Acidobacterium capsulatum - Acidobacterium capsulatum

Acidobacterium capsulatum
Научная классификация
Королевство:
Бактерии
Тип:
Ацидобактерии
Учебный класс:
Ацидобактерии
Заказ:
Ацидобактерии
Семья:
Acidobacteriaceae
Род:
Ацидобактерии
Разновидность:
A. tianshanense
Биномиальное имя
Acidobacterium capsulatum
Кишимото и др. 1991 г.

Acidobacterium capsulatum это бактерия. Это ацидофильный хемоорганотрофный бактерия, содержащая менахинон. это грамотрицательный, факультативно анаэробный, мезофильный, не-спора -формирование, капсулированный, сахаролитический и стержневидные. Это также подвижный перитрихозным жгутики. Его типовой штамм - JCM 7670.[1]

Они могут расти при pH от 3,0 до 6,0, но не при pH 6,5. Они дают положительные результаты в тестах на гидролиз эскулина, β-галактозидазы и каталазы и отрицательны в тестах на оксидазу и уреазу. Они могут использовать глюкозу, крахмал, целлобиозу, мальтозу в качестве единственного источника углерода, но не могут использовать элементарную серу и двухвалентное железо в качестве источника энергии.[1] Другой характеристикой этого организма является наличие большого количества экзополисахаридов, покрывающих клетки из почвенных изолятов. Присутствие экзополисахариды способствует увеличению адгезии и позволяет бактериям легче усваивать питательные вещества из окружающей среды.[2]

Экология

A. capsulatum широко распространены как в водной, так и в наземной среде,[3] хотя они были сначала изолированы от кислого дренажа.[1] Исследования, основанные на генах рРНК, показали, что они присутствуют в почвах, отложениях, заболоченных землях и системах сточных вод.[3] Вследствие их повсеместности и обилия в различных экосистемах они играют важную роль в биогеохимических процессах.[4] A. capsulatum также сообщалось, что они доминируют в почвах, богатых органическим веществом, и участвуют в микробной деградации лигноцеллюлозный биомасса растений.[5]

Они часты, а иногда и доминируют в богатых железом средах, таких как заброшенные шахты, и могут играть значительную роль в круговороте железа.[2]

Особенности генома

A. capsulatum имеет относительно небольшой размер генома 4,127,496 пар оснований, и плазмиды не были идентифицированы. Интегрированные профаги обнаружены в геноме A. capsulatum. и полные комплекты жгутиков и хемотаксис гены также были идентифицированы. Филогения одного белка из всех белков, кодируемых геномом, поддерживает ацидобактериально-протеобактериальные отношения; более того A. capsulatum белки наиболее тесно связаны с протеобактериальными эквивалентами, чем с белками любого другого типа. Геном кодирует способность разлагать различные сахара, аминокислоты, спирты и промежуточные продукты метаболизма, а также может использовать сложные субстраты, такие как ксилан, гемицеллюлозы, пектин, крахмал и хитин.[2]

A. capsulatum содержит большое количество гликозид гидролаза -кодирующие гены и гены, которые кодируют ферменты, разрушающие клеточную стенку растений, с особенно большим кластером, который кодирует деградацию пектина. Это предполагает важную роль углеводов в питательных путях, а также в устойчивости к высыханию. Свойства разложения полимеров показывают, что ацидобактерии как разлагатели в почве потенциально участвуют в круговороте органических веществ, полученных из растений, грибов и насекомых. Исследования также предложили дополнительную гибкость и новизну в их способности метаболизировать углерод.[2]

Геномные данные предполагают роль A.capsulatum в круговорот азота в почвах и отложениях за счет восстановления нитратов, нитритов и, возможно, оксида азота. Последовательности ассимиляторных генов нитратредуктазы наиболее похожи на описанные для цианобактерии.[2]

Метаболизм

A. capsulatum факультативные анаэробы,[6] хотя ранее, когда они были впервые обнаружены, они были описаны как аэробные.[1] Более поздние исследования сообщили о его способности медленно расти в микрокислородных и бескислородных условиях. При пониженном давлении кислорода оптимальный рост наблюдался на пектин, рафиноза, рамноза, сахароза, ксилоза, мальтоза, мелибиоза и галактоза.в то время как карбоновые кислоты и большинство спиртов не использовались. Анаэробный рост происходил за счет ферментации сахаров и полисахаридов. Продуктом разложения целлюлозы в бескислородных условиях являются ацетат и водород. Предполагается, что бактериальная целлюлозная биопленка способна стимулировать и облегчать прилипание к субстрату трехвалентного железа, что может быть полезно в средах с дефицитом питательных веществ.[7] Факультативно анаэробный образ жизни позволяет этой бактерии процветать на кислородной или бескислородной границе пресноводных водно-болотных угодий.[6]

Появляется все больше свидетельств того, что A. capsulatum играет важную роль в окислительно-восстановительных реакциях железа. Способность извлекать железо имеет решающее значение для выживания в почве. A. capsulatum содержит ген, позволяющий извлекать железо из окружающей среды, который кодирует высокоаффинный переносчик двухвалентного железа.[2]

Поликетидсинтаза (PKS) и ферменты нерибосомальной пептидной синтазы (NRPS) известны своей ролью в синтезе сидерофоры, а также другие натуральные продукты, такие как антибиотики, противогрибковые, противовирусные, противоопухолевые и антиматодные средства. В A. capsulatum геном содержит три сгруппированных гена, кодирующих NRP, несколько генов, кодирующих PKS, и один гибридный ген NRPS-PKS.[2]

A.capsulatum содержит ген, который кодирует модули предполагаемой зависимости, состоящие из пар токсина и антитоксина. Модули зависимости работают быстро, чтобы подавить синтез ДНК и белка в ответ на стресс или голод.[2]

Взаимодействие растений и микробов

A. capsulatum доминируют в ризосфера почвы и обильны во время развития растений, и, возможно, это связано с изменениями экссудации растений.[8] Длина корня, образование боковых корней и количество корневых волосков были увеличены у растений, подвергшихся воздействию A. capsulatum. Более того, корневая биомасса значительно увеличилась у проростков, инокулированных бактерией. Улучшенная структура корня, большее количество боковых ветвей и большее количество корневых волосков способствуют более эффективному поглощению воды и питательных веществ растениями. также наблюдалась повышенная биомасса побегов. Кроме того, бактериальная адгезия, биопленка У бактерии наблюдали образование и рост вдоль поверхности корней.[9]

A. capsulatum участвует в формировании почвенной матрицы, захвате воды и питательных веществ, а также в адгезии бактерий, что приводит к образованию почвенных агрегатов. Бактерия продуцирует экзополисахариды для прикрепления к поверхности корня.[2] A. capsulatum может оказывать положительное влияние на рост растений опосредованно, действуя как средство биоконтроля, или напрямую, модулируя уровни гормонов растений и облегчая получение ресурсов, в основном азота, фосфора и железа.[10] Недавнее исследование проверило продукцию ауксин-индол-3-уксусной кислоты бактерией и подтвердило, что возможное производство ауксина участвует в стимулировании роста растений.[9]

Рекомендации

  1. ^ а б c d Кишимото, Нориаки; Косако, Йошимаса; Тано, Тацуо (1991). «Acidobacterium capsulatum gen. Nov., Sp. Nov .: ацидофильная хемоорганотрофная бактерия, содержащая менахинон из кислой минеральной среды». Современная микробиология. 22 (1): 1–7. Дои:10.1007 / BF02106205.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я Наоми Л. Уорд; Жан Ф. Чаллакомб; Питер Х. Янссен; Бернар Хенриссат; Педро М. Коутиньо; Мартин Ву; Гэри Се; Дэниел Х. Хафт; Мишель Саит; Джонатан Бэджер; Рави Д. Баработе; Брент Брэдли; Томас С. Бреттин; Лорен М. Бринкач; Дэвид Брюс; Тодд Кризи; Шон С. Догерти; Таня М. Давидсен; Роберт Дж. Додсон; А. Скотт Дуркин; Анурадха Ганапати; Мишель Гвинн-Джильо; Клифф С. Хан; Хода Хоури; Хайналка поцелуй; Сагар П. Котари; Рамана мадупу; Карен Э. Нельсон; Уильям С. Нельсон; Ян Полсен; Кевин Пенн; Цинху Рен; М.Дж. Розовиц; Джереми Д. Селенгут; Сусмита Шривастава; Стивен А. Салливан; Роксана Тапиа; Л. Сью Томпсон; Киша Л. Уоткинс; Ци Ян; Чунхуи Ю; Нихат Зафар; Ливэй Чжоу; Шерил Р. Куске (2009). «Три генома из Phylum Acidobacteria обеспечивают понимание образа жизни этих микроорганизмов в почвах». Прикладная и экологическая микробиология: 2046–2056.
  3. ^ а б Сабина Кляйнштайбер; Франк-Дитрих Мюллер; Антонис Хатзинотас; Катрин Вендт-Поттхофф; Хауке Хармс (2008). «Разнообразие и количественная оценка на месте Acidobacteria подразделения 1 в кислотном горном озере». FEMS Microbiology Ecology. 63 (1): 107–117. Дои:10.1111 / j.1574-6941.2007.00402.x. PMID  18028401.
  4. ^ Barns, S. M .; Takala, S.L .; Куске, К. Р. (1999). «Широкое распространение и разнообразие членов бактериального царства Acidobacterium в окружающей среде». Прикладная и экологическая микробиология. 65 (4): 1731–1737. ЧВК  91244. PMID  10103274.
  5. ^ Суман Р. Рават; Минна К. Маннисто; Яна Бромберг; Макс М. Хаггблом (2012). «Сравнительный геномный и физиологический анализ позволяет понять роль Acidobacteria в использовании органического углерода в почвах арктических тундр». FEMS Microbiology Ecology. 82 (2): 341–355. Дои:10.1111 / j.1574-6941.2012.01381.x. PMID  22486608.
  6. ^ а б Панкратов, Т.А., Кирсанова, Л.А., Капаруллина, Е.Н., Кевбрин, В.В., Дедыш, С.Н. (2012). «Telmatobacter bradus gen. Nov., Sp. Nov., Целлюлолитический факультативный анаэроб из подразделения 1 Acidobacteria, и исправленное описание Acidobacterium capsulatum Kishimoto et al. 1991». Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 62:430–437.
  7. ^ Каммлер М., К. Шон и К. Хантке. (1993). «Характеристика системы поглощения двухвалентного железа Escherichia coli». J. Bacteriol. 175:6212–6219.
  8. ^ Чапарро Дж. М., Бхадри Д. В., Виванко Дж. М. (2014). «На состав микробиома ризосферы влияет развитие растений». Журнал ISME. 8 (4): 790–803. Дои:10.1038 / ismej.2013.196. ЧВК  3960538. PMID  24196324.
  9. ^ а б Анна Михайловна Келак; Матеус А.П. Чиприано; Эйко Э. Курамаэ (2016). «Штаммы ацидобактерий из подразделения 1 действуют как бактерии, способствующие росту растений». Архив микробиологии. 198 (10): 987–993. Дои:10.1007 / s00203-016-1260-2. ЧВК  5080364. PMID  27339258. CC-BY icon.svg Материал был скопирован из этого источника, который доступен под Международная лицензия Creative Commons Attribution 4.0.
  10. ^ Рифат Хаят; Сафдар Али; Умай Амара; Рабиа Халид; Ифтихар Ахмед (2010). «Почвенные полезные бактерии и их роль в стимулировании роста растений: обзор». Ежегодная микробиология. 4: 579–598.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка