RU2525934C1 - Method of specific differentiation of viable rhodococcus immobilised in gel carrier - Google Patents

Method of specific differentiation of viable rhodococcus immobilised in gel carrier Download PDF

Info

Publication number
RU2525934C1
RU2525934C1 RU2013121968/10A RU2013121968A RU2525934C1 RU 2525934 C1 RU2525934 C1 RU 2525934C1 RU 2013121968/10 A RU2013121968/10 A RU 2013121968/10A RU 2013121968 A RU2013121968 A RU 2013121968A RU 2525934 C1 RU2525934 C1 RU 2525934C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rhodococcus
cells
gel
granule
immobilized
Prior art date
Application number
RU2013121968/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мария Станиславовна Куюкина
Ирина Борисовна Ившина
Марина Константиновна Серебренникова
Екатерина Владиславовна Рубцова
Анастасия Владимировна Криворучко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет".
Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория АРГУМЕНТ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет"., Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория АРГУМЕНТ" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук
Priority to RU2013121968/10A priority Critical patent/RU2525934C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2525934C1 publication Critical patent/RU2525934C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: granule of biocatalyst with the cells contained in it of one or more species of Rhodococcus is placed in a well of a 96-well plate, a colorant iodine-nitro-tetrazolium (INT) is added. After the appearance of specific purple staining formazan the optical density of granule is measured using a tablet photometer. In the case of a stained substrate or preliminary presence of the immobilised biocatalyst in the soil the extraction of formazan is carried out with 96% ethanol and the optical density of the extract is measured. The amount of viable Rhodococcus in the granule of the gel is determined using the calibration dependency diagram of the optical density on the number of living cells in suspension as determined by traditional method of plating on solid growth medium. Then, from the granule stained by the colorant of the biocatalyst or from the granule after extraction of the colorant the DNA is isolated and PCR is performed using sets of species-specific primers. The specific position of the immobilised Rhodococcus is determined.
EFFECT: invention enables to reduce the time differentiation of Rhodococcus and to improve the accuracy of the method.
2 cl, 3 tbl, 4 dwg, 4 ex

Description

Изобретение относится к промышленной микробиологии и биотехнологии, в частности к способам детекции микроорганизмов в биотехнологических препаратах и объектах окружающей среды, и предназначено для дифференцированного определения числа жизнеспособных актинобактерий рода Rhodococcus, иммобилизованных в нерастворимом в воде гелевом носителе. Родококки, характеризующиеся высокой активностью оксигеназного ферментного комплекса и доминирующие в загрязненных почвенных микробиоценозах, являются одной из наиболее разрабатываемых бактериальных групп в современной биотехнологии, перспективной для создания биокатализаторов процессов деструкции и трансформации органических соединений всех известных классов [Ившина И.Б. Состояние и проблемы развития специализированных центров микробиологических ресурсов в России // Микробиология. - 2012. - Т.81. №5, - С.551-560]. В связи с возрастающим применением иммобилизованных биокатализаторов в биотехнологии, в частности ферментационных процессах и при очистке загрязненной воды и почвы, актуальной проблемой является контроль жизнеспособности микроорганизмов, заключенных в матрицу носителей.The invention relates to industrial microbiology and biotechnology, in particular to methods for detecting microorganisms in biotechnological preparations and environmental objects, and is intended for differentiated determination of the number of viable actinobacteria of the genus Rhodococcus immobilized in a water-insoluble gel carrier. Rhodococci, characterized by high activity of the oxygenase enzyme complex and dominating in contaminated soil microbiocenoses, are one of the most developed bacterial groups in modern biotechnology, promising for the creation of biocatalysts of the processes of destruction and transformation of organic compounds of all known classes [Ivshina IB State and problems of development of specialized centers of microbiological resources in Russia // Microbiology. - 2012. - T.81. No. 5, - S.551-560]. In connection with the increasing use of immobilized biocatalysts in biotechnology, in particular fermentation processes and in the treatment of contaminated water and soil, an urgent problem is to control the viability of microorganisms enclosed in a carrier matrix.

Известны культуральные способы определения численности живых микроорганизмов в биопрепаратах и объектах окружающей среды, основанные на высеве исследуемого образца на подходящую питательную среду, но они не предназначены для детекции иммобилизованных в водонерастворимых гелях микроорганизмов, что связано с трудностями их выделения из гелевого носителя. Используется также прямой подсчет количества микроорганизмов под микроскопом, однако его применение ограничено для непрозрачных образцов, в частности гелей с заключенными в них микробными клетками. Поэтому при изучении жизнеспособности иммобилизованных в геле клеток в основном используют косвенные биохимические методы, например люциферин-люциферазный метод определения количества АТФ [Ефременко Е.Н., Татаринова Н.Ю. Влияние длительного хранения клеток микроорганизмов, иммобилизованных в криогель поливинилового спирта, на их выживаемость и биосинтез целевых метаболитов // Микробиология. - 2007. - Т.76, №3. - С.383-389]. Known cultural methods for determining the number of living microorganisms in biological products and environmental objects, based on seeding the test sample on a suitable nutrient medium, but they are not intended for the detection of microorganisms immobilized in water-insoluble gels, which is associated with the difficulties of their isolation from the gel carrier. A direct count of the number of microorganisms under a microscope is also used, but its use is limited for opaque samples, in particular gels with microbial cells enclosed in them. Therefore, when studying the viability of cells immobilized in a gel, indirect biochemical methods are mainly used, for example, the luciferin-luciferase method for determining the amount of ATP [Efremenko EN, Tatarinova N.Yu. The effect of long-term storage of cells of microorganisms immobilized in polyvinyl alcohol cryogel on their survival and biosynthesis of target metabolites // Microbiology. - 2007. - T.76, No. 3. - S. 383-389].

Суть метода заключается в проведении катализируемой ферментом люциферазой реакции АТФ с белком люциферином и кислородом. Гранулы биокатализатора помещают в ДМСО для экстракции внутриклеточного АТФ, затем к полученному экстракту добавляют люциферин-люциферазный реагент и определяют интенсивность свечения с помощью люминометра. Точную концентрацию АТФ определяют по калибровочному графику при использовании стандартных растворов АТФ известной концентрации. Далее рассчитывают количество жизнеспособных иммобилизованных микроорганизмов с помощью калибровочной зависимости концентрации АТФ от числа живых клеток микроорганизма в суспензии, определенного традиционным методом высева на плотную питательную среду. Преимуществами данного способа являются (1) универсальность в отношении различных носителей и микроорганизмов разных систематических групп, (2) отсутствие зависимости внутриклеточной концентрации АТФ от физиологического состояния клеток и (3) высокая чувствительность метода. The essence of the method is to carry out the ATP reaction catalyzed by the enzyme luciferase with the protein luciferin and oxygen. The biocatalyst granules are placed in DMSO to extract intracellular ATP, then luciferin-luciferase reagent is added to the obtained extract and the luminance intensity is determined using a luminometer. The exact concentration of ATP is determined from the calibration graph using standard ATP solutions of known concentration. Next, calculate the number of viable immobilized microorganisms using the calibration dependence of the concentration of ATP on the number of living cells of the microorganism in suspension, determined by the traditional method of seeding on a solid nutrient medium. The advantages of this method are (1) universality with respect to various carriers and microorganisms of different systematic groups, (2) the absence of a dependence of the intracellular ATP concentration on the physiological state of the cells, and (3) the high sensitivity of the method.

Однако данным способом невозможно осуществлять детекцию микроорганизмов, то есть определение их видового положения. К недостаткам способа также можно отнести его длительность и трудоемкость, связанную с получением калибровочных зависимостей, а также необходимость использования дорогостоящего оборудования и набора реагентов. Кроме того, недостатком способа является невозможность контролировать эффективность экстракции внутриклеточного АТФ с помощью ДМСО, которая может существенно различаться у разных микроорганизмов в зависимости от строения их клеточной стенки.However, in this way it is impossible to detect microorganisms, that is, to determine their species position. The disadvantages of the method can also be attributed to its duration and the complexity associated with obtaining calibration dependencies, as well as the need to use expensive equipment and a set of reagents. In addition, the disadvantage of this method is the inability to control the extraction efficiency of intracellular ATP using DMSO, which can vary significantly among different microorganisms depending on the structure of their cell wall.

Известен способ детектирования живых, поврежденных и мертвых клеток микроорганизмов с помощью проточной цитометрии [Патент №2384624], который позволяет детектировать окрашенные флуоресцентным красителем микроорганизмы на уровне одной клетки. Однако данный способ непригоден для микроорганизмов, иммобилизованных в водонерастворимых гелях, так как требует выделения микроорганизмов в жидкую среду и пропускания потока жидкости в проточной кювете цитофлуориметра. Кроме того, с помощью данного способа невозможно проводить определение видового положения микроорганизма.A known method of detecting live, damaged and dead cells of microorganisms using flow cytometry [Patent No. 2384624], which allows the detection of microorganisms stained with fluorescent dye at the level of one cell. However, this method is unsuitable for microorganisms immobilized in water-insoluble gels, since it requires the isolation of microorganisms in a liquid medium and the passage of a liquid stream in a flow cell of a cytofluorimeter. In addition, using this method it is impossible to determine the species position of the microorganism.

Ранее нами описан метод определения числа жизнеспособных родококков, иммобилизованных в криогеле поливинилового спирта, основанный на витальном окрашивании гранул геля иодонитротетразолием (INT) в 96-луночном планшете и определении интенсивности фиолетовой окраски гранул, появляющейся вследствие восстановления бесцветного INT до красно-фиолетового формазана в присутствии живых активно респирирующих микроорганизмов, с помощью планшетного фотометра [Kuyukina M.S., Ivshina I.В., Gavrin A.Yu., Podorozhko E.A., Lozinsky V.I., Jeffree C.E., Philp J.С.Immobilization of hydrocarbon-oxidizing bacteria in polyvinyl alchohol) cryogels hydrophobized using a biosurfactant // J. Microbiol. Methods. - 2006. - V.65. - P.596-603]. Образующийся формазан экстрагировали из гранул геля с помощью этилацетата, а затем определяли оптическую плотность экстракта. Однако данным методом невозможно определять видовое положение иммобилизованных бактерий.We previously described a method for determining the number of viable rhodococci immobilized in a polyvinyl alcohol cryogel based on vital staining of gel granules with iodonitrotetrazolium (INT) in a 96-well plate and determining the intensity of the violet color of the granules resulting from the restoration of colorless INT to red-violet formazan in the presence of living actively respiratory microorganisms using a plate photometer [Kuyukina MS, Ivshina I.V., Gavrin A.Yu., Podorozhko EA, Lozinsky VI, Jeffree CE, Philp J.C. Immobilization of hydrocarbon-oxidizing bacteria in polyviny l alchohol) cryogels hydrophobized using a biosurfactant // J. Microbiol. Methods - 2006. - V.65. - P.596-603]. The resulting formazan was extracted from the gel granules with ethyl acetate, and then the optical density of the extract was determined. However, using this method, it is impossible to determine the species position of immobilized bacteria.

Существуют способы дифференцированного определения иммобилизованных в геле микроорганизмов с помощью иммунологических методов, в частности применения антител, высокоспецифичных по отношению к микроорганизмам определенного типа. Так, известен иммунофлуоресцентный способ селективного определения количества клеток лактококков и бревибактерий, иммобилизованных в гранулах каррагинанового геля [Prioult G., Lacroix С., Turcotte С., Fliss I. Simultaneous immunofluorescent detection of coentrapped cells in gel beads // Appl. Environ. Microbiol. - 2000. V.66 (5). - P.2216-2219; Doleyres Y., Fliss I., Lacroix C. Quantitative determination of the spatial distribution of pure-and mixed-strain immobilized cells in gel beads by immunofluorescence // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2002. - V.59 (2-3). - P.297-302]. Способ основан на использовании поликлональных антител к данным видам бактерий. Согласно способу гранулу геля с заключенными в нем микроорганизмами разрезали пополам, отмывали буферным раствором и инкубировали в течение 2 часов с поликлональными антителами меченными флуоресцентными красителями ALEXA (568 для лактококков и 488 для бревибактерий). После 4-кратного промывания буфером гранулу анализировали с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа при соответствующей эмиссии. Иммунофлуоресцентные сигналы обрабатывали с помощью специального программного обеспечения, позволяющего осуществить дифференцированное определение количества и распределения микроорганизмов в грануле геля. There are methods for the differentiated determination of microorganisms immobilized in a gel using immunological methods, in particular the use of antibodies highly specific for certain microorganisms. Thus, an immunofluorescence method is known for the selective determination of the number of lactococcal cells and brevibacteria immobilized in granules of carrageenan gel [Prioult G., Lacroix C., Turcotte C., Fliss I. Simultaneous immunofluorescent detection of coentrapped cells in gel beads // Appl. Environ. Microbiol. - 2000. V. 66 (5). - P.2216-2219; Doleyres Y., Fliss I., Lacroix C. Quantitative determination of the spatial distribution of pure-and mixed-strain immobilized cells in gel beads by immunofluorescence // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2002. - V.59 (2-3). - P.297-302]. The method is based on the use of polyclonal antibodies to these types of bacteria. According to the method, a gel granule with microorganisms enclosed in it was cut in half, washed with a buffer solution and incubated for 2 hours with polyclonal antibodies labeled with ALEXA fluorescent dyes (568 for lactococci and 488 for brevibacteria). After washing 4 times with buffer, the pellet was analyzed using a confocal laser scanning microscope with appropriate emission. Immunofluorescence signals were processed using special software that allows for differentiated determination of the number and distribution of microorganisms in the gel granule.

Данный способ имеет несколько существенных недостатков, главным из которых является неуниверсальность метода и необходимость предварительного получения специфичных поликлональных антител для каждого определяемого типа микроорганизмов, что делает сам метод очень дорогими, а область его возможного применения очень узкой. Кроме того, конфокальный лазерный сканирующий микроскоп является очень дорогостоящим оборудованием. Существенный недостаток метода также в том, что количественный анализ микроорганизмов затруднен сильной зависимостью флуоресцентного сигнала от физиологического состояния клетки, химического состава геля и жидкой среды, а также глубины нахождения клеток в толще геля, что делает получение воспроизводимых результатов практически невозможным.This method has several significant drawbacks, the main of which is the non-universality of the method and the need to first obtain specific polyclonal antibodies for each type of microorganism that is determined, which makes the method itself very expensive, and the scope of its possible application is very narrow. In addition, a confocal laser scanning microscope is a very expensive equipment. A significant drawback of the method is that the quantitative analysis of microorganisms is complicated by the strong dependence of the fluorescence signal on the physiological state of the cell, the chemical composition of the gel and the liquid medium, as well as the depth of the cells in the thickness of the gel, which makes obtaining reproducible results practically impossible.

Известны способы детекции живых микроорганизмов в различных средах с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Описан способ детекции живых клеток микроорганизма путем дифференцирования живых клеток от мертвых клеток или поврежденных клеток в тестируемом образце [Патент №2395583]. Способ предусматривает стадию обработки тестируемого образца ядом топоизомеразы или ядом ДНК-гиразы, стадию экстракции ДНК из тестируемого образца и амплификацию мишеневого участка экстрагированной ДНК методом ПЦР, где длина мишеневого участка составляет от 900 до 3000 нуклеотидов, и стадию анализа продукта амплификации с помощью гель-электрофореза. Изобретение позволяет определять наличие живых организмов в исследуемом образце. Known methods for the detection of living microorganisms in various environments using polymerase chain reaction (PCR). A method for detecting living cells of a microorganism by differentiating living cells from dead cells or damaged cells in a test sample is described [Patent No. 2395583]. The method comprises the step of processing the test sample with topoisomerase poison or DNA gyrase, the step of extracting DNA from the test sample and amplifying the target region of the extracted DNA by PCR, where the length of the target region is from 900 to 3000 nucleotides, and the stage of analysis of the amplification product using gel electrophoresis . The invention allows to determine the presence of living organisms in the test sample.

Недостатком этого метода является невозможность количественного определения жизнеспособных микроорганизмов.The disadvantage of this method is the inability to quantify viable microorganisms.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ детектирования живой клетки микроорганизма в тест-пробе [Патент №2410440], предусматривающий добавление к этой тест-пробе сшивающего агента, способного сшивать ДНК при облучении светом, имеющим длину волны 350 нм-700 нм; облучение светом, имеющим длину волны 350 нм-700 нм; удаление сшивающего агента; добавление среды и дальнейшее инкубирование; добавление опять сшивающего агента, способного сшивать ДНК при облучении светом, имеющим длину волны 350 нм-700 нм, к инкубируемой тест-пробе; повторное облучение светом, имеющим длину волны 350 нм-700 нм; экстракцию ДНК из этой тест-пробы и амплификацию района-мишени экстрагированной ДНК; и анализ амплифицированного продукта. Closest to the claimed method is a method for detecting a living cell of a microorganism in a test sample [Patent No. 2410440], comprising adding to this test sample a crosslinking agent capable of crosslinking DNA when irradiated with light having a wavelength of 350 nm-700 nm; irradiation with light having a wavelength of 350 nm-700 nm; removal of a crosslinking agent; addition of medium and further incubation; adding again a crosslinking agent capable of cross-linking the DNA when irradiated with light having a wavelength of 350 nm-700 nm, to the incubated test sample; re-irradiation with light having a wavelength of 350 nm-700 nm; extraction of DNA from this test sample and amplification of the target region of the extracted DNA; and amplified product analysis.

Однако количественная оценка живых микроорганизмов данным способом невозможна при постановке простой ПЦР, а требует проведения ПРЦ реального времени (real-time PCR), для чего необходимо использование дорогостоящего оборудования, программного обеспечения и реактивов, более сложный дизайн зондов и праймеров. Кроме того, данный способ не апробирован для микроорганизмов, иммобилизованных в водонерастворимых гелевых носителях.However, a quantitative assessment of living microorganisms in this way is not possible with simple PCR, but requires real-time PCR, which requires the use of expensive equipment, software and reagents, a more complex design of probes and primers. In addition, this method is not tested for microorganisms immobilized in water-insoluble gel carriers.

Цель настоящего изобретения - разработка простого и экспрессного метода количественной детекции живых иммобилизованных клеток родококков разных видов и контроля функциональной стабильности биокатализаторов на основе водонерастворимых полимерных гелей. Техническим результатом является возможность постоянного контроля жизнеспособности одного или нескольких штаммов родококков, заключенных в гранулы биокатализатора, быстрой селекции наиболее эффективных биокатализаторов, а также мониторинга выживаемости иммобилизованных бактерий в биопрепаратах при их хранении, использовании в биореакторах или объектах окружающей среды. При этом в одной и той же грануле биокатализатора последовательно определяется число жизнеспособных клеток и видовая принадлежность иммобилизованных бактерий, что сокращает время анализа, уменьшает расход образца биокатализатора и позволяет селективно оценивать эффективность моновидовых (однокомпонентных) и поливидовых (многокомпонентных) биокатализаторов на основе родококков. Предлагаемая в настоящем способе комбинация окрашивания INT и обычной ПЦР является более простым и надежным способом детекции жизнеспособных бактерий определенного вида. Предлагаемый способ предполагает одновременную оценку жизнеспособности иммобилизованных в геле родококков с помощью витального окрашивания иодонитротетразолием (INT) и их видовую детекцию с помощью видоспецифической ПЦР. Это необходимо, например, когда в биореакторе, либо в загрязненной воде или почве используется сразу несколько видов родококков, и представители разных видов иммобилизованы в одинаковые гранулы гелевого носителя. Метод состоит в том, что сначала определяют число живых клеток родококков в образце геля путем окрашивания INT и измерения оптической плотности геля, а затем в этом же образце геля определяют, к какому виду принадлежат данные бактерии путем постановки ПЦР с видоспецифическими праймерами. Если в ранее опубликованном способе [Kuyukina M.S., Ivshina I.В., Gavrin A.Yu., Podorozhko E.A., Lozinsky V.I., Jeffree C.E., Philp J.C. Immobilization of hydrocarbon-oxidizing bacteria in poly(vinyl alchohol) cryogels hydrophobized using a biosurfactant // J. Microbiol. Methods. - 2006. - V.65. - P.596-603] образовавшийся формазан экстрагировали этилацетатом, то в настоящем изобретении используется менее токсичный и общедоступный растворитель - этанол, обладающий более высокой экстракционной способностью в отношении формазана. The purpose of the present invention is the development of a simple and rapid method for the quantitative detection of live immobilized Rhodococcus cells of various species and control the functional stability of biocatalysts based on water-insoluble polymer gels. The technical result is the ability to continuously monitor the viability of one or more strains of rhodococcus, enclosed in granules of a biocatalyst, quick selection of the most effective biocatalysts, as well as monitoring the survival of immobilized bacteria in biological products during their storage, use in bioreactors or environmental objects. At the same time, the number of viable cells and the species of immobilized bacteria are successively determined in the same biocatalyst granule, which reduces the analysis time, reduces the consumption of the biocatalyst sample, and allows one to selectively evaluate the effectiveness of monocomic (single-component) and polyvid (multicomponent) rhodococcal biocatalysts. The combination of INT staining and conventional PCR proposed in the present method is a simpler and more reliable method for detecting viable bacteria of a certain type. The proposed method involves the simultaneous assessment of the viability of immobilized in the gel rhodococci using vital staining with iodonitrotetrazolium (INT) and their species detection using species-specific PCR. This is necessary, for example, when several species of Rhodococcus are used at once in a bioreactor, or in contaminated water or soil, and representatives of different species are immobilized into the same granules of a gel carrier. The method consists in first determining the number of living Rhodococcus cells in the gel sample by staining with INT and measuring the optical density of the gel, and then in the same gel sample, to determine what kind these bacteria belong to by PCR with species-specific primers. If in a previously published method [Kuyukina M.S., Ivshina I.V., Gavrin A.Yu., Podorozhko E.A., Lozinsky V.I., Jeffree C.E., Philp J.C. Immobilization of hydrocarbon-oxidizing bacteria in poly (vinyl alchohol) cryogels hydrophobized using a biosurfactant // J. Microbiol. Methods - 2006. - V.65. - P.596-603] the resulting formazan was extracted with ethyl acetate, the less toxic and commonly available solvent ethanol is used in the present invention, which has a higher extraction ability with respect to formazan.

Существенным отличием заявляемого изобретения является новое сочетание последовательно выполняемых действий и применяемых методов анализа (а именно спектрофотометрического и генетического, т.е. специфическое окрашивание гранул геля, экстракция красителя и определение оптической плотности, выделение ДНК и проведение видоспецифической ПЦР) для количественного определения жизнеспособности иммобилизованных бактерий разных таксономических групп. Суть способа заключается в возможности выделения бактериальной ДНК из одной гранулы геля, предварительно окрашенной INT, или гранулы, из которой предварительно экстрагировали формазан 96%-ным этанолом, и получении достоверных результатов видовой детекции родококков с помощью ПЦР.A significant difference of the claimed invention is a new combination of sequentially performed actions and the applied analysis methods (namely spectrophotometric and genetic, i.e. specific staining of gel granules, dye extraction and determination of optical density, DNA isolation and species-specific PCR) to quantify the viability of immobilized bacteria different taxonomic groups. The essence of the method lies in the possibility of isolating bacterial DNA from one gel granule pre-stained with INT, or granules from which formazan was previously extracted with 96% ethanol, and obtaining reliable results of species detection of rhodococci by PCR.

Описание способа. Одну гранулу геля размером 5-125 мм3 с заключенными в ней клетками одного или нескольких видов родококков в концентрации 103-109 клеток/мл помещают в лунку 96-луночного планшета, добавляют 200 мкл INT (5 г/л) и после появления специфического фиолетового окрашивания (в течение 1-2 ч) измеряют оптическую плотность гранулы с помощью планшетного фотометра при 600-630 нм. В случае, когда гранула с иммобилизованными родококками окрашена вследствие цветного материала геля, нахождения иммобилизованного биокатализатора в окрашенной жидкой среде или в почве, из лунки планшета удаляют жидкость, проводят экстракцию формазана из гранулы путем добавления 200 мкл 96% этанола, после инкубации в течение 1 ч удаляют гранулу и измеряют оптическую плотность экстракта при 460-500 нм. Число жизнеспособных родококков в грануле геля рассчитывают с помощью калибровочного графика зависимости оптической плотности от числа живых клеток в суспензии, определенного традиционным методом высева на плотную питательную среду.Description of the method. One gel granule 5-125 mm 3 in size with the cells of one or more species of Rhodococcus enclosed in it at a concentration of 103-109 cells / ml is placed in a well of a 96-well plate, 200 μl of INT (5 g / l) is added and after the appearance of specific violet staining (within 1-2 hours) measure the optical density of the granules using a tablet photometer at 600-630 nm. In the case when the granule with immobilized Rhodococcus is colored due to the colored gel material, the immobilized biocatalyst is in the stained liquid medium or in the soil, liquid is removed from the well of the plate, the formazan is extracted from the granule by adding 200 μl of 96% ethanol, after incubation for 1 h remove the pellet and measure the absorbance of the extract at 460-500 nm. The number of viable rhodococci in the gel granule is calculated using a calibration graph of the dependence of optical density on the number of living cells in suspension, determined by the traditional method of seeding on a solid nutrient medium.

Затем из предварительно разрезанной на несколько частей скальпелем окрашенной красителем гранулы или из этой же гранулы после экстракции красителя выделяют ДНК методом, обеспечивающим выделение максимального количества бактериальной ДНК из геля, предпочтительно модифицированным методом [Amita J., Vandana Т., Guleria R.S., Verma R.K. Qualitative evaluation of mycobacterial DNA extraction protocols for polymerase chain reaction // Mol. Biol. Today. - 2002. - V.3. - P.43-50], сочетающим термический и энзиматический лизис клеток родококков, либо с помощью коммерческого набора ZR ВАС DNA Miniprep Kit (Zymo Research) в соответствии с инструкцией фирмы-производителя. В случае предварительного нахождения гранул иммобилизованного биокатализатора в почве выделение бактериальной ДНК проводят модифицированным методом [Dong D. Removal of humic substances from soil DNA using aluminium sulfate // J. Microbiol. Methods. - 2006. - V. 66. - P. 217-222] либо с помощью коммерческого набора ZR ВАС Soil DNA Miniprep Kit (Zymo Research) в соответствии с инструкцией фирмы-производителя.Then, DNA is extracted from the granule pre-cut into several parts with a scalpel or from the same granule after dye extraction, and the DNA is isolated by a method providing the extraction of the maximum amount of bacterial DNA from the gel, preferably by a modified method [Amita J., Vandana T., Guleria R.S., Verma R.K. Qualitative evaluation of mycobacterial DNA extraction protocols for polymerase chain reaction // Mol. Biol. Today. - 2002. - V.3. - P.43-50], combining thermal and enzymatic lysis of Rhodococcus cells, or using a commercial kit ZR BAC DNA Miniprep Kit (Zymo Research) in accordance with the manufacturer's instructions. If the immobilized biocatalyst granules were previously found in the soil, bacterial DNA was isolated using the modified method [Dong D. Removal of humic substances from soil DNA using aluminum sulfate // J. Microbiol. Methods - 2006. - V. 66. - P. 217-222] or using the commercial ZR BAC Soil DNA Miniprep Kit (Zymo Research) in accordance with the manufacturer's instructions.

Выделенную ДНК используют для проведения ПЦР с использованием наборов специфических праймеров для соответствующих видов родококков. При этом соблюдают условия постановки ПЦР для конкретного набора праймеров. Продукты ПЦР анализируют при помощи электрофореза в 1,5%-ном агарозном геле, после окрашивания геля раствором (0,5 мкг/мл) бромистого этидия и появления соответствующих полосок в УФ-свете определяют видовое положение иммобилизованных бактерий.Isolated DNA is used for PCR using sets of specific primers for the corresponding species of Rhodococcus. At the same time, the PCR conditions for a specific set of primers are observed. PCR products are analyzed by electrophoresis in a 1.5% agarose gel, after staining the gel with a solution (0.5 μg / ml) of ethidium bromide and the appearance of the corresponding strips in UV light, the species position of the immobilized bacteria is determined.

Конкретные примеры осуществления изобретения.Specific embodiments of the invention.

Пример 1. Готовили два образца иммобилизованного биокатализатора на основе гранул криогеля поливинилового спирта (ПВС) размером 10 мм3 с заключенными в каждом из них углеводородокисляющими родококками (106 кл/мл) - либо Rhodococcus ruber ИЭГМ 615, либо Rhodococcus opacus ИЭГМ 249 по описанной методике [Kuyukina M.S., Ivshina I.В., Gavrin A.Yu., Podorozhko E.A., Lozinsky V.I., Jeffree C.E., Philp J.C. Immobilization of hydrocarbon-oxidizing bacteria in polyvinyl alchohol) cryogels hydrophobized using a biosurfactant // J. Microbiol. Methods. - 2006. - V.65. - P.596-603]. В биореактор с загрязненной нефтяными углеводородами (2 об.%) водой помещали 50 гранул биокатализатора (25 гранул с R. ruber и 25 гранул с R. opacus) и инкубировали в течение 48 ч. После этого проводили сравнительную оценку эффективности данных штаммов по их жизнеспособности в присутствии загрязненной углеводородами воды. Для анализа отбирали 10 гранул, отмывали их от остаточного углеводорода с помощью буферного раствора и помещали в лунки 96-луночного планшета. Гранулы окрашивали с помощью INT в течение 1 ч и определяли интенсивность фиолетового окрашивания на планшетном фотометре при 630 нм. Затем отбирали 5 окрашенных гранул, экстрагировали из них формазан 96% этанолом в течение 1 ч и определяли интенсивность окрашивания экстрактов на планшетном фотометре при 490 нм. Полученные результаты пересчитывали на число жизнеспособных клеток в грануле по калибровочному графику зависимости оптической плотности от числа клеток для данных штаммов родококков. Далее каждую гранулу разрезали на 4 части стерильным скальпелем, помещали в пластиковую микропробирку и проводили выделение бактериальной ДНК модифицированным методом [Amita J., Vandana Т., Guleria R.S., Verma R.K. Qualitative evaluation of mycobacterial DNA extraction protocols for polymerase chain reaction // Mol. Biol. Today. - 2002. - V.3. - P.43-50]. Для этого в микропробирку добавляли 0,2 мл лизисного буфера (10 мМ Tris, 1 мМ ЭДТА, pH 8.0), нагревали до 85°C в течение 10 мин и немедленно замораживали при -20°C в течение 15 мин. Смесь оттаивали, добавляли лизоцим (20 мг/мл), перемешивали и инкубировали при 37°C в течение 2 ч. Далее повышали температуру смеси до 65°C, добавляли протеиназу К (0,25 мг/мл) и додецилсульфат натрия (1%) и инкубировали на шейкере в течение 30 мин. К смеси добавляли СТАВ (10%) и NaCl 0.7 М до концентрации 1%. Экстрагировали ДНК смесью хлороформ/изоамиловый спирт (24:1) при осторожном встряхивании в течение 5 мин. Далее смесь центрифугировали при 10 тыс.об/мин в течение 1 мин и отбирали верхнюю фракцию супернатанта. Осаждение бактериальной ДНК проводили путем добавления 7,5 М ацетата аммония и изопропанола в соотношении 1:2 при +4°C в течение 15 мин, смесь центрифугировали при 12 тыс.об/мин в течение 10 мин. Надосадочную жидкость сливали, а осадок 3 раза промывали 70%-ным этанолом. Полученный осадок ДНК растворяли в 0,5 мл 0,01 М Tris-HCl, pH 7,6.Example 1. Two samples of an immobilized biocatalyst were prepared on the basis of polyvinyl alcohol (PVA) cryogel granules with a size of 10 mm 3 with hydrocarbon-oxidizing rhodococci (106 cells / ml) enclosed in each of them — either Rhodococcus ruber IEGM 615 or Rhodococcus opacus IEGM 249 according to the described procedure [Kuyukina MS, Ivshina I.V., Gavrin A.Yu., Podorozhko EA, Lozinsky VI, Jeffree CE, Philp JC Immobilization of hydrocarbon-oxidizing bacteria in polyvinyl alchohol) cryogels hydrophobized using a biosurfactant // J. Microbiol. Methods - 2006. - V.65. - P.596-603]. 50 granules of the biocatalyst (25 granules with R. ruber and 25 granules with R. opacus) were placed in a bioreactor contaminated with petroleum hydrocarbons (2 vol.%) And incubated for 48 h. After that, a comparative assessment of the effectiveness of these strains by their viability in the presence of hydrocarbon contaminated water. For analysis, 10 granules were taken, washed from the residual hydrocarbon using a buffer solution, and placed in the wells of a 96-well plate. The granules were stained with INT for 1 h and the violet staining intensity was determined on a plate photometer at 630 nm. Then 5 colored granules were taken, formazan was extracted from them with 96% ethanol for 1 h, and the intensity of the staining of the extracts was determined on a plate photometer at 490 nm. The results were converted to the number of viable cells in the granule according to the calibration graph of the dependence of optical density on the number of cells for these strains of rhodococcus. Next, each granule was cut into 4 parts with a sterile scalpel, placed in a plastic microtube and bacterial DNA was isolated using the modified method [Amita J., Vandana T., Guleria RS, Verma RK Qualitative evaluation of mycobacterial DNA extraction protocols for polymerase chain reaction // Mol. Biol. Today. - 2002. - V.3. - P.43-50]. For this, 0.2 ml of lysis buffer (10 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 8.0) was added to the microtube, heated to 85 ° C for 10 min, and immediately frozen at -20 ° C for 15 min. The mixture was thawed, lysozyme (20 mg / ml) was added, stirred and incubated at 37 ° C for 2 hours. The temperature of the mixture was then increased to 65 ° C, proteinase K (0.25 mg / ml) and sodium dodecyl sulfate (1%) were added. ) and incubated on a shaker for 30 min. CTAB (10%) and NaCl 0.7 M were added to the mixture to a concentration of 1%. The DNA was extracted with chloroform / isoamyl alcohol (24: 1) with gentle shaking for 5 minutes. Then the mixture was centrifuged at 10 thousand rpm for 1 min and the upper supernatant fraction was taken. Bacterial DNA was precipitated by adding 7.5 M ammonium acetate and isopropanol in the ratio 1: 2 at + 4 ° C for 15 min, the mixture was centrifuged at 12 thousand rpm for 10 min. The supernatant was decanted and the precipitate was washed 3 times with 70% ethanol. The resulting DNA pellet was dissolved in 0.5 ml of 0.01 M Tris-HCl, pH 7.6.

Выделенную из одной гранулы геля ДНК использовали для ПЦР с наборами праймеров для R. ruber и R. opacus, описанными [Bell K.S., Kuyukina M.S., Heidbrink S., Philp J.C., Aw D.W.J., Ivshina I.B., Christofi N. Identification and environmental detection of Rhodococcus species by 16S rDNA-targeted PCR // J. Appl. Microbiol. - 1999. - V.87. - P.472- 480], синтезированными компанией «Синтол», Москва. DNA isolated from one granule of the gel was used for PCR with primer sets for R. ruber and R. opacus described by [Bell KS, Kuyukina MS, Heidbrink S., Philp JC, Aw DWJ, Ivshina IB, Christofi N. Identification and environmental detection of Rhodococcus species by 16S rDNA-targeted PCR // J. Appl. Microbiol. - 1999. - V.87. - P.472-480], synthesized by Synthol, Moscow.

Использовали наборы праймеров следующего состава:Used sets of primers of the following composition:

1) специфичные для R. ruber (ожидаемая длина амплифицированного продукта 302 пн)1) specific for R. ruber (the expected length of the amplified product is 302 bp)

а) Rul 5′GTCTAATACCGGATAGGACCTCGGGA3′,a) Rul 5′GTCTAATACCGGATAGGACCTCGGGA3 ′,

б) Ru2 5′TACCGTCACTTGCGCTTCGTCGGTAC3′;b) Ru2 5′TACCGTCACTTGCGCTTCGTCGGTAC3 ′;

2) специфичные для R. opacus (ожидаемая длина амплифицированного продукта 447 пн)2) specific for R. opacus (expected amplified product length 447 bp)

а) Rol 5′TATGACCTTCGGCTGCATGGCTGAG3′,a) Rol 5′TATGACCTTCGGCTGCATGGCTGAG3 ′,

б) Ro2 5′ CCGTATCGCCTGGAAGCTCGAG3′.b) Ro2 5 ′ CCGTATCGCCTGGAAGCTCGAG3 ′.

Реакционная смесь объемом 25 мкл имела следующий состав: 10 мМ ПЦР-буфер; 2,5 мМ MgCl2 (для праймеров к R. ruber) и 1,5 мМ MgCl2 (для праймеров к R. opacus); 0,2 мМ смесь четырех дезоксинуклеозидтрифосфатов (дНТФ); по 0,2 мкМ прямого и обратного праймера; 0,4 ед. Taq-ДНК полимеразы; 1 мкл ДНК, деионизировання вода. Режимы амплификации для данных праймеров следующие: 5 мин при 95°C и 35 циклов по 30 сек при 95°C, 30 сек при 64°C (для R. opacus) или 60°C (для R. ruber), 30 сек при 72°C, затем 10 мин при 72°C. Продукты ПЦР визуализировали с помощью агарозного гель-электрофореза. Штаммы R. ruber и R. opacus четко детектировались по результатам ПЦР в гранулах геля без окрашивания, после окрашивания INT и после экстракции формазана этанолом (фиг.1). Среднее число иммобилизованных живых клеток R. ruber составляло 2,7×106 кл/мл, a R. opacus - 1,7×106 кл/мл (табл.1). Таким образом, выживаемость клеток R. ruber после контакта с нефтезагрязненной водой в 1,6 раз превышала таковую клеток R. opacus. Время проведения всего анализа составило 6-8 ч.The reaction mixture with a volume of 25 μl had the following composition: 10 mm PCR buffer; 2.5 mM MgCl 2 (for primers for R. ruber) and 1.5 mM MgCl 2 (for primers for R. opacus); 0.2 mM mixture of four deoxynucleoside triphosphates (dNTPs); 0.2 μM forward and reverse primers; 0.4 units Taq DNA polymerase; 1 μl of DNA, deionized water. The amplification modes for these primers are as follows: 5 min at 95 ° C and 35 cycles of 30 sec at 95 ° C, 30 sec at 64 ° C (for R. opacus) or 60 ° C (for R. ruber), 30 sec at 72 ° C, then 10 min at 72 ° C. PCR products were visualized by agarose gel electrophoresis. Strains of R. ruber and R. opacus were clearly detected by PCR in the granules of the gel without staining, after staining with INT and after extraction of formazan with ethanol (Fig. 1). The average number of immobilized living cells of R. ruber was 2.7 × 10 6 cells / ml, and R. opacus - 1.7 × 10 6 cells / ml (Table 1). Thus, the survival of R. ruber cells after contact with oil-contaminated water was 1.6 times higher than that of R. opacus cells. The time for the entire analysis was 6-8 hours.

Пример 2. Готовили два образца иммобилизованного биокатализатора на основе гранул криогеля ПВС размером 125 мм3 с заключенными в каждом из них углеводородокисляющими бактериями (106 кл/мл) либо Rhodococcus ruber ИЭГМ 615, либо Rhodococcus erythropolis ИЭГМ 275, как описано в примере 1. В почву, загрязненную нефтью (10 вес.%), вносили 200 гранул биокатализатора (100 гранул с R. ruber и 100 гранул с R. erythropolis) и инкубировали в течение 1-3-х недель. После этого отбирали 10 гранул и проводили сравнительную оценку эффективности данных штаммов по их выживаемости в нефтезагрязненной почве, как описано в примере 1. Поскольку гранулы окрашивались в темный цвет после инкубирования в нефтезагрязненной почве, проводили количественное определение формазана после его экстракции этанолом по интенсивности окрашивания экстрактов на планшетном фотометре при 490 нм. В качестве контроля использовали пустые (без микроорганизмов) гранулы после их инкубирования в нефтезагрязненной почве. Полученные результаты пересчитывали на число жизнеспособных клеток в грануле по калибровочному графику зависимости оптической плотности от числа клеток для данных штаммов бактерий. Далее каждую гранулу использовали для выделения ДНК с помощью коммерческого набора ZR Soil DNA Miniprep Kit (Zymo Research) в соответствии с инструкцией фирмы-производителя. Выделенную из 1 гранулы ДНК использовали для ПЦР с наборами праймеров для R. ruber и R. erythropolis, описанными [Bell K.S., Kuyukina M.S., Heidbrink S., Philp J.C., Aw D.W.J., Ivshina I.В., Christofi N. Identification and environmental detection of Rhodococcus species by 16S rDNA-targeted PCR // J. Appl. Microbiol. - 1999. - V.87. - P.472-480], синтезированными компанией «Синтол», Москва. Использовали наборы праймеров следующего состава:Example 2. Two samples of an immobilized biocatalyst were prepared on the basis of PVA cryogel granules with a size of 125 mm 3 containing hydrocarbon-oxidizing bacteria (106 cells / ml) in each of them, either Rhodococcus ruber IEGM 615 or Rhodococcus erythropolis IEGM 275, as described in Example 1. B the soil contaminated with oil (10 wt.%), 200 granules of biocatalyst (100 granules with R. ruber and 100 granules with R. erythropolis) were applied and incubated for 1-3 weeks. After that, 10 granules were selected and a comparative evaluation of the effectiveness of these strains by their survival in oil-contaminated soil was carried out, as described in Example 1. Since the granules were stained dark after incubation in oil-contaminated soil, quantification of formazan after its extraction with ethanol was carried out by the intensity of staining of the extracts on tablet photometer at 490 nm. As a control, empty (without microorganisms) granules were used after they were incubated in oil-contaminated soil. The results were converted to the number of viable cells in the granule according to the calibration graph of the optical density versus the number of cells for these bacterial strains. Next, each granule was used for DNA isolation using a commercial ZR Soil DNA Miniprep Kit (Zymo Research) in accordance with the manufacturer's instructions. DNA isolated from 1 granule was used for PCR with primer sets for R. ruber and R. erythropolis described [Bell KS, Kuyukina MS, Heidbrink S., Philp JC, Aw DWJ, Ivshina I.V., Christofi N. Identification and environmental detection of Rhodococcus species by 16S rDNA-targeted PCR // J. Appl. Microbiol. - 1999. - V.87. - P.472-480], synthesized by Synthol, Moscow. Used sets of primers of the following composition:

1) специфичные для R. ruber - как в примере 1;1) specific for R. ruber - as in example 1;

2) специфичные для R. erythropolis (ожидаемая длина амплифицированного продукта 449 пн)2) specific for R. erythropolis (the expected length of the amplified product is 449 bp)

а) Rel 5′CGTCTAATACCGGATATGACCTCCTATC3′,a) Rel 5′CGTCTAATACCGGATATGACCTCCTATC3 ′,

б) Re2 5′GCAAGCTAGCAGTTGAGCTGCTGGT 3′.b) Re2 5′GCAAGCTAGCAGTTGAGCTGCTGGT 3 ′.

Реакционная смесь объемом 25 мкл имела следующий состав: 10 мМ ПЦР-буфер; 2,5 мМ MgCl2 (для праймеров к R. ruber) и 1,5 мМ MgCl2 (для праймеров к R. erythropolis); 0,2 мМ смесь четырех дезоксинуклеозидтрифосфатов (дНТФ); по 0,2 мкМ прямого и обратного праймера; 0,4 ед. Taq-ДНК полимеразы; 1 мкл ДНК, деионизировання вода. Режимы амплификации для данных праймеров следующие: 5 мин при 95°C и 35 циклов по 30 сек при 95°C, 30 сек при 64°C (для R. erythropolis) или 60°C (для R. ruber), 30 сек при 72°С, затем 10 мин при 72°C. Продукты ПЦР визуализировали с помощью агарозного гель-электрофореза. Штаммы R. ruber и R. erythropolis четко детектировались по результатам ПЦР в гранулах геля после продолжительного пребывания в нефтезагрязненной почве (фиг.2). Среднее число живых клеток R. ruber составляло 3,2×105 кл/мл, a R. erythropolis - 2,8×105 кл/мл (табл.2). Таким образом, данные виды родококков успешно детектировались с помощью предложенного способа после длительного пребывания иммобилизованного биокатализатора в нефтезагрязненной почве. Время проведения всего анализа составило 6-8 ч.The reaction mixture with a volume of 25 μl had the following composition: 10 mm PCR buffer; 2.5 mM MgCl 2 (for primers for R. ruber) and 1.5 mM MgCl 2 (for primers for R. erythropolis); 0.2 mM mixture of four deoxynucleoside triphosphates (dNTPs); 0.2 μM forward and reverse primers; 0.4 units Taq DNA polymerase; 1 μl of DNA, deionized water. The amplification modes for these primers are as follows: 5 min at 95 ° C and 35 cycles of 30 sec at 95 ° C, 30 sec at 64 ° C (for R. erythropolis) or 60 ° C (for R. ruber), 30 sec at 72 ° C, then 10 min at 72 ° C. PCR products were visualized by agarose gel electrophoresis. The strains of R. ruber and R. erythropolis were clearly detected by PCR results in gel granules after prolonged exposure to oil-contaminated soil (Fig. 2). The average number of living cells of R. ruber was 3.2 × 10 5 cells / ml, and R. erythropolis was 2.8 × 10 5 cells / ml (Table 2). Thus, these species of rhodococci were successfully detected using the proposed method after a long stay of the immobilized biocatalyst in oil-contaminated soil. The time for the entire analysis was 6-8 hours.

Пример 3. Готовили образец поливидового биокатализатора на основе гранул криогеля ПВС размером 100 мм3 с заключенными в них углеводородокисляющими бактериями (106 кл/мл) R. ruber ИЭГМ 615 и R. opacus ИЭГМ 245, взятыми в равных соотношениях, как описано в примере 1. После хранения биокатализатора в холодильнике (при 5°C) в течение 2-х месяцев определяли жизнеспособность иммобилизованных родококков. Для анализа отбирали 10 гранул и помещали их в лунки 96-луночного планшета. Гранулы окрашивали с помощью INT в течение 1 ч и определяли интенсивность фиолетового окрашивания на планшетном фотометре при 630 нм. Полученные результаты пересчитывали на число жизнеспособных клеток в грануле по калибровочному графику зависимости оптической плотности от числа клеток для данных штаммов родококков. Далее из каждой гранулы выделяли ДНК с помощью коммерческого набора ZR DNA Miniprep Kit (Zymo Research) в соответствии с инструкцией фирмы-производителя и проводили видоспецифическую ПЦР, как показано в примере 1. Оба штамма R. ruber и R. opacus, заключенные совместно в 1 грануле геля, четко детектировались по результатам ПЦР (фиг.3). Среднее число живых клеток данных штаммов микроорганизмов составляло 5,7×106 кл/мл (табл.3). Таким образом, видовая дифференциация и определение жизнеспособности иммобилизованных родококков успешно проводились с помощью предложенного способа после продолжительного хранения биокатализатора. Время проведения всего анализа составило 6 ч.Example 3. Prepared a sample of a polyvide biocatalyst based on PVA cryogel granules with a size of 100 mm 3 containing hydrocarbon-oxidizing bacteria (10 6 cells / ml) R. ruber IEGM 615 and R. opacus IEGM 245, taken in equal proportions, as described in the example 1. After storage of the biocatalyst in the refrigerator (at 5 ° C) for 2 months, the viability of the immobilized rhodococci was determined. For analysis, 10 granules were selected and placed in the wells of a 96-well plate. The granules were stained with INT for 1 h and the violet staining intensity was determined on a plate photometer at 630 nm. The results were converted to the number of viable cells in the granule according to the calibration graph of the dependence of optical density on the number of cells for these strains of rhodococcus. Next, DNA was isolated from each granule using a commercial ZR DNA Miniprep Kit (Zymo Research) in accordance with the manufacturer's instructions and species-specific PCR was performed as shown in Example 1. Both strains of R. ruber and R. opacus, enclosed together in 1 granules of the gel were clearly detected by PCR (figure 3). The average number of living cells of these microorganism strains was 5.7 × 10 6 cells / ml (Table 3). Thus, species differentiation and determination of the viability of immobilized rhodococci were successfully carried out using the proposed method after prolonged storage of the biocatalyst. The entire analysis took 6 hours.

Пример 4. Готовили 4 образца моновидового биокатализатора на основе гранул криогеля ПВС размером 100 мм3 с заключенными в них углеводородокисляющими бактериями R. opacus ИЭГМ 245, взятыми в различных концентрациях (103, 104, 106 и 108 кл/мл), как описано в примере 1. Для анализа отбирали по 5 гранул каждого образца и помещали их в лунки 96-луночного планшета. Гранулы окрашивали с помощью INT в течение 1 ч и определяли интенсивность фиолетового окрашивания на планшетном фотометре при 630 нм. Полученные результаты пересчитывали на число жизнеспособных клеток в грануле по калибровочному графику зависимости оптической плотности от числа клеток для данных штаммов микроорганизмов. Далее из каждой гранулы выделяли ДНК как в примере 3 и проводили видоспецифическую ПЦР, как показано в примере 1. Клетки R. opacus четко детектировались по результатам ПЦР во всех гранулах даже при низкой (103 кл/мл) концентрации (фиг.4). Время проведения всего анализа составило 6 ч.Example 4. Prepared 4 samples of a mono-species biocatalyst based on PVA cryogel granules with a size of 100 mm 3 with enclosed hydrocarbon-oxidizing bacteria R. opacus IEGM 245 taken in various concentrations (10 3 , 10 4 , 10 6 and 10 8 cells / ml), as described in example 1. For analysis, 5 granules of each sample were taken and placed in the wells of a 96-well plate. The granules were stained with INT for 1 h and the violet staining intensity was determined on a plate photometer at 630 nm. The results were converted to the number of viable cells in the granule according to a calibration graph of the dependence of optical density on the number of cells for these strains of microorganisms. Next, DNA was isolated from each granule as in Example 3 and species-specific PCR was performed as shown in Example 1. R. opacus cells were clearly detected by PCR in all granules even at a low concentration (10 3 cells / ml) (Fig. 4). The entire analysis took 6 hours.

Таким образом, заявляемый способ видовой дифференциации жизнеспособных родококков, иммобилизованных в водонерастворимых гелевых носителях, по сравнению с аналогами имеет ряд существенных преимуществ, поскольку позволяет определять число живых бактериальных клеток определенного вида в одном образце (грануле) биокатализатора даже при их низкой (от 103 кл/мл) концентрации, в короткое (6-8 ч) время, без необходимости выделения клеток из гелевого носителя и культивирования бактерий и без использования дорогостоящего оборудования.Thus, the claimed method of species differentiation of viable rhodococci immobilized in water-insoluble gel carriers, in comparison with analogues has several significant advantages, because it allows you to determine the number of living bacterial cells of a certain type in one sample (granule) of the biocatalyst even at low (from 10 3 cells / ml) concentration, in a short (6-8 h) time, without the need to isolate cells from the gel carrier and cultivate bacteria and without the use of expensive equipment.

Описание фигур и таблицDescription of figures and tables

Фиг.1. Результаты ПЦР-амплификации ДНК, выделенной из гранул геля с иммобилизованными клетками Rhodococcus ruber и Rhodococcus opacus после инкубирования биокатализатора в присутствии загрязненной углеводородами воды.Figure 1. The results of PCR amplification of DNA isolated from gel granules with immobilized Rhodococcus ruber and Rhodococcus opacus cells after incubation of the biocatalyst in the presence of hydrocarbon-contaminated water.

Фиг.2. Результаты ПЦР-амплификации ДНК, выделенной из гранул геля с иммобилизованными клетками Rhodococcus ruber и Rhodococcus erythropolis после инкубирования биокатализатора в нефтезагрязненной почве в течение 1 и 3 недель.Figure 2. The results of PCR amplification of DNA isolated from gel granules with immobilized Rhodococcus ruber and Rhodococcus erythropolis cells after incubating the biocatalyst in oil-contaminated soil for 1 and 3 weeks.

Фиг.3. Результаты ПЦР-амплификации ДНК, выделенной из гранул геля с совместно иммобилизованными клетками Rhodococcus ruber и Rhodococcus opacus после хранения биокатализатора.Figure 3. The results of PCR amplification of DNA isolated from gel granules with co-immobilized Rhodococcus ruber and Rhodococcus opacus cells after storage of the biocatalyst.

Фиг.4. Результаты ПЦР-амплификации ДНК, выделенной из гранул геля с иммобилизованными в различных концентрациях клетками Rhodococcus ruber.Figure 4. The results of PCR amplification of DNA isolated from gel granules with Rhodococcus ruber cells immobilized at various concentrations.

Табл.1. Результаты определения жизнеспособности иммобилизованных в геле клеток Rhodococcus ruber и Rhodococcus opacus после инкубирования биокатализатора в присутствии загрязненной углеводородами воды.Table 1. The results of determining the viability of Rhodococcus ruber and Rhodococcus opacus immobilized in gel cells after incubation of the biocatalyst in the presence of water contaminated with hydrocarbons.

Табл.2. Результаты определения жизнеспособности иммобилизованных в геле клеток Rhodococcus ruber и Rhodococcus erythropolis после инкубирования биокатализатора в нефтезагрязненной почве в течение 1 и 3 недель.Table 2. The results of determining the viability of Rhodococcus ruber and Rhodococcus erythropolis cells immobilized in a gel after incubation of the biocatalyst in oil-contaminated soil for 1 and 3 weeks.

Табл.3. Результаты определения жизнеспособности иммобилизованных в геле клеток Rhodococcus ruber и Rhodococcus opacus после хранения биокатализатора.Table 3. Results of determining the viability of Rhodococcus ruber and Rhodococcus opacus cells immobilized in a gel after storage of the biocatalyst.

Таблица 1Table 1 Виды родококковTypes of Rhodococcus Rhodococcus ruberRhodococcus ruber Rhodococcus opacusRhodococcus opacus Значения ОП630 нм окрашенных INT гранул геля с иммобилизованными родококкамиOD values of 630 nm stained INT pellets of gel with immobilized Rhodococcus 1,53±0,121.53 ± 0.12 1,18±0,091.18 ± 0.09 Значения ОП490 н.м экстрактов формазана из окрашенных INT гранул геля с иммобилизованными родококкамиOD values of 490 nm of formazan extracts from INT-stained gel granules with immobilized Rhodococcus 0,42±0,020.42 ± 0.02 0,28±0,030.28 ± 0.03 Среднее число иммобилизованных живых клеток родококков, кл/млThe average number of immobilized living cells of Rhodococcus, cells / ml (2,7±0,16)×106 (2.7 ± 0.16) × 10 6 (1,7±0,08)×106 (1.7 ± 0.08) × 10 6

Таблица 2table 2 Виды микроорганизмовTypes of microorganisms Rhodococcus ruberRhodococcus ruber Rhodococcus erythropolisRhodococcus erythropolis Значения ОП490 нм экстрактов формазана из окрашенных INT гранул геля с иммобилизованными родококками (после 1 недели в почве)OD values of 490 nm of formazan extracts from INT stained gel granules with immobilized rhodococci (after 1 week in the soil) 1,08±0,021.08 ± 0.02 1,00±0,041.00 ± 0.04 Среднее число иммобилизованных живых клеток родококков (после 1 недели в почве), кл/млThe average number of immobilized living cells of Rhodococcus (after 1 week in the soil), cells / ml (6,0±0,21)×105 (6.0 ± 0.21) × 10 5 (4,7±0,36)×105 (4.7 ± 0.36) × 10 5 Значения ОП490 нм экстрактов формазана из окрашенных INT гранул геля с иммобилизованными родококками (после 3 недель в почве)OD values of 490 nm of formazan extracts from INT stained gel granules with immobilized rhodococci (after 3 weeks in the soil) 0,87±0,050.87 ± 0.05 0,73±0,090.73 ± 0.09 Среднее число иммобилизованных живых клеток родококков (после 3 недель в почве), кл/млThe average number of immobilized living cells of Rhodococcus (after 3 weeks in the soil), cells / ml (3,2±0,18)×105 (3.2 ± 0.18) × 10 5 (2,8±0,14)×105 (2.8 ± 0.14) × 10 5

Таблица 3Table 3 Виды микроорганизмовTypes of microorganisms R. ruber+R. OpacusR. ruber + R. Opacus Значения ОП630 нм окрашенных INT гранул геля с иммобилизованными родококкамиOD values of 630 nm stained INT pellets of gel with immobilized Rhodococcus 1,90±0,131.90 ± 0.13 Среднее число иммобилизованных живых клеток родококков, кл/млThe average number of immobilized living cells of Rhodococcus, cells / ml (5,7±0,42)×106 (5.7 ± 0.42) × 10 6

Claims (2)

1. Способ видовой дифференциации жизнеспособных родококков, иммобилизованных в гранулах водонерастворимого геля, заключающийся в спектрофотометрическом определении числа живых клеток в окрашенном иодонитротетразолием (INT) образце геля, экстракции ДНК из данного образца и проведении ПЦР с использованием наборов видоспецифических праймеров.1. The method of species differentiation of viable rhodococci immobilized in granules of a water-insoluble gel, which consists in spectrophotometric determination of the number of living cells in a gel-stained iodonitrotetrazolium (INT) sample, DNA extraction from this sample, and PCR using sets of species-specific primers. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после окрашивания образца геля INT проводят экстракцию образовавшегося формазана этанолом, а затем экстрагируют ДНК из данного образца геля для постановки видоспецифической ПЦР. 2. The method according to claim 1, characterized in that after staining the INT gel sample, extraction of the formed formazan with ethanol is carried out, and then DNA is extracted from this gel sample to form species-specific PCR.
RU2013121968/10A 2013-05-13 2013-05-13 Method of specific differentiation of viable rhodococcus immobilised in gel carrier RU2525934C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121968/10A RU2525934C1 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Method of specific differentiation of viable rhodococcus immobilised in gel carrier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121968/10A RU2525934C1 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Method of specific differentiation of viable rhodococcus immobilised in gel carrier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2525934C1 true RU2525934C1 (en) 2014-08-20

Family

ID=51384671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013121968/10A RU2525934C1 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Method of specific differentiation of viable rhodococcus immobilised in gel carrier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2525934C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2410440C1 (en) * 2007-08-16 2011-01-27 Моринага Милк Индастри Ко., Лтд. Method and set for microorganism detection

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2410440C1 (en) * 2007-08-16 2011-01-27 Моринага Милк Индастри Ко., Лтд. Method and set for microorganism detection

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГАВРИН Ю.А., и др., Изучение углеводородокисляющей активности родококков, иммобилизованных а макропористом криогеле поливинилового спирта. *
КРИВОРУЧКО А.В., и др., Влияние физико- химических свойств актинобактерий рода rhodococcus на их адгезию к полистиролу и н- гексадекану, Фундаментальные науки. Серия биология, 2013, N4, стр. 900-904. ЕЛЬКИН А.А., и др., Биотрансформация арилалкильных сульфидов целыми клетками rhodococcus rhodochrous ИЭГМ 66, Вестник Пермского Университета, Биология, 2010, вып.1 (1), стр.27-31. .КРИВОРУЧКО А.В., Адсорбционная иммобилизация клеток алканотррофных родококков, АВтореф. на соискание ученой степени кандидата биологических наук, Пермь, 2008. КУЮКИНА М.С., Анализ антибиотикочувствительности родококков как дополнительный таксономический критерий, Современные проблемы популяционной, исторической и прикладной экологии. Материалы конференции молодых ученых " экологов Уральского региона, 21-24 апреля, Екатеринбург, 1998, стр. 89-98 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Thom et al. Factors affecting the selection and use of tetrazolium salts as cytochemical indicators of microbial viability and activity
Wang et al. Past, present and future applications of flow cytometry in aquatic microbiology
AU2005217026B2 (en) Measuring contamination
GB1604249A (en) Selective measurement of somatic and microbial cells
ES2367979T3 (en) PROCEDURE FOR DETECTING AND LISTING MICROORGANISMS QUICKLY IN PREPARATIONS OF CELLS OF MAMMALS USING THE BIOLUMINISCENCE OF ATP.
US20110076706A1 (en) Methods and kits for the rapid detection of microorganisms
AU773714B2 (en) Cell assay, method and reagents
Bolelli et al. The management and exploitation of naturally light-emitting bacteria as a flexible analytical tool: A tutorial
Zhang et al. Acute heavy metal toxicity test based on bacteria-hydrogel
Ogunseitan Direct extraction of catalytic proteins from natural microbial communities
Labra et al. Toxic and genotoxic effects of potassium dichromate in Pseudokirchneriella subcapitata detected by microscopy and AFLP marker analysis
Singh et al. Evaluation of biomass
Gallardo-Rodríguez et al. Rapid method for the assessment of cell lysis in microalgae cultures
RU2525934C1 (en) Method of specific differentiation of viable rhodococcus immobilised in gel carrier
US20080014607A1 (en) Atp-metry based on intracellular adenyl nucleotides for detecting and counting cells, use and implementing method for determining bacteria in particular devoid of atp
US20090136930A1 (en) Method for the identification of microorganisms by means of in situ hybridization and flow cytometry
Sun et al. A loop-mediated isothermal amplification method for rapid detection of Vibrio parahaemolyticus in seafood
JPH11146798A (en) Quick discrimination of microorganism cell and discrimination kit for microorganism cell
JP2006238838A (en) Method for assaying existence of bacterium
CN109897911B (en) LAMP (loop-mediated isothermal amplification) detection primer and detection kit for phytophthora P.hydropathica and application of LAMP detection primer and detection kit
CA2479990A1 (en) Method for the identification of microorganisms by means of in situ hybridization and flow cytometry
LU505160B1 (en) Crrna and kit for detecting salmonella
Ranganayaki et al. Methods and techniques for isolation, enumeration and characterization of rhizosphere microorganisms
Chapman et al. Detection methods for faecal contamination events: The gap for Australia
Ismailov et al. Biosensors using free and immobilized cells of luminous bacteria

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190514

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210402