BioScience Blog – Научный Биологический блог

Разнообразие микроорганизмов, ответственных за окисление метана и метанола в кислых и холодных наземных экосистемах, остается плохо изученным. До последнего времени перечень этих бактерий был ограничен умеренно ацидофильными метанотрофами родов Methylocellaи Methylocapsa. Представители рода Methylocapsaявляются облигатными метилотрофами, растущими только на С1-соединениях, тогда как представители рода Methylocellaспособны использовать также и некоторые полиуглеродные (Сп) органические субстраты. В данной работе были изучены физиологические и метаболические характеристики 4 штаммов бактерий, изолированных из кислой лесной почвы (рН 3,3-3,6) и кислого сфагнового болота (рН 3,8) бореальной зоны. Штаммы, выделенные из кислой почвы, штаммы BW863T и BW872, являются ацидофильными мезофильными организмами, растущими в диапазоне рН 3,1-6,5 и температуры 9-28°С. Несмотря на их тесное филогенетическое родство с MethylocapsaacidiphilaB2 (96,5 % сходства генов 16S рРНК), эти организмы не растут на метане, но используют метанол в широком спектре концентраций. Помимо метанола штаммы BW863T и BW872 растут на ряде органических субстратов: этаноле, малаге и пирувате. Сравнительный анализ последовательностей гена mxaF, кодирующего большую субъединицу метанолдегидрогеназы (ключевого фермента процесса окисления метанола), показал, что последовательности MxaF новых изолятов существенно отличаются от таковых ранее известных метилотрофов. Их сходство с последовательностями MxaF метилотрофов из Alpha-, Beta- и Gammaproteobacteriaсоставило 69-75%, 61-63% и 64-67%, соответственно. Наибольшее сходство с MxaF последовательностями выделенных штаммов обнаруживали транслированные аминокислотные последовательности mxaFклонов, полученных в результате молекулярного анализа кислых почв, обогащенных 13СНзОН. Таким образом, штаммы BW863T и BW872 являются первыми представителями ранее некультивируемой группы метилотрофных бактерий, осуществляющих окисление метанола в кислых почвах. Штаммы AR2 и AR4T, выделенные из сфагнового торфа, являются мезофильными,

факультативно метанотрофными бактериями. Филогенетически эти изоляты близки к представителям рода Methylocella(96 % сходства генов 16S рРНК), однако отличаются от последних по морфологии и ряду фенотипических характеристик. Подобно представителям Methylocella, у исследованных штаммов отсутствует мембранная метанмонооксигеназа (ключевой фермент процесса окисления метана), а имеется только растворимая форма этого фермента. Помимо метана и метанола, штаммы AR2 и AR4T используют некоторые Сп соединения, в частности, этанол и ацетат. Новые изоляты являются более ацидотолерантными организмами по сравнению с видами рода Mehtylocella. Они являются первыми известными факультативными метанотрофами, способными к росту при значениях рН ниже 4. Полученные в настоящем исследовании данные расширяют знания о разнообразии метано – и метилотрофов, обитающих в экосистемах с низкими значениями рН. На основе анализа физиологических, хемотаксономических и генотипических характеристик штаммы BW863T и BW872 предлагается отнести к новому роду и виду ‘Methylovirgulaligni‘ gen. nov., sp. nov., a штаммы AR2 и AR4T – к новому роду и виду ‘Methyloferulasphagni‘ gen. nov., sp. nov., в пределах семейства Beijerinckiaceae класса Alphaproteobacteria.