Variovorax paradoxus - Variovorax paradoxus - Wikipedia

Variovorax paradoxus je gramnegativní beta proteobakterium z rodu Variovorax.^[1] Kmeny V. paradoxus lze rozdělit do dvou skupin, na vodíková oxidační činidla a heterotrofní kmeny, které jsou obě aerobní.^[3] Jméno rodu Vario-vorax (různorysí; pohlcující různé substráty) a druhové jméno para-doxus (opačný názor) odráží jak dichotomii V. paradoxus metabolismu, ale také jeho schopnosti využívat širokou škálu organických sloučenin.^[1]

Morfologie a fyziologie

V. paradoxus Buňky jsou zakřivené tyčinky ve tvaru o rozměrech 0,3-0,6 x 0,7-3,0 μm a obvykle se vyskytují jako jednotlivé buňky nebo jako páry buněk. Typicky mají buňky 1-3 peritrichózní, degenerované bičíky. Kolonie V. paradoxus jsou žlutozelené barvy v důsledku produkce karotenoidových pigmentů a často mají duhovitý lesk.^[4] Tvar kolonie je obvykle konvexní, kulatý a hladký, ale může také zobrazovat ploché, vlnité okraje.^[1] V. paradoxus roste optimálně při 30 ° C ve většině růstových médií, včetně M9-glukózy. Na živném agaru a M9-glukózovém agaru trvá koloniím 24–48 hodin, než dorostou do velikosti několika milimetrů.

Pantothenát je charakteristický zdroj uhlíku využívaný V. paradoxus; to bylo použití tohoto jediného zdroje uhlíku, které vedlo k izolaci prvního známého kmene V. paradoxus.^[3] Polyhydroxyalkanoáty (PHA), včetně poly-3-hydroxybutyrátu (3-PHB), jsou intracelulárně skladovány V. paradoxus buňky, když je uhlík bohatý a další faktory omezují růst^[3][4][5]

Sekvence genomu

Genomy čtyř kmenů V. paradoxus byly sekvenovány, S110,^[6] EPS,^[7] B4^[8] a TBEA6.^[9] S110 byl izolován z vnitřku rostliny bramboru a byl identifikován jako degradátor AHL. Tento kmen má dva chromozomy (5,63 a 1,13 Mb), obsah G + C 67,4% a předpokládaný počet 6279 otevřených čtecích rámců (ORF).^[6] EPS byl izolován z komunity rhizosféry slunečnice (Helianthus annuus), a byl původně studován pro jeho pohyblivost. Má jeden chromozom (6,65 Mb), obsah G + C 66,48% a identifikováno celkem 6008 genů.^[7] Genomy B4 a TBEA6 byly sekvenovány se specifickým zájmem, aby se lépe porozumělo schopnostem kmenů degradovat merkaptosukcinát, respektive kyselinu 3,3-thiodipropionovou.^[8][9]

Výskyt

Nalezeno všudypřítomně, V. paradoxus byl izolován z nejrůznějších prostředí včetně půdy,^[10][11] rhizosféra mnoha druhů rostlin,^[6][10][12] pití vody,^[13] spodní vody,^[14] sladkovodní železo prosakuje,^[15] ložiska feromanganu v uhličitanových jeskynních systémech,^[16] hlubinné sedimenty,^[17] stříbrná důlní kořist,^[18] drenážní voda na zlato-arsenopyrit,^[19] výluh z gumové pneumatiky^[20] a povrchový sníh.^[21] Zejména V. paradoxus je hojný v mnoha prostředích, která jsou kontaminována buď odpornými organickými sloučeninami nebo těžkými kovy. V. paradoxus se také běžně vyskytuje v komunitách rhizosféry rostlin a je známou bakterií podporující růst rostlin (PGPB). Je to z těchto dvou typů prostředí V. paradoxus byl nejvíce studován.^[4]

Role v životním prostředí

V. paradoxusRozmanité metabolické schopnosti mu umožňují degradovat širokou škálu nevhodných organických znečišťujících látek, včetně 2,4-dinitrotoluenu, alifatických polykarbonátů a polychlorovaných bifenylů. Jeho katabolické i anabolické schopnosti byly navrženy pro biotechnologické použití, jako je neutralizace nebo degradace znečišťujících látek na kontaminovaných místech.^[4]

Role V. paradoxus v rhizosféře kořenů rostlin a v okolní půdě byla zkoumána řada rostlinných druhů s implikovanými mechanismy podporujícími růst, včetně snížení stresu rostlin, zvýšení dostupnosti živin a inhibice růstu rostlinných patogenů; mnoho z těchto mechanismů souvisí s druhovými katabolickými schopnostmi.^[6] V rizosféře rostlin hrachu (Pisum sativum), V. paradoxus Bylo prokázáno, že zvyšuje jak růst, tak výtěžek degradací molekuly ethylenového prekurzoru 1-aminocyklopropan-1-karboxylátu (ACC) za použití secernované ACC deaminázy.^[22] Kmeny V. paradoxus Bylo také identifikováno, že může degradovat N-acyl homoserin-laktony (AHL), mikrobiální signální molekuly podílející se na snímání kvora.^[23] Předpokládá se, že tato schopnost by mohla poskytnout hostitelské rostlině ochranu před patogenní infekcí, s dopadem zhášení kvora na snížení virulence v přítomných patogenních kmenech.^[24]

V. paradoxus podílí se na cyklování mnoha anorganických prvků včetně arsenu,^[25][26] síra,^[10] mangan^[27][28] a prvky vzácných zemin^[29] v řadě půdních, sladkovodních a geologických prostředí. V případě arsenu V. paradoxus Předpokládá se, že oxiduje As (III) na As (V) jako detoxikační mechanismus.^[25] V. paradoxus byl nalezen v řadě skalnatých prostředí, včetně uhličitanových jeskyní, hlubinné hlušiny a hlubinných sedimentů, ale role tohoto organismu v těchto prostředích je do značné míry nezkoumána.^[16][17][18] Tento druh je také tolerantní k velkému počtu těžkých kovů, včetně kadmia,^[30] chrom, kobalt, měď, olovo, rtuť, nikl, stříbro,^[18] zinek^[31] při koncentracích mM.^[32] Navzdory tomu je o fyziologických adaptacích známo jen velmi málo V. paradoxus používá k podpoře této tolerance. Sekvenovaný genom endofytického kmene V. paradoxus S110 poskytuje určité vodítka pro toleranci vůči kovům v organismu identifikací klíčových molekulárních mechanismů při zpracování kovů, jako je komplex arsenu reduktázy ArsRBC, ATPázy transportující kov typu P1 a chemicko-pohybový antiporterový efluxní systém podobný CzcCBA Cupriavidus metallidurans.^[6] Cupriavidus druhy, včetně C. metallidurans, jsou dobře charakterizovány v oblasti interakcí mikrobů a kovů a nacházejí se ve stejném pořadí (Burkholderiales) jako V. paradoxus. Oba druhy C. necator a C. metallidurans (pokud nejsou rozlišeny jako samostatné druhy) byly původně klasifikovány v rodech Alkaligeny spolu s V. paradoxus (Alcaligenes eutrophus a Alicaligenes paradoxus).^[3][33] Tento vztah s jinými druhy odolnými vůči těžkým kovům může částečně pomoci vysvětlit evoluční historii V. paradoxuskovová tolerance.

Pohyblivost a tvorba biofilmu

Přehrát média

Variovorax paradoxus Časosběrné video z rojení EPS, rojení na médiu FW-sukcinát-NH4Cl, pořízeno 18 hodin po naočkování, 2 hodiny, doba mezi snímky, 3 m.^[34]

The V. paradoxus Ukázalo se, že kmen EPS je schopný rojit se na pohyblivost a tvorbu biofilmu.^[34][35] Jamieson et al. prokázat, že změna zdrojů uhlíku a dusíku poskytovaných v rojícím agaru způsobuje změny jak ve velikosti kolonie roje, tak v morfologii.^[34] Studie mutageneze odhalily schopnost rojení V. paradoxus je do značné míry závislý na produkci povrchově aktivní látky, na které se podílí gen, složce pili typu IV a ShkRS dvousložkový systém.^[35] Husté biofilmy z V. paradoxus lze pěstovat v médiu M9 se zdroji uhlíku včetně d-sorbitolu, glukózy, kyseliny jablečné, mannitolu a sacharózy a kasamino kyselin. Předpokládala se výroba exopolysacharidu jako kontrolního faktoru při tvorbě biofilmu. V. paradoxus biofilmy přebírají morfologii plástev, jak je identifikováno u mnoha dalších druhů bakterií tvořících biofilm.^[34]

Reference

externí odkazy

• Typ kmene Variovorax paradoxus ve společnosti BacPotápět - metadatabáze bakteriální rozmanitosti