RU2585537C1 - STRAIN Rhodococcus wratislaviensis - DESTRUCTOR OF PERSISTENT TOXIC ORGANOCHLORINE COMPOUNDS - Google Patents

STRAIN Rhodococcus wratislaviensis - DESTRUCTOR OF PERSISTENT TOXIC ORGANOCHLORINE COMPOUNDS Download PDF

Info

Publication number
RU2585537C1
RU2585537C1 RU2015113129/10A RU2015113129A RU2585537C1 RU 2585537 C1 RU2585537 C1 RU 2585537C1 RU 2015113129/10 A RU2015113129/10 A RU 2015113129/10A RU 2015113129 A RU2015113129 A RU 2015113129A RU 2585537 C1 RU2585537 C1 RU 2585537C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
strain
lindane
hexachlorocyclohexane
hexachlorobenzene
rhodococcus wratislaviensis
Prior art date
Application number
RU2015113129/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Владимирович Куми
Иван Петрович Токарев
Александр Александрович Макаренко
Алексей Владимирович Назаров
Дарья Олеговна Егорова
Елена Генриховна Плотникова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЭМУЛЬСИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ"
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 Общество с ограниченной ответственностью "ЭМУЛЬСИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЭМУЛЬСИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ"
Priority to RU2015113129/10A priority Critical patent/RU2585537C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2585537C1 publication Critical patent/RU2585537C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625, having the ability to efficiently decompose complex organochlorine compounds: polychlorinated biphenyls, hexachlorobenzene, γ-hexachlorocyclohexane (lindane), dichlorodiphenyltrichloroethane, deposited in the Russian National Collection of Microorganisms of the Federal State budget institution Science Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms named G.K. Scriabin, Russian Academy of Sciences (RAS IBPM) under accession number VKM Ac-2631D.
EFFECT: invention improves the efficiency of destruction of polychlorinated biphenyls, hexachlorobenzene, γ-hexachlorocyclohexane (lindane), dichlorodiphenyltrichloroethane.
1 cl, 3 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к области биотехнологии и представляет собой новый аэробный штамм бактерий, способный эффективно разлагать комплекс хлорорганических соединений: полихлорированные бифенилы, гексахлорбензол, γ-гексахлорциклогексан (линдан), дихлордифенилтрихлорэтан.The invention relates to the field of biotechnology and is a new aerobic strain of bacteria capable of efficiently decomposing a complex of organochlorine compounds: polychlorinated biphenyls, hexachlorobenzene, γ-hexachlorocyclohexane (lindane), dichlorodiphenyl trichloroethane.

Данные вещества включены в группу стойких органических загрязнителей (см. Федеральный закон РФ от 27.06.2011 N 164-ФЗ "О ратификации Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях".These substances are included in the group of persistent organic pollutants (see Federal Law of the Russian Federation dated 27.06.2011 N 164-ФЗ "On Ratification of the Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants".

Однако при реализации положений Стокгольмской конвенции возникает проблема уничтожения соединений группы стойких органических загрязнителей, так как за длительный период производства и применения накоплены сотни тонн данных веществ (см., например, Трегер Ю.А. Стойкие органические загрязнители. Проблемы и пути их решения // Вестник МИТХТ, 2011, т. 6, №5), значительная часть которых попала в окружающую среду.However, when implementing the provisions of the Stockholm Convention, the problem of destroying compounds of the group of persistent organic pollutants arises, since hundreds of tons of these substances have been accumulated over a long period of production and use (see, for example, Treger Yu.A. Persistent organic pollutants. Problems and solutions // Vestnik MITT, 2011, v. 6, No. 5), a significant part of which has entered the environment.

Исследования последних десятилетий показали, что наиболее экологически безопасным способом утилизации полихлорированных бифенилов, гексахлорбензола, γ-гексахлорциклогексана (линдана), дихлордифенилтрихлорэтана является их биологическая деструкция с использованием бактерий (см., например, Васильева Г.К., Стрижакова Е.П. Биоремедиация почв и седиментов, загрязненных полихлорированными бифенилами //Микробиология. 2007. Т.76. №6. С.725-741; Beyer A., Biziuk М. Environmental fate and global distribution of polychlorinated biphenyls // Rev. Environ. Contamin. Toxic. 2009. V. 201. P. 137-158). Имеются сведения о бактериальных штаммах родов Pseudomonas, Burkcholderia и Rhodococcus, осуществляющих полное разложение отдельных конгенеров низкохлорированных бифенилов (см., например, описание изобретения «Bacterial degradation of 4-biphenil» к патенту US 4999300 А, дата публикации 12.03.1991; описание изобретения Compositions and methods useful in bioremediation of polychlorinated biphenyls» к патенту US 6537797 (B1), дата публикации 25.03.2003; описание изобретения «Штамм бактерии Rhodococcus ruber - деструктор полихлорированных бифенилов» к патенту RU 2262531 С2, дата публикации 20.10.2005). Выделены и описаны штаммы бактерий, осуществляющих разложение дихлордифенилтрихлорэтана, линдана и α (β)-гексахлорциклогексана (см., например, Xie H., Zhu L., Xu Q., Wang J., Liu W., Jiang J., Meng Y. Isolation and degradation ability of the DDT-degrading bacterial strain KK // Environ. Earth Sci. 2011. V. 62. P. 93 - 99; Ortiz I., Velasco A., Le Borgne S., Revah S. Biodegradation of DDT by stimulation of indigenous microbial populations in soil with cosubstrates // Biodegradation. 2013. V. 24. P. 215-225; Kumar M., Gupta S.K., Garg S.K., Kumar A. Biodegradation of hexachlorocyclohexaneisomers in contaminated soils // Soil Biology Biochemistry. 2006. V. 38. P. 2318 - 2327; Camacho-Perez В., Rios-Leal E., Rinderknecht-Seijas N., Poggi-Varaldo H.M. Enzymes involved in the biodegradation of hexachlorocyclohexane: A mini review // J. Environmental Management. V. 95. P. S306-S318; Abhilash P.C., Srivastava S., Singh N. Comparative bioremediation potential of four rhizospheric microbial species against lindane // Chemosphere. 2011. V. 82. P. 56-63; Benimeli C.S., Castro G.R., Chaile A.P., Amoroso MJ. Lindane uptake and degradation by aquatic Streptomyces sp.strain M7 // Int. Biodeterior. Biodegrad. 2007. V.59. P. 148-155).Studies of recent decades have shown that the most environmentally safe way to utilize polychlorinated biphenyls, hexachlorobenzene, γ-hexachlorocyclohexane (lindane), dichlorodiphenyltrichloroethane is their biological destruction using bacteria (see, for example, Vasilyeva G.K., Strizhakova E.P. Bioremediation of soils and sediments contaminated with polychlorinated biphenyls // Microbiology. 2007. T. 76. No. 6. S.725-741; Beyer A., Biziuk M. Environmental fate and global distribution of polychlorinated biphenyls // Rev. Environ. Contamin. Toxic. 2009. V. 201. P. 137-158). There is evidence of bacterial strains of the genera Pseudomonas, Burkcholderia and Rhodococcus that fully decompose individual congeners of low chlorinated biphenyls (see, for example, the description of the invention "Bacterial degradation of 4-biphenil" to US patent 4999300 A, publication date 12.03.1991; description of the invention Compositions and methods useful in bioremediation of polychlorinated biphenyls "to patent US 6537797 (B1), publication date 03.25.2003; description of the invention" The strain of the bacterium Rhodococcus ruber - destructor of polychlorinated biphenyls "to patent RU 2262531 C2, publication date 10/20/2005). The bacterial strains decomposing dichlorodiphenyl trichloroethane, lindane and α (β) -hexachlorocyclohexane were isolated and described (see, for example, Xie H., Zhu L., Xu Q., Wang J., Liu W., Jiang J., Meng Y .Isolation and degradation ability of the DDT-degrading bacterial strain KK // Environ. Earth Sci. 2011. V. 62. P. 93 - 99; Ortiz I., Velasco A., Le Borgne S., Revah S. Biodegradation of DDT by stimulation of indigenous microbial populations in soil with cosubstrates // Biodegradation. 2013. V. 24. P. 215-225; Kumar M., Gupta SK, Garg SK, Kumar A. Biodegradation of hexachlorocyclohexaneisomers in contaminated soils // Soil Biology Biochemistry. 2006. V. 38. P. 2318 - 2327; Camacho-Perez B., Rios-Leal E., Rinderknecht-Seijas N., Poggi-Varaldo HM Enzymes involved in the biodegradation of hexachlorocyclohexane: A mini review // J Environmental Management. V. 95. P. S 306-S318; Abhilash P.C., Srivastava S., Singh N. Comparative bioremediation potential of four rhizospheric microbial species against lindane // Chemosphere. 2011. V. 82. P. 56-63; Benimeli C. S., Castro G. R., Chaile A. P., Amoroso MJ. Lindane uptake and degradation by aquatic Streptomyces sp.strain M7 // Int. Biodeterior Biodegrad. 2007. V. 59. P. 148-155).

Имеются ограниченные сведения об анаэробном разложении гексахлорбензола микроорганизмами (см., например, Reineke W. Aerobic and anaerobic biodegradation potentials of microorganisms //The handbook of environmental chemistry Vol.2, Part К / Biodegradation and persistence (ed. by B. Beek), Springer-Verlag: Berlin, Heidelberg. 2001. 161 p.; Brahushi F., Dorfler U., Schroll R., Munch J.Ch. Stimulation of reductive dechlorination of hexachlorobenzene in soil by inducing the native microbial activity // Chemosphere. 2004. V. 55. P. 1477-1484).Limited information is available on the anaerobic decomposition of hexachlorobenzene by microorganisms (see, e.g., Reineke W. Aerobic and anaerobic biodegradation potentials of microorganisms // The handbook of environmental chemistry Vol.2, Part K / Biodegradation and persistence (ed. By B. Beek), Springer-Verlag: Berlin, Heidelberg. 2001. 161 p .; Brahushi F., Dorfler U., Schroll R., Munch J.Ch. Stimulation of reductive dechlorination of hexachlorobenzene in soil by inducing the native microbial activity // Chemosphere. 2004 V. 55. P. 1477-1484).

Сведения о бактериальных штаммах, эффективно утилизирующих несколько соединений группы стойких органических загрязнителей в общедоступных информационных источниках, отсутствуют.Information on bacterial strains that efficiently utilize several compounds of the group of persistent organic pollutants is not available in publicly available information sources.

Задача изобретения - выделение и описание аэробного бактериального штамма, эффективно разлагающего несколько соединений группы стойких органических загрязнителей, а именно полихлорированных бифенилов, гексахлорбензола, γ-гексахлорциклогексана (линдана) и дихлордифенилтрихлорэтана.The objective of the invention is the isolation and description of an aerobic bacterial strain that effectively decomposes several compounds of the group of persistent organic pollutants, namely polychlorinated biphenyls, hexachlorobenzene, γ-hexachlorocyclohexane (lindane) and dichlorodiphenyl trichloroethane.

Технический результат выражается в высокой эффективности разложения (деструкции) нескольких соединений группы стойких органических загрязнителей, а именно полихлорированных бифенилов, гексахлорбензола, γ-гексахлорциклогексана (линдана) и дихлордифенилтрихлорэтана.The technical result is expressed in the high efficiency of decomposition (destruction) of several compounds of the group of persistent organic pollutants, namely polychlorinated biphenyls, hexachlorobenzene, γ-hexachlorocyclohexane (lindane) and dichlorodiphenyl trichloroethane.

Для достижения технического результата предлагается изоляция из загрязненной химическими соединениями почвы нового аэробного бактериального штамма, который в результате эволюционных процессов, вызванных длительным загрязнением, приобрел способность разрушать ряд соединений группы стойких органических загрязнителей.To achieve a technical result, it is proposed to isolate from a soil contaminated with chemical compounds a new aerobic bacterial strain, which, as a result of evolutionary processes caused by prolonged pollution, has acquired the ability to destroy a number of compounds of the group of persistent organic pollutants.

Штамм Rhodococcus wratislaviensis Ch625 выделен из почвы, загрязненной соединениями группы стойких органических загрязнителей и отобранной на территории бывшего Открытого Акционерного Общества «Средне-Волжский завод химикатов» (г. Чапаевск, Самарская обл., РФ). Морфо-физиологические признаки штамма: при росте в течение 3 суток на агаризованной богатой среде образует округлые, с изогнутым профилем (скопление биомассы в центре колонии), матовые, светло-розовые колонии размером 2-3 мм; характеризуется жизненным циклом кокк-палочка-кокк, способен к росту в широком диапазоне температур - от 8 до 42°С, с оптимумом 25-30°С; активный рост культуры происходит при рН среды 6-9. Штамм Rhodococcus wratislaviensis Ch625 депонирован 07.05.2013 Всероссийской коллекцией микроорганизмов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук (ИБФМ РАН) по адресу проспект Науки, д. 5, г. Пущино, Московская обл., 142290 под регистрационным номером ВКМ AC-2631D.The strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 was isolated from soil contaminated with compounds of the group of persistent organic pollutants and selected in the territory of the former Open Joint-Stock Company Sredne-Volzhsky Chemicals Plant (Chapaevsk, Samara Region, RF). Morphological and physiological characteristics of the strain: when grown for 3 days on an agarized rich medium, it forms round, with a curved profile (biomass accumulation in the center of the colony), matte, light pink colonies 2-3 mm in size; characterized by the life cycle of cocci-coli-cocci, capable of growth in a wide temperature range - from 8 to 42 ° C, with an optimum of 25-30 ° C; active growth of the culture occurs at a pH of 6-9. The strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 was deposited on 05/07/2013 by the All-Russian Collection of Microorganisms of the Federal State Budgetary Institution of Science, Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms named after G.K. Scriabin of the Russian Academy of Sciences (IBPM RAS) at 5, Nauki Avenue, Pushchino, Moscow Region, 142290 under registration number VKM AC-2631D.

Генетические признаки: по нуклеотидным последовательностям гена 16S рРНК наиболее близок (гомология 100%) к штамму Rhodococcus wratislaviensis NCIMB 13082T.Genetic traits: according to the nucleotide sequences of the 16S rRNA gene, it is closest (100% homology) to the strain Rhodococcus wratislaviensis NCIMB 13082 T.

На основании морфо-физиологических и молекулярно-генетических признаков штамм идентифицирован как Rhodococcus wratislaviensis.Based on morpho-physiological and molecular genetic characteristics, the strain was identified as Rhodococcus wratislaviensis.

Преимуществом данного изобретения является способность штамма Rhodococcus wratislaviensis Ch625 разлагать несколько соединений группы стойких органических загрязнителей, а именно полихлорированных бифенилов, гексахлорбензола, γ-гексахлорциклогексана (линдана) и дихлордифенилтрихлорэтана без накопления токсичных продуктов разложения. Деструктивная активность штамма проявляется в стандартных экологических условиях и не требует серьезных экономических затрат для их создания.An advantage of this invention is the ability of the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 to decompose several compounds of the group of persistent organic pollutants, namely polychlorinated biphenyls, hexachlorobenzene, γ-hexachlorocyclohexane (lindane) and dichlorodiphenyl trichloroethane without accumulation of toxic decomposition products. The destructive activity of the strain is manifested in standard environmental conditions and does not require serious economic costs for their creation.

Штамм с такими свойствами описан впервые, в связи с чем можно сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».A strain with such properties is described for the first time, in connection with which we can conclude that the proposed invention meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

Пример 1.Example 1

Выделение штамма из загрязненной почвы.Isolation of strain from contaminated soil.

Для выделения штамма-деструктора использовали метод накопительных культур: 1 г почвы, загрязненной соединениями группы СОЗ и отобранной на территории бывшего Открытого Акционерного Общества «Средне-Волжский завод химикатов» (г. Чапаевск, Самарская обл., РФ), помещали в колбы (объем 250 мл), содержащие 100 мл минеральной среды К1 (состав, г/л: К2НРO4×3Н2O-4.0; NaH2PO4×2Н2O-0.4; (NH4)2SO4-0.5;To isolate the strain-destructor, the method of accumulative cultures was used: 1 g of soil contaminated with compounds of the POPs group and taken on the territory of the former Open Joint-Stock Company “Middle Volga Chemical Plant” (Chapaevsk, Samara Region, RF), was placed in flasks (volume 250 ml) containing 100 ml of K1 mineral medium (composition, g / l: K 2 НРО 4 × 3Н 2 O-4.0; NaH 2 PO 4 × 2Н 2 O-0.4; (NH 4 ) 2 SO 4 -0.5;

MgSO4×7H2O-0.15; Ca(NO3)2×4H2O-0.01; NaMoO4×2H2O-0.18, FeSO4×7H2O-1.98) и бифенил в качестве источника углерода в количестве 1 г/л. Инкубация проводилась 1 месяц при 28°С.MgSO 4 × 7H 2 O-0.15; Ca (NO 3 ) 2 × 4H 2 O-0.01; NaMoO 4 × 2H 2 O-0.18, FeSO 4 × 7H 2 O-1.98) and biphenyl as a carbon source in an amount of 1 g / L. Incubation was carried out for 1 month at 28 ° C.

Чистые культуры бактерий-деструкторов выделяли высевом накопительной культуры на чашки Петри с агаризованной минеральной средой К1 (концентрация агар-агара 15 г/л) и бифенилом в качестве единственного источника углерода и энергии с последующим отбором единичных колоний. Чистоту культур контролировали высевом на среду LB (состав, г/л: триптон - 10, дрожжевой экстракт - 5, NaCl - 10, агар -15).Pure cultures of destructive bacteria were isolated by seeding of accumulative culture on Petri dishes with agarized K1 mineral medium (agar-agar concentration 15 g / l) and biphenyl as the sole source of carbon and energy with subsequent selection of single colonies. The purity of the cultures was controlled by plating on LB medium (composition, g / l: tryptone - 10, yeast extract - 5, NaCl - 10, agar -15).

Штаммы, полученные из единичных колоний, проверяли на способность к разложению полихлорированных бифенилов, дихлордифенилтрихлорэтана, гексахлорциклогексана (линдана) и гексахлорбензола.Strains obtained from single colonies were tested for the degradability of polychlorinated biphenyls, dichlorodiphenyl trichloroethane, hexachlorocyclohexane (lindane) and hexachlorobenzene.

По результатам анализа деградационной активности был отобран штамм Rhodococcus wratislaviensis Ch625, эффективно разлагающий весь спектр представленных соединений.According to the results of the analysis of degradation activity, a strain of Rhodococcus wratislaviensis Ch625 was selected that effectively decomposes the entire spectrum of the presented compounds.

Пример 2.Example 2

Разложение штаммом Rhodococcus wratislaviensis Ch625 полихлорированных бифенилов (отдельных конгенеров и коммерческих смесей).Decomposition of the Rhodococcus wratislaviensis Ch625 strain of polychlorinated biphenyls (individual congeners and commercial mixtures).

Деструкцию полихлорированных бифенилов штаммом Rhodococcus wratislaviensis Ch625 проводили в экспериментах с «отмытыми клетками». Штамм выращивали в жидкой среде К1 с бифенилом (1 г/л) при 28°С до ОП600=1-0. Отмытые дважды в среде К1 клетки (1 мл, ОП600=2.0) переносили во флаконы с тефлоновыми крышками.The destruction of polychlorinated biphenyls by the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 was carried out in experiments with “washed cells”. The strain was grown in K1 liquid medium with biphenyl (1 g / L) at 28 ° C to an OD of 600 = 1-0. Cells washed twice in K1 medium (1 ml, OD 600 = 2.0) were transferred to vials with Teflon caps.

В качестве субстрата вносили ацетоновый раствор хлорбифенилов до конечной концентрации: монохлорбифенил - 100 мг/л, дихлорбифенил - 50 мг/л, трихлорбифенил -50 мг/л, «Делор 103» - 0.14 мг/л, «Совол» - 0.53 мг/л.An acetone solution of chlorobiphenyls was added as a substrate to a final concentration: monochlorobiphenyl - 100 mg / l, dichlorobiphenyl - 50 mg / l, trichlorobiphenyl - 50 mg / l, Delor 103 - 0.14 mg / l, Sovol - 0.53 mg / l .

Для выделения хлорированных бифенилов культуральную жидкость экстрагировали смесью конц. Н2SO4-12.5%-ный додецилсульфат-Na-гексан (1:10:25) в течение 60 мин при 30°С, скорость перемешивания 200 об/мин. Экстракты обезвоживали Na2SO4 и анализировали на газовом хроматографе GC6890N ("Agilent Technology", США) с масс-селективным детектором MSD5973N ("Agilent Technology", США).To isolate chlorinated biphenyls, the culture fluid was extracted with a mixture of conc. H 2 SO 4 -12.5% dodecyl sulfate-Na-hexane (1:10:25) for 60 minutes at 30 ° C, stirring speed 200 rpm. The extracts were dehydrated with Na 2 SO 4 and analyzed on a GC6890N gas chromatograph (Agilent Technology, USA) with a MSD5973N mass selective detector (Agilent Technology, USA).

Количественное содержание выделенных хлорбифенилов оценивали на основании сравнения величины полученных пиков и стандартных соединений.The quantitative content of the isolated chlorobiphenyls was evaluated based on a comparison of the values of the obtained peaks and standard compounds.

Продукты деградации хлорбифенилов определяли спектрофотометрически и методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).The degradation products of chlorobiphenyls were determined spectrophotometrically and by high performance liquid chromatography (HPLC).

Для выделения и идентификации продуктов биодеструкции хлорированных бифенилов культуральную жидкость очищали от бактериальных клеток методом центрифугирования (9660 g в течение 3 мин на центрифуге miniSpin ("Eppendorf', Германия). Для дальнейших анализов использовали надосадочную жидкость.To isolate and identify the biodegradation products of chlorinated biphenyls, the culture fluid was purified from bacterial cells by centrifugation (9660 g for 3 min in a miniSpin centrifuge (Eppendorf ', Germany). The supernatant was used for further analyzes.

Образование продуктов мета-расщепления ароматического кольца хлорбифенилов - 2-гидроксо-6-оксо-(хлорфенил)гекса-2,4-диеновые кислоты (ГОФДК) определяли методом спектроскопии на спектрофотометре UV-Visible BioSpec-mini ("Shimadzu", Япония) при γмакс от 390 нм до 440 нм.The formation of meta-cleavage products of the aromatic ring of chlorobiphenyls - 2-hydroxy-6-oxo- (chlorophenyl) hexa-2,4-dienoic acids (HFCA) was determined by spectroscopy on a UV-Visible BioSpec-mini spectrophotometer (Shimadzu, Japan) at γ max from 390 nm to 440 nm.

Наличие в надосадочной жидкости хлорбензойной и гидроксибензойной кислот (ХБК и (ОН)БК), а также катехолов определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии - анализа на хроматографе LC-20A ("Shimadzu", Япония) с колонкой Discovery С18 (150×4.6 мм) ("Supelco", "Sigma-Aldrich", США) и УФ-детектором при 205 нм. Анализ проводили в системе ацетонитрил-0.1%-ый Н3РО4 (70:30). Идентификацию проводили с помощью сравнения времени удержания на колонке исследуемых и стандартных соединений. Количество образовавшихся продуктов оценивали по величине площади и высоты пиков на хроматограмме относительно данных величин стандартных соединений.The presence in the supernatant of chlorobenzoic and hydroxybenzoic acids (CBC and (OH) BK), as well as catechols, was determined by high performance liquid chromatography - analysis on an LC-20A chromatograph (Shimadzu, Japan) with a Discovery C18 column (150 × 4.6 mm) ( Supelco, Sigma-Aldrich, USA) and a UV detector at 205 nm. The analysis was carried out in the system acetonitrile-0.1% H 3 PO 4 (70:30). Identification was carried out by comparing the retention time on the column of the studied and standard compounds. The number of products formed was estimated by the size of the area and the height of the peaks in the chromatogram relative to these values of standard compounds.

В результате проведенных исследований было установлено, что штамм Rhodococcus wratislaviensis Ch625 разлагает монохлорированные бифенилы (далее в таблицах 1, 2 ПХБ1, ПХБ3 (№по классификации IUPAC) на 99.9%, дихлорированные бифенилы (далее в таблицах 1, 2 ПХБ8 (№ по классификации IUPAC) на 97.8%, трихлорированные бифенилы (далее в таблицах 1, 2 ПХБ17, ПХБ28 (№ по классификации IUPAC) на 82.2% за 2 суток, коммерческие смеси полихлорированные бифенилы марок «Делор 103» и «Совол» - на 99% за 8 суток (таблицы 1, 2).As a result of the studies, it was found that the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 decomposes monochlorinated biphenyls (hereinafter in Tables 1, 2 PCB1, PCB3 (No. according to IUPAC classification) by 99.9%, dichlorinated biphenyls (further in Tables 1, 2 PCB8 (No. according to IUPAC classification ) by 97.8%, trichlorinated biphenyls (further in tables 1, 2 PCB17, PCB28 (IUPAC classification number) by 82.2% for 2 days, commercial mixtures of Delor 103 and Sovol polychlorinated biphenyls - by 99% for 8 days (tables 1, 2).

При разложении полихлорированных бифенилов штаммом Rhodococcus wratislaviensis Ch625 фиксируются незначительные количества промежуточных соединений, при этом отмечается тенденция к их дальнейшей утилизации. Спектр обнаруженных метаболитов свидетельствует о разложении полихлорированных бифенилов до соединений основного обмена веществ клетки.During the decomposition of polychlorinated biphenyls by the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625, insignificant amounts of intermediate compounds are fixed, and there is a tendency to their further utilization. The spectrum of detected metabolites indicates the decomposition of polychlorinated biphenyls to the main metabolic compounds of the cell.

Таким образом, штамм Rhodococcus wratislaviensis Ch625 является активным деструктором как отдельных конгенеров полихлорированных бифенилов, так и их коммерческих смесей.Thus, the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 is an active destructor of both individual congeners of polychlorinated biphenyls and their commercial mixtures.

Пример 3.Example 3

Разложение штаммом Rhodococcus wratislaviensis Ch625 пестицидов группы стойких органических загрязнителей: γ-гексахлорциклогексана (линдана), гексахлорбензола, дихлордифенилтрихлорэтана.Decomposition of the Rhodococcus wratislaviensis Ch625 strain of pesticides of the group of persistent organic pollutants: γ-hexachlorocyclohexane (lindane), hexachlorobenzene, dichlorodiphenyl trichloroethane.

Деструкцию пестицидов штаммом Rhodococcus wratislaviensis Ch625 проводили в экспериментах с «отмытыми клетками». Штамм выращивали в жидкой среде К1 с бифенилом (1 г/л) при 28°С до ОП600~1.0. Отмытые дважды в среде К1 клетки (1 мл, ОП600=2.0) переносили во флаконы с тефлоновыми крышками.The destruction of pesticides by the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 was carried out in experiments with "washed cells". The strain was grown in K1 liquid medium with biphenyl (1 g / L) at 28 ° С to an OD of 600 ~ 1.0. Cells washed twice in K1 medium (1 ml, OD 600 = 2.0) were transferred to vials with Teflon caps.

В качестве субстрата вносили раствор γ- гексахлорциклогексана (линдана) (200 мкг/мл), гексахлорбензола (2.5 мг/мл), дихлордифенилтрихлорэтана (200 мкг/мл). Анализ проводили методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием на газовом хроматографе GC6890N ("Agilent Technology", США) с масс-селективным детектором MSD5973N ("Agilent Technology", США) и кварцевой капиллярной колонкой HP-5MS SN US15189741-1 (30 м×0.25 мм) ("Agilent Technology", США). Газ-носитель - гелий (1 мл/мин), температура испарителя 230°С. Объем пробы 0.2 мкл. Предварительно образцы экстрагировали хлороформом в течение 3 часов.As a substrate, a solution of γ-hexachlorocyclohexane (lindane) (200 μg / ml), hexachlorobenzene (2.5 mg / ml), dichlorodiphenyl trichloroethane (200 μg / ml) was added. The analysis was performed by gas chromatography with mass spectrometric detection on a GC6890N gas chromatograph (Agilent Technology, USA) with a MSD5973N mass selective detector (Agilent Technology, USA) and a HP-5MS SN quartz capillary column US15189741-1 (30 m × 0.25 mm) (Agilent Technology, United States). The carrier gas is helium (1 ml / min), the temperature of the evaporator is 230 ° C. Sample volume 0.2 μl. Preliminary, the samples were extracted with chloroform for 3 hours.

Количественное содержание выделенных пестицидов оценивали на основании сравнения величины полученных пиков и стандартных соединений.The quantitative content of the isolated pesticides was evaluated based on a comparison of the values of the obtained peaks and standard compounds.

Продукты деградации пестицидов определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), как описано выше (пример 2).Pesticide degradation products were determined by high performance liquid chromatography (HPLC) as described above (Example 2).

Штамм Rhodococcus wratislaviensis Ch625 осуществляет деструкцию γ-гексахлорциклогексана (линдана) на 27%, гексахлорбензола на 20% и дихлордифенилтрихлорэтана на 31% (см. таблица 3).The strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 carries out the destruction of γ-hexachlorocyclohexane (lindane) by 27%, hexachlorobenzene by 20% and dichlorodiphenyl trichloroethane by 31% (see table 3).

Накопление промежуточных продуктов (хлорбензол, хлоркатехол, хлорбензойные кислоты), образующихся при разложении данных пестицидов штаммом Rhodococcus wratislaviensis Ch625, было незначительным, что свидетельствует об эффективной утилизации исходного субстрата.The accumulation of intermediate products (chlorobenzene, chlorcatechol, chlorobenzoic acids) formed during the decomposition of these pesticides by the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 was insignificant, which indicates the efficient utilization of the initial substrate.

Пример 4.Example 4

Анализ деградационной активности штамма Rhodococcus wratislaviensis Ch625 после культивирования на различных субстратах.Analysis of the degradation activity of the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 after cultivation on various substrates.

Активность штамма Rhodococcus wratislaviensis Ch625 исследовали по отношению к модельному конгенеру полихлорированного бифенила- 2,4′-дихлорбифенилу (ПХБ8) в экспериментах с «отмытыми клетками» после культивирования штамма на различных субстратах.The activity of the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 was studied with respect to the model congener of polychlorinated biphenyl-2,4′-dichlorobiphenyl (PCB8) in experiments with “washed cells” after culturing the strain on various substrates.

Наращивание биомассы штамма Rhodococcus wratislaviensis Ch625 проводили методом периодического культивирования в жидкой среде К1 в течение 48 часов при 28°С до ОП600=1.0. В качестве источника углерода и энергии вносили: 1) бензоат натрия - 1 г/л, 2) бензоат натрия+бифенил, 1 г/л и 0.2 г/л соответственно, 3) бифенил - 1 г/л. Бензоат натрия использован как вещество, являющееся доступным субстратом (свободно производится, низкая цена, широко используется в промышленности). Отмытые дважды в среде К1 клетки (1 мл, ОП600=2.0) переносили во флаконы с тефлоновыми крышками. 2,4′-дихлорбифенил вносили в концентрации 90 мг/л. Анализ деструкции и метаболитов проводили, как описано в примере 2.The biomass of the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 was grown by periodic cultivation in K1 liquid medium for 48 hours at 28 ° C to an OD of 600 = 1.0. As a source of carbon and energy, the following was introduced: 1) sodium benzoate - 1 g / l, 2) sodium benzoate + biphenyl, 1 g / l and 0.2 g / l, respectively, 3) biphenyl - 1 g / l. Sodium benzoate is used as a substance that is an affordable substrate (freely produced, low price, widely used in industry). Cells washed twice in K1 medium (1 ml, OD 600 = 2.0) were transferred to vials with Teflon caps. 2,4′-dichlorobiphenyl was added at a concentration of 90 mg / L. Analysis of destruction and metabolites was performed as described in example 2.

В результате проведенного исследования установлено, что наращивание биомассы штамма Rhodococcus wratislaviensis Ch625 происходит с высокой и практически одинаковой скоростью при культивировании на всех трех вариантах субстратов. Удельная скорость роста составила: 1) на бензоате - 0.076 ч-1, 2) на бензоате+бифениле - 0.078 ч-1, 3) на бифениле - 0.077 ч-1. Различия лежат в пределах интервала достоверности, следовательно, можно утверждать, что удельная скорость роста при использовании в качестве источника углерода и энергии бензоата натрия изменяется несущественно.As a result of the study, it was found that the growth of the biomass of the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 occurs at a high and almost the same rate during cultivation on all three substrates. The specific growth rate was: 1) on benzoate - 0.076 h -1 , 2) on benzoate + biphenyl - 0.078 h -1 , 3) on biphenyl - 0.077 h -1 . The differences lie within the confidence interval; therefore, it can be argued that the specific growth rate when using sodium benzoate as a source of carbon and energy varies insignificantly.

Анализ полученных результатов показал, что после культивирования на бензоате натрия, штамм Rhodococcus wratislaviensis Ch625 разлагает за 4 суток 99.6% ПХБ8, после культивирования на смешанном субстрате (бензоат натрия и бифенил) - 99.8% ПХБ8, а после культивирования на бифениле - 97.8% ПХБ8.An analysis of the results showed that after cultivation on sodium benzoate, the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 decomposes 99.6% of PCB8 in 4 days, after cultivation on a mixed substrate (sodium benzoate and biphenyl) - 99.8% PCB8, and after cultivation on biphenyl - 97.8% PCB8.

Анализ метаболического профиля показал, что ароматическое кольцо хлорбифенилов - 2-гидроксо-6-оксо-(хлорфенил)гекса-2,4-диеновой кислоты незначительно накапливается только в течение первых 24 часов деструкции в варианте 2 (после смешанного субстрата) и далее ее концентрация снижается до ноля. Накопление хлорбензойных кислот и их метаболитов гидроксибензойных кислот было зафиксировано во всех трех вариантах, однако после предварительного культивирования на бензоате скорость убыли метаболитов выше на 20%, чем в двух других вариантах опыта.Analysis of the metabolic profile showed that the aromatic ring of chlorobiphenyls - 2-hydroxy-6-oxo- (chlorophenyl) hexa-2,4-dienoic acid only slightly accumulates during the first 24 hours of destruction in option 2 (after a mixed substrate) and then its concentration reduced to zero. The accumulation of chlorobenzoic acids and their metabolites of hydroxybenzoic acids was recorded in all three variants, however, after preliminary cultivation on benzoate, the rate of metabolite decrease was 20% higher than in the other two experimental variants.

Доказано, что штамм Rhodococcus wratislaviensis Ch625 сохраняет высокую деградационную активность по отношению к полихлорированным бифенилам после культивирования на бензоате натрия, и данное соединение (бензоат натрия) может быть рекомендовано для наращивания больших объемов культуры штамма как легкодоступное сырье.It was proved that the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 retains high degradation activity against polychlorinated biphenyls after cultivation on sodium benzoate, and this compound (sodium benzoate) can be recommended for increasing large volumes of the strain culture as readily available raw materials.

Таким образом, штамм Rhodococcus wratislaviensis Ch625 эффективно разлагает несколько соединений группы стойких органических загрязнителей, а именно: полихлорированный бифенил, гексахлорбензол, γ-гексахлорциклогексан (линдан) и дихлордифенилтрихлорэтан, и может быть рекомендован для разработки на его основе биопрепарата по утилизации комплекса данных соединений.Thus, the strain Rhodococcus wratislaviensis Ch625 effectively decomposes several compounds of the group of persistent organic pollutants, namely, polychlorinated biphenyl, hexachlorobenzene, γ-hexachlorocyclohexane (lindane) and dichlorodiphenyl trichloroethane, and can be recommended for the development of a biopreparation compound based on it.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (1)

Штамм Rhodococcus wratislaviensis - деструктор стойких токсичных хлорорганических соединений: полихлорированных бифенилов, гексахлорбензола, γ-гексахлорциклогексана (линдана), дихлордифенилтрихлорэтана, депонированный во Всероссийской коллекции микроорганизмов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук под регистрационным номером ВКМ Ас-2631D. The strain Rhodococcus wratislaviensis is a destructor of persistent toxic organochlorine compounds: polychlorinated biphenyls, hexachlorobenzene, γ-hexachlorocyclohexane (lindane), dichlorodiphenyl trichloroethane, deposited in the All-Russian Collection of Microorganisms of the Federal State Budgetary Institution of Physics and Microorganism Institute of Biochemistry. G.K. Scriabin, Russian Academy of Sciences under registration number VKM As-2631D.
RU2015113129/10A 2015-04-09 2015-04-09 STRAIN Rhodococcus wratislaviensis - DESTRUCTOR OF PERSISTENT TOXIC ORGANOCHLORINE COMPOUNDS RU2585537C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015113129/10A RU2585537C1 (en) 2015-04-09 2015-04-09 STRAIN Rhodococcus wratislaviensis - DESTRUCTOR OF PERSISTENT TOXIC ORGANOCHLORINE COMPOUNDS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015113129/10A RU2585537C1 (en) 2015-04-09 2015-04-09 STRAIN Rhodococcus wratislaviensis - DESTRUCTOR OF PERSISTENT TOXIC ORGANOCHLORINE COMPOUNDS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2585537C1 true RU2585537C1 (en) 2016-05-27

Family

ID=56096186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015113129/10A RU2585537C1 (en) 2015-04-09 2015-04-09 STRAIN Rhodococcus wratislaviensis - DESTRUCTOR OF PERSISTENT TOXIC ORGANOCHLORINE COMPOUNDS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2585537C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803633C1 (en) * 2023-05-22 2023-09-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" Method for biodegradation of hydroxylated benzoic acids using rhodococcus ruber p25 strain

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4999300A (en) * 1988-03-28 1991-03-12 Regents Of The University Of Minnesota Bacterial degradation of 4-chlorobiphenyl
US6537797B1 (en) * 1999-03-31 2003-03-25 Indiana University, Advanced Research And Technology Institute Compositions and methods useful in bioremediation of polychlorinated biphenyls
RU2262531C2 (en) * 2003-12-02 2005-10-20 Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН Strain of bacterium rhodococcus ruber as destructor of polychlorinated biphenyls

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4999300A (en) * 1988-03-28 1991-03-12 Regents Of The University Of Minnesota Bacterial degradation of 4-chlorobiphenyl
US6537797B1 (en) * 1999-03-31 2003-03-25 Indiana University, Advanced Research And Technology Institute Compositions and methods useful in bioremediation of polychlorinated biphenyls
RU2262531C2 (en) * 2003-12-02 2005-10-20 Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН Strain of bacterium rhodococcus ruber as destructor of polychlorinated biphenyls

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BEYER A., BIZIUK M., Environmental fate and global distribution of polychlorinated biphenyls, Rev.Environ. Contamin. Toxic., 2009, v.201, p.137-158. ВАСИЛЬЕВА Г.К. и др., Биоремедиация почв и седиментов, загрязненных полихлорированными бифенилами, Ж. Микробиология, 2007, т.76, N6, стр. 725-741. BENI CAMACHO-PEREZ, et. al., Enzymes involved in the biodegradation of hexachlorocyclohexane: A mini review, J. Environmental Management. 2012, V. 95, p. 5306-5318. DORFLER U., et.al., Stimulation of reductive dechlorination of hexachlorobenzene in soil by inducing the native microbial activity., Chemosphere, 2004, v.55, p. 1477-1484. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803633C1 (en) * 2023-05-22 2023-09-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" Method for biodegradation of hydroxylated benzoic acids using rhodococcus ruber p25 strain

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Biodegradation of sulfonamide antibiotics in sludge
Premnath et al. Effect of C/N substrates for enhanced extracellular polymeric substances (EPS) production and Poly Cyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) degradation
Gao et al. Biodegradation of phthalate acid esters by different marine microalgal species
Khalid et al. Biodegradation potential of pure and mixed bacterial cultures for removal of 4-nitroaniline from textile dye wastewater
Ye et al. Supplementing resuscitation-promoting factor (Rpf) enhanced biodegradation of polychlorinated biphenyls (PCBs) by Rhodococcus biphenylivorans strain TG9T
Essam et al. Kinetics and metabolic versatility of highly tolerant phenol degrading Alcaligenes strain TW1
Anastasi et al. Pyrene degradation and detoxification in soil by a consortium of basidiomycetes isolated from compost: role of laccases and peroxidases
Yue et al. Bioaugmentation of strain Methylobacterium sp. C1 towards p-nitrophenol removal with broad spectrum coaggregating bacteria in sequencing batch biofilm reactors
Pugazhendi et al. Biodegradation of 1, 4-dioxane by Rhodanobacter AYS5 and the role of additional substrates
Zhang et al. Identification and biodegradation efficiency of a newly isolated 2, 2′, 4, 4′-tetrabromodiphenyl ether (BDE-47) aerobic degrading bacterial strain
Lang et al. Isolation and characterization of a quinclorac-degrading Actinobacteria Streptomyces sp. strain AH-B and its implication on microecology in contaminated soil
Egorova et al. Bioremediation of hexachlorocyclohexane-contaminated soil by the new Rhodococcus wratislaviensis strain Ch628
Selvi et al. Biodegradation of cefdinir by a novel yeast strain, Ustilago sp. SMN03 isolated from pharmaceutical wastewater
Verma et al. Endosulfan degradation by a Rhodococcus strain isolated from earthworm gut
Ceyhan Biodegradation of pyrene by a newly isolated Proteus vulgaris
Gu et al. Isolation of phylogenetically diverse nonylphenol ethoxylate-degrading bacteria and characterization of their corresponding biotransformation pathways
CN1793311A (en) Facultative anaerobe of degrading polychlorinated diphenyl and obtainding process
Hemidouche et al. Successful biodegradation of a refractory pharmaceutical compound by an indigenous phenol-tolerant Pseudomonas aeruginosa strain
Xu et al. Spirodela polyrhiza stimulates the growth of its endophytes but differentially increases their fenpropathrin-degradation capabilities
Jimenez-Torres et al. Biodegradation of malathion, α-and β-endosulfan by bacterial strains isolated from agricultural soil in Veracruz, Mexico
Yang et al. Fungi extracellular enzyme-containing microcapsules enhance degradation of sulfonamide antibiotics in mangrove sediments
Cui et al. Bioremediation of phenanthrene in saline-alkali soil by biochar-immobilized moderately halophilic bacteria combined with Suaeda salsa L.
Kaur et al. In vitro study of mycoremediation of cypermethrin-contaminated soils in different regions of Punjab
Kumar et al. Co-degradation study of lindane and chlorpyrifos by novel bacteria
Deng et al. Pyrene degradation by Pseudomonas sp. and Burkholderia sp. enriched from coking wastewater sludge

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20190326