behavior of Azospirillum brasilense // Plasticity in Plant-Growth-Promoting and Phytopathogenic Bacteria / Ed. Katsy E.I. New York: Springer. P. 81–97.
[5] Baldani V.L.D., Baldani J.I., Döbereiner J. 1983. Effects of Azospirillum inoculation on root infection and nitrogen incorporation in wheat // Can. J. Microbiol. V. 29. № 8. P. 924–929.
[6] Katzy E.I., Matora L.Yu., Serebrennikova O.B., Scheludko A.V. 1998. Involvement of a 120-MDa plasmid of Azospirillum brasilense Sp245 in production of lipopolysaccharides // Plasmid. V. 40. № 1. P. 73–83.
[7] Федоненко Ю.П., Здоровенко Э.Л., Коннова С.А., Игнатов В.В., Шляхтин Г.В. 2004. Сравнительные исследования липополисахаридов и О-специфических полисахаридов Azospirillum brasilense Sp245 и его омегон-Km мутантов КМ018 и КМ252 // Микробиология. Т. 73. № 2. С. 180–187.
Благодарности
Не заполнено
Название, авторы, резюме (на английском языке)

Resistance of bacteria Azospirillum brasilense with mutations in the synthesis of polysaccharides, exposure to copper compounds

E.M. Telesheva, A.V. Shelud’ko, Yu.A. Filip’echeva, D.N. Sinyakin, L.P. Petrova, E.I. Katsy

Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms, Russian Academy of Sciences, Saratov, Russia

Bacteria of the genus Azospirillum are widespread almost everywhere, and is able to mutually advantageous associative interaction with a wide range of plants. An important role in plant-microbe interactions play a high-molecular substances located on the surface of azospirill, including lipopolysaccharides (LPS) and polysaccharides binding the “lifetime” dye calcofluor.

In this work we analyzed the effect of different concentrations of copper ions on the growth of bacterial cultures and biofilm formation by A. brasilense Sp245 and its mutants original production of surface polysaccharides in planta, and on abiotic surfaces.

Changes in the production of lipopolysaccharides derived from strain A. brasilense Sp245 cause reduction of resistance to toxic action of copper and an increased accumulation of bacterial cells. The formation process of biofilms by bacteria A. brasilense increases resistance to the negative influence of copper ions. The excess copper in the incubation medium leads to an increase in content of polysaccharide antigens in the biofilm formed in planta and/or on the model surface of polystyrene strain A. brasilense Sp245 and its mutants with a changed composition of glycopolymers.