Diversity of cultivated heterotrophic bacteria selected from surface waters of the Vostok Bay of the Japanese Sea

Cover Page

Abstract

In this article, the taxonomic diversity of cultivated heterotrophic microorganisms of the surface waters of Bay Vostok of Peter the Great Bay of the Japan Sea was considered. In the bay Vostok total number of heterotrophic microorganisms was 2,03–10⁵ КОЕ/ml which can be attributed to mezazoprobnye sea water. Microorganisms isolated from this coastal area are represented by 4 phylums. The cultivated microorganisms were dominated by representatives of the phylum Proteobacteria, which accounted for more than 50% of the total taxonomic diversity of the cultivated bacteria of the Vostok Bay. Phylums of Bacteroidetes, Firmicutes and Actinobacteria were also isolated. The taxonomic diversity of microbial community was represented by 15 genus. Based on the phenotypic characteristics, cultured heterotrophic bacteria was classified into the genera Rhodococcus sp., Micrococcus sp., Actynomycetes sp., Bacillus sp., Sarcina sp., Pseudomonas sp., Acinetobacter sp., Arthrobacter sp., Vibrio sp., Halomonas sp., Flavobacterium sp., Acetobacter sp., and Marinococcus sp., Pseudoalteromonas sp., Aeromonas sp., Staphylococcus sp. Sanitation-indicative bacteria in this bay were not identified, which indicates a slight anthropogenic impact. Thus bay Vostok was really insignificant recreational stress and it was reflected on marine microbial community.

Full Text

Актуальность исследований

Результатом возрастающей антропогенной нагрузки на гидросферу являются значительные экологические изменения, происходящие в первую очередь в прибрежных акваториях. За последние годы многие акватории залива Петра Великого начали утрачивать свою былую ценность промысловых и рекреационных зон, так как прибрежные воды давно стали местом сброса загрязняющих веществ и активной хозяйственной деятельности [1]. В оценке качества морской среды микробная индикация является наиболее адекватной среди методов биологического контроля, позволяющий оценить характер загрязнения морской среды [2]. Микроорганизмы обладают высокой экологической пластичностью в силу уникальных физиолого-биохимических и генетических особенностей, обладают высокой скоростью размножения и роста и также имеют возможность трансформировать все существующие в природе органические соединения [3; 4]. Микроорганизмы, являясь звеном в пищевой цепочке, играют важную роль и определяют своим составом состав макрофитов. Многие виды микроорганизмов являются аллохтонными, привнесенными с речным стоком или органическим веществом. Однако существуют и истинно морские виды микроорганизмов, такие как Vibrio, Alcaligenes, Marinomonas и другие [5]. В поверхностных слоях океана бактерии находятся в сообществе полного состава, т.е. в этих слоях воды присутствует водоросли, создающие первичную продукцию и гетеротрофные микроорганизмы [6].

С 1990-х гг. получил развитие микробиологический контроль загрязнения вод залива Петра Великого, что было обусловлено изменением экологической ситуации в регионе [7]. В эти же годы возрос интерес к слабо загрязнённым акваториям (заливы Восток, Посьета, бухта Киевка и др.), обусловленный как научными, так и коммерческими целями.

Долгое время залив Восток считали одной из наиболее чистых акваторий, поскольку в него поступает менее 0,1% общего объема сточных вод, сбрасываемых в залив Петра Великого [8]. Часть акватории залива Восток, охраняется Государственным природным комплексным морским заказником «Залив Восток»; на морской биологической станции «Восток» Института биологии моря ДВО РАН, расположенной на берегу этого залива, более 30 лет ведется изучение морской биоты залива Петра Великого. Однако, использование прибрежных зон в рекреационных целях в летнее время повышает темп поступления органических загрязняющих веществ морскую среду и приводит к появлению в морской среде микроорганизмов, не свойственные типичным морским микробным сообществам Японского моря [9; 10].

К настоящему времени, большинство микробиологических исследований бухты Восток рассматривают только сезонную изменчивость ОМЧ гетеротрофных бактерий, физиолого-трофических групп, энтеробактерий в морcкой воде [11–15]. Естественные флуктуации в морских биоценозах происходят непрерывно, однако, антропогенная деятельность приводит к изменению состава и структуру морских микробных сообществ. Таким образом, целью данной работы стало охарактеризовать таксономическое разнообразие культивируемых гетеротрофных бактерий, входящих в состав микробиоценоза бухты Восток.

Материал и методы исследований

Материалом для исследования послужили пробы поверхностных вод бухты Восток, отобранные в августе 2015 (рис. 1.) Пробу морской воды отбирали шприцем на глубине 15–20 см в пластиковый шприц (V=20 мл) и обрабатывали в течение 3–6 часов. Посев проб воды производился методом последовательных разведений с высевом на поверхность среды СММ (питательная среда для морских микроорганизмов) [16]. Инкубировали в течение 2-х суток при комнатной температуре, а затем производили подсчет выросших колониеобразующих единиц (КОЕ). Следующим этапом работы стало изучение фенотипических свойств полученных бактериальных изолятов. Морфологию клеток и колоний, подвижность, наличие спорообразования, физиолого-биохимические признаки, окраску по Граму, культуральные свойства учитывали в соответствии с классическими микробиологическими методами [17]. Идентификацию проводили с помощью определителя Берджи [18].

 

Рисунок 1 – Карта-схема района исследования. 1 – залив Восток (бухта Восток)

 

Результаты исследований и их обсуждение

В бухте Восток общая численность гетеротрофных микроорганизмов составила 2,03–10⁵ КОЕ/мл, что согласуется с литературными данными [8] и позволяет отнести эти морские воды к мезосапробным.

Таксономическое разнообразие сообщества бухты Восток было представлено 14 родами (рис. 2). Среди культивируемых бактерий доминировали бактерии филума Proteobacteria, на долю которых пришлось более 50% от всего биоразнообразия культивируемых бактерий бухты Восток. Также были выделены бактерии филумов Bacteroidetes, Firmicutes и Actinobacteria.

 

Рисунок 2 – Таксономическое разнообразие культивируемых морских микроорганизмов бухты Восток

 

Согласно таксономической систематики, культивируемые гетеротрофные бактерии, выделенные из бухты Восток были отнесены к отделам: Proteobacteria (Acinetobacter, Halomonas, Pseudomonas, Vibrio, Alteromonas, Pseudoalteromonas, Acetobacter), Firmicutes (Bacillus, Staphylococcus, Sarcina), Actinobacteria (Actinomyces, Rhodococcus, Micrococcus, Arthrobacter), Bacteroides – Flavobacterium.

Санитарно-показательные бактерии в данной бухте не были выявлены, что свидетельствует о незначительном уровне антропогенного пресса.

Таким образом, бухта Восток действительно испытывает незначительный рекреационный стресс отдыхающих, что отражается на составе морского микробного сообществ.

Выводы

  1. Среди культивируемых бактерий доминировали бактерии филума Proteobacteria, а также были выделены бактерии филумов Firmicutes и Actinobacteria, Bacteroidetes.
  2. В бухте Восток культивируемые гетеротрофные бактерии отнесены к родам Rhodococcus, Micrococcus, Actynomycetes, Bacillus, Sarcina, Pseudomonas, Acinetobacter, Arthrobacter, Vibrio, Halomonas, Flavobacterium, Acetobacter, и Marinococcus, Pseudoalteromonas, Aeromonas, Staphylococcus.
  3. Бухта Восток действительно испытывает незначительный рекреационный стресс отдыхающих, что отражается на составе морского микробного сообществ и связано с отсутствием санитарно-показательных бактерий.
×

About the authors

Julia Sergeevna Golozubova

Far Eastern Federal University

Author for correspondence.
Email: know-26@mail.ru

postgraduate student of Ecology Department

Russian Federation, Vladivostok

Lyubov Stepanovna Buzoleva

Far Eastern Federal University

Email: buzoleva@mail.ru

doctor of biological sciences, professor, professor of Biodiversity and Marine Bioresources Department

Russian Federation, Vladivostok

Elena Aleksandrovna Bogatyrenko

Far Eastern Federal University

Email: jokonda@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Biodiversity and Marine Bioresources Department

Russian Federation, Vladivostok

Alexandra Vyacheslavovna Kim

Far Eastern Federal University

Email: kim-sandra@mail.ru

postgraduate student of Ecology Department

Russian Federation, Vladivostok

Alena Igorevna Eskova

Far Eastern Federal University

Email: alena-esya@mail.ru

postgraduate student of Biodiversity and Marine Bioresources Department

Russian Federation, Vladivostok

References

  1. Ростов И.Д., Рудых Н.И., Ростов В.И., Воронцов А.А. Тенденции климатических и антропогенных изменений морской среды прибрежных районов России в Японском море за последние десятилетия // Известия ТИНРО. 2016. Т. 186. С. 163-181.
  2. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Антропогенная экология океана: монография. М.: Флинта наука. 2009. 520 с.
  3. Цыбань А.В., Панов Г.В., Баринова С.П., Мошарова И.В. Экологические свойства и динамика гетеротрофных микроорганизмов. М.: Наука. 2000. 26 с.
  4. Олейник Г.Н., Юришинец В.И., Старосила Е.В. Бактериопланктон и бактериобентос как биологические индикаторы состояния водных экосистем // Гидробиологический журнал: междунар. науч. журн. 2010. Т. 46, № 6. С. 45-70.
  5. Михайлов В.В. Прокариоты = Prokaryota: [определитель]. Владивосток: Дальнаука, Биота российских вод Японского моря; Т. 2. 2004. 168 с.
  6. Мишустина И.Е., Щеглова И.К., Мицкевич И.Н. Морская микробиология: учебное пособие. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1985. 181 с.
  7. Димитриева Г.Ю. Планктонные и эпифитные микроорганизмы: индикация и стабилизация состояния прибрежных морских экосистем: автореф. дис. … д-ра биол. наук. Владивосток, 1999. 47 с.
  8. Христофорова Н.К. Современное экологическое состояние залива Петра Великого Японского моря: монография. Владивосток: Изд. дом Дальневосточного федерального университета. 2012. 440 с.
  9. Рубцова С.И. Гетеротрофные бактерии - показатели загрязнения и самоочищения морской среды // Экология моря. 2002. № 62. С. 81-85.
  10. Бузолева Л.С., Безвербная И.П., Журавель Е.В., Калитина Е.Г. Микробиологический анализ загрязнения окраинных морей северо-западной части Тихого океана // Океанология. 2006. Т. 46, № 1. С. 55-62.
  11. Галышева Ю.А. Биологические последствия органического загрязнения прибрежных морских экосистем российской части Японского моря // Известия ТИНРО. 2009. Т. 158. С. 209-227.
  12. Христофорова Н.К., Журавель Е.В., Миронова Ю.А. Рекреационное воздействие на залив Восток (Японское море) // Биология моря. 2002. Т. 28, № 4. С. 300-303.
  13. Бойченко Т.В. Химико-экологическая и микробиологическая оценка качества морских поверхностных вод Южного Приморья: дис. … канд. биол. наук. Владивосток, 2009. 150 с.
  14. Галышева Ю.А., Христофорова Н.К. Среда и макробентос залива Восток Японского моря в условиях рекреационного воздействия // Известия ТИНРО. 2007. Т. 149. С. 270-309.
  15. Журавель Е.В., Христофорова Н.К., Дроздовская О.А., Токарчук Т.Н. Оценка состояния вод залива Восток (залив Петра Великого, Японское море) по гидрохимическим и микробиологическим показателям // Водные ресурсы. 2012. Т. 14, № 1 (9). С. 2315-2329.
  16. Youchimizu M., Kimura T. Study of intestinal microflora of Salmonids // Fish. Pathol. 1976. Vol. 10, № 2. P. 243.
  17. Винникова О.И., Самойлов А.М., Попова Ю.В. Выделение и идентификация бактерий: методические рекомендации для студентов биол. факультета специализации «Микробиология и вирусология». Харьков: ХНУ имени В.Н. Каразина, 2011. 60 с.
  18. Хоулт Дж., Криг Н., Смит П. Определитель бактерий Берджи в 2-х томах: Т. 1, Т. 2. М.: Изд-во Мир. 1997. 800 с.
  19. СанПиН 4631-88 «Санитарные правила и нормы охраны прибрежных вод морей от загрязнения в местах водопользования населения».

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. Figure 1 - Schematic map of the study area. 1 - Vostok Bay (Vostok Bay)

Download (81KB)
2. Figure 2 - Taxonomic diversity of cultivated marine microorganisms in Vostok Bay

Download (31KB)

Statistics

Views

Abstract: 135

PDF (Russian): 70

Dimensions

Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2017 Golozubova J.S., Buzoleva L.S., Bogatyrenko E.A., Kim A.V., Eskova A.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies