PL247621B1 - Composition containing siderophores produced by the Pseudomonas H12B strain, method of producing a composition containing siderophores and use of siderophores produced by the Pseudomonas H12B strain - Google Patents
Composition containing siderophores produced by the Pseudomonas H12B strain, method of producing a composition containing siderophores and use of siderophores produced by the Pseudomonas H12B strainInfo
- Publication number
- PL247621B1 PL247621B1 PL442029A PL44202922A PL247621B1 PL 247621 B1 PL247621 B1 PL 247621B1 PL 442029 A PL442029 A PL 442029A PL 44202922 A PL44202922 A PL 44202922A PL 247621 B1 PL247621 B1 PL 247621B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- medium
- soil
- csa
- siderophores
- pseudomonas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N63/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates
- A01N63/20—Bacteria; Substances produced thereby or obtained therefrom
- A01N63/27—Pseudomonas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F11/00—Other organic fertilisers
- C05F11/08—Organic fertilisers containing added bacterial cultures, mycelia or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Virology (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest kompozycja zawierająca syderofory wytwarzane przez szczep Pseudomonas H12B, zdeponowany pod numerem B/00321 w Polskiej Kolekcji Mikroorganizmów Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we Wrocławiu, Polska, przeznaczona do poprawy jakości mikrobiologicznej gleby, zwiększania biodostępności mikro- i makroskładników niezbędnych do prawidłowego wzrostu i rozwoju mikroorganizmów glebowych oraz roślin, zwiększania mobilności metali ciężkich w glebie, przyspieszenia biodegradacji związków ropopochodnych lub promowania kiełkowania roślin uprawnych, sposób wytwarzania kompozycji zawierającej syderofory oraz podłoża do wytwarzania takiej kompozycji.The subject of the application is a composition containing siderophores produced by the Pseudomonas H12B strain, deposited under number B/00321 in the Polish Collection of Microorganisms of the Institute of Immunology and Experimental Therapy of the Polish Academy of Sciences in Wrocław, Poland, intended for improving the microbiological quality of soil, increasing the bioavailability of micro- and macronutrients necessary for the proper growth and development of soil microorganisms and plants, increasing the mobility of heavy metals in soil, accelerating the biodegradation of petroleum compounds or promoting the germination of crop plants, a method for producing a composition containing siderophores and a substrate for producing such a composition.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozycji metabolitów zawierającej syderofory, kompozycja oraz jej zastosowanie.The subject of the invention is a method for producing a metabolite composition containing siderophores, the composition and its use.
STAN TECHNIKISTATE OF THE ART
Żelazo jest pierwiastkiem niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania roślin, zwierząt oraz bakterii. Dzięki swoim właściwościom chemicznym bierze udział w licznych reakcjach utleniania i redukcji kluczowych z punktu widzenia komórki, takich jak np. w transporcie elektronów w łańcuchu oddechowym. Żelazo występuje w skorupie ziemskiej głównie w postaci minerałów zawierających tlenki (magnetyt, hematyt) lub wodorotlenki (getyt) tego metalu. Pomimo powszechnego występowania w środowisku, żelazo (III) ze względu na swoją niską rozpuszczalność nie jest biodostępne. Z tego powodu wiele organizmów wykształciło, w trakcie ewolucji, różne mechanizmy mające na celu umożliwienie pobierania ze środowiska tego kluczowego pierwiastka. Jedną z najbardziej powszechnie występujących strategii zwiększenia biodostępności żelaza przez organizmy jest synteza syderoforów - związków wydajnie chelatujących ten pierwiastek.Iron is an essential element for the proper functioning of plants, animals, and bacteria. Thanks to its chemical properties, it participates in numerous oxidation and reduction reactions crucial for cells, such as electron transport in the respiratory chain. Iron occurs in the Earth's crust primarily in the form of minerals containing oxides (magnetite, hematite) or hydroxides (goethite). Despite its widespread occurrence in the environment, iron(III) is not bioavailable due to its low solubility. For this reason, many organisms have evolved various mechanisms to enable the uptake of this crucial element from the environment. One of the most common strategies for increasing iron bioavailability by organisms is the synthesis of siderophores—compounds that efficiently chelate this element.
Syderofory są grupą związków o niskiej masie cząsteczkowej, charakteryzujących się wysokim powinowactwem do żelaza (III). Cechują się bardzo dużym zróżnicowaniem, zarówno pod kątem struktury, funkcjonalności, jak i pełnionych funkcji biologicznych. Syderofory są produkowane przez bakterie, grzyby czy rośliny w warunkach niedoboru żelaza, a następnie wydzielane do środowiska. W środowisku tworzą kompleksy z jonami żelaza, a powstałe związki kompleksowe są następnie pobierane z powrotem do komórki przy udziale odpowiednich receptorów powierzchniowych. Wysokie powinowactwo syderoforów do żelaza związane jest z obecnością ujemnie naładowanych atomów tlenu. Mogą one funkcjonować jako donory elektronów dla żelaza (III), stanowiącego silny kwas według teorii Lewisa, co pozwala na powstanie związków kompleksowych.Siderophores are a group of low-molecular-weight compounds characterized by a high affinity for iron (III). They are highly diverse in terms of structure, functionality, and biological functions. Siderophores are produced by bacteria, fungi, and plants under iron-deficient conditions and then secreted into the environment. In the environment, they form complexes with iron ions, and the resulting complexes are then taken back into the cell via appropriate surface receptors. The high affinity of siderophores for iron is related to the presence of negatively charged oxygen atoms. They can function as electron donors for iron (III), a strong acid according to Lewis theory, allowing for the formation of complex compounds.
Ze względu na znaczną różnorodność strukturalną i funkcjonalną, syderofory posiadają szczególnie duży potencjał aplikacyjny w różnych dziedzinach biotechnologii. Stanowią one przedmiot wielu badań, mających na celu lepsze poznanie ich biologii i zwiększenie możliwości ich praktycznego zastosowania. Ze względu na wysokie powinowactwo do jonów metali takich jak żelazo, ale także do innych jonów dwu- i trzywartościowych, syderofory mogą być użyteczne w bioremediacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Dzięki powinowactwu syderoforów do różnych jonów możliwe jest chelatowanie metali ciężkich obecnych w glebie oraz skuteczne ekstrahowanie ich z zanieczyszczonych gruntów. Procesy te prowadzone są ex situ, np. na pryzmach remediacyjnych.Due to their significant structural and functional diversity, siderophores have particularly high application potential in various fields of biotechnology. They are the subject of numerous studies aimed at better understanding their biology and increasing the potential for their practical application. Due to their high affinity for metal ions such as iron, as well as other divalent and trivalent ions, siderophores may be useful in the bioremediation of soils contaminated with heavy metals. Thanks to their affinity for various ions, siderophores can chelate heavy metals present in soil and effectively extract them from contaminated soils. These processes are conducted ex situ, for example, in remediation piles.
Syderofory poprzez zwiększenie biodostępności żelaza w glebie, w bezpośredni sposób przyczyniają się do poprawy jakości mikrobiologicznej gleby. Pod wpływem zwiększonej podaży biodostępnego żelaza w glebie, zwiększa się aktywność oraz liczebność mikroorganizmów glebowych. Na poprawę jakości biologicznej gleby mają wpływ nie tylko same syderofory, ale także metabolity współwytwarzane przez mikroorganizmy podczas syntezy syderoforów. Taka kompozycja metabolitów zawierająca syderofory może być aplikowana do gleby i dodatkowo przyczyniać się do poprawy jej jakości mikrobiologicznej. Wśród metabolitów współwytwarzanych podczas syntezy syderoforów, mogą być różnego rodzaju kwasy organiczne, ligandy, krótkołańcuchowe peptydy, alkohole oraz nienasycone kwasy tłuszczowe, które w synergistycznej relacji z syderoforami wspólnie przyczyniają się do zwiększenia liczebności i aktywności mikrobioty glebowej poprawiając jakość mikrobiologiczną gleby. Poprawa jakości mikrobiologicznej gleby (liczebności i aktywności mikroorganizmów) może być także użyteczna w kontekście zwiększania efektywności biodegradacji związków organicznych w zanieczyszczonych glebach (bioremediacja in situ).By increasing the bioavailability of iron in the soil, siderophores directly contribute to improving soil microbiological quality. The increased supply of bioavailable iron in the soil increases the activity and abundance of soil microorganisms. Improving soil biological quality is influenced not only by the siderophores themselves but also by the metabolites co-produced by microorganisms during siderophore synthesis. This metabolite composition containing siderophores can be applied to the soil and further contribute to improving its microbiological quality. Among the metabolites co-produced during siderophore synthesis can be various organic acids, ligands, short-chain peptides, alcohols, and unsaturated fatty acids, which, in a synergistic relationship with siderophores, jointly contribute to increasing the abundance and activity of soil microbiota, improving soil microbiological quality. Improving the microbiological quality of soil (the number and activity of microorganisms) may also be useful in the context of increasing the efficiency of biodegradation of organic compounds in contaminated soils (in situ bioremediation).
Innym potencjalnym zastosowaniem syderoforów może być promowanie wzrostu roślin. W badaniach wykazano, że bakteryjne syderofory wpływają pozytywnie nie tylko na zwiększanie biodostępności żelaza dla mikroorganizmów, które je wytwarzają, ale również przyczyniają się do poprawy zaopatrzenia roślin w żelazo. Zwiększenie podaży żelaza dla roślin (poprzez zwiększenie biodostępności tego pierwiastka) ma kluczowe znaczenie w kontekście prawidłowego przebiegu syntezy chlorofilu. Wykazano m.in., że syderofory produkowane przez bakterie z rodzaju Pseudomonas (piowerdyna) i Streptomyces wpływają pozytywnie na przyrost biomasy roślin, dzięki zwiększonej podaży żelaza. Pod wpływem zwiększonej zawartości żelaza w komórkach roślinnych zwiększa się także aktywność fotosyntetyczna roślin. W związku z tym, obecnie prowadzone są liczne badania nad rozwojem procesów biotechnologicznych, które pozwolą na wykorzystanie aktywności syderoforów jako środka wspomagającego nawożenie roślin.Another potential application of siderophores may be promoting plant growth. Studies have shown that bacterial siderophores not only positively influence the bioavailability of iron for the microorganisms that produce them, but also contribute to improving the iron supply of plants. Increasing the supply of iron to plants (by increasing the bioavailability of this element) is crucial for proper chlorophyll synthesis. It has been shown, for example, that siderophores produced by bacteria of the genera Pseudomonas (pyoverdine) and Streptomyces positively influence plant biomass growth thanks to the increased iron supply. Increased iron content in plant cells also increases plant photosynthetic activity. Therefore, numerous studies are currently underway to develop biotechnological processes that will enable the use of siderophore activity as a means of supporting plant fertilization.
Na wzrost roślin, pozytywnie mogą także wpływać różnego rodzaju metabolity wtórne, produkowane przez mikroorganizmy przy okazji wytwarzania syderoforów. Jak wspomniano powyżej, mogą być to różne związki organiczne o wysokiej bioprzyswajalności zarówno dla mikroorganizmów glebowych, jak i dla roślin. Działanie metabolitów współtowarzyszącym syntezie syderoforów na rośliny może być zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie. Metabolity, takie jak aminokwasy, krótkołańcuchowe peptydy, kwasy organiczne czy witaminy mogą być naturalnymi stymulatorami wzrostu roślin, które w znaczący sposób przyczyniają się do zwiększania ich biomasy i poprawy ich ogólnej kondycji. Kwasy organiczne mogą także dodatkowo zwiększać przyswajalność innych składników odżywczych takich jak np. fosfor. Działanie pośrednie metabolitów współtowarzyszących produkcji syderoforów polega na stymulowaniu wzrostu i aktywności mikrobioty glebowej, która wchodząc w symbiotyczne interakcje z roślinami przyczynia się do poprawy ich wzrostu i/lub zwiększenia odporności na działanie fitopatogenów.Various secondary metabolites produced by microorganisms during siderophore production can also positively impact plant growth. As mentioned above, these can be various organic compounds with high bioavailability for both soil microorganisms and plants. The effects of metabolites accompanying siderophore synthesis on plants can be both direct and indirect. Metabolites such as amino acids, short-chain peptides, organic acids, and vitamins can be natural plant growth stimulants, significantly contributing to increased biomass and improved overall health. Organic acids can also further enhance the availability of other nutrients, such as phosphorus. The indirect effects of metabolites accompanying siderophore production involve stimulating the growth and activity of soil microbiota, which, by entering into symbiotic interactions with plants, contribute to improved growth and/or increased resistance to phytopathogens.
Syderofory bakteryjne wytwarzane są na podłożach mikrobiologicznych zawierających zwykle organiczne źródło węgla oraz organiczne lub nieorganiczne źródło azotu. Podłoże to musi być pozbawione żelaza. Najlepiej przebadanym i najczęściej opisywanym w literaturze jest podłoże GASN, przeznaczone do wytwarzania syderoforów, zawierające glukozę oraz asparaginę jako odpowiednio źródło węgla i azotu. Zawiera ono także sole mineralne. Podłoże to sprzyja stosunkowo wysokiej produkcji syderoforów przez bakterie, jednak wytwarzanie ich na większą skalę (przemysłową) wymaganą w badaniach bioremediacyjnych czy rolniczych jest nieopłacalne ekonomicznie. Dodatkowo, metabolity, w tym syderofory, wytwarzane na podłożu GASN charakteryzują się zwykle neutralnym odczynem pH, które z punktu widzenia wydajności ekstrakcji metali ciężkich z zanieczyszczonych gruntów jest niepożądane. W bioremediacji gruntów zanieczyszczonych metalami ciężkimi odczyn dodawanych metabolitów powinien być kwaśny w celu zwiększenia mobilności metali ciężkich w glebie.Bacterial siderophores are produced in microbiological media typically containing an organic carbon source and an organic or inorganic nitrogen source. This medium must be iron-free. The best-studied and most frequently described medium in the literature is GASN, intended for siderophore production. It contains glucose and asparagine as carbon and nitrogen sources, respectively. It also contains mineral salts. This medium supports relatively high siderophore production by bacteria, but producing them on a larger (industrial) scale, as required in bioremediation or agricultural research, is economically unviable. Furthermore, metabolites, including siderophores, produced in GASN medium are typically characterized by a neutral pH, which is undesirable from the perspective of the efficiency of heavy metal extraction from contaminated soils. In the bioremediation of soils contaminated with heavy metals, the pH of the added metabolites should be acidic to increase the mobility of heavy metals in the soil.
Z punktu widzenia promowania wzrostu roślin za pomocą suplementacji gleby mieszaniną metabolitów bakteryjnych zawierających syderofory, najlepszym odczynem pH takiej hodowli bakteryjnej powinien być odczyn kwaśny lub zasadowy, w zależności od preferencji żywieniowych i środowiskowych roślin. Zróżnicowany odczyn metabolitów dodawanych do gleby wpływa na jej odczyn a to z kolei ma kluczowy wpływ na biodostępność oraz efektywność pobierania makro- i mikroskładników odżywczych przez mikroorganizmy oraz rośliny. Oznacza to, że zakwaszanie lub alkalizacja gleby za pomocą mieszaniny metabolitów zawierających syderofory może przyczyniać się do poprawy jakości odżywiania roślin.From the perspective of promoting plant growth by supplementing soil with a mixture of bacterial metabolites containing siderophores, the optimal pH for such a bacterial culture should be acidic or alkaline, depending on the plants' nutritional and environmental preferences. The varying pH of metabolites added to the soil influences its pH, which in turn has a key impact on the bioavailability and efficiency of macro- and micronutrient uptake by microorganisms and plants. This means that acidifying or alkalizing the soil with a mixture of metabolites containing siderophores can contribute to improved plant nutrition.
Wytwarzanie kompozycji metabolitów zawierającej syderofory o kwaśnym charakterze, produkowanych na podłożu GSA oraz jej zastosowanie w bioremediacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi, zostały ujawnione w polskim zgłoszeniu patentowym nr P.440597.The production of a metabolite composition containing acidic siderophores produced on a GSA substrate and its use in the bioremediation of soils contaminated with heavy metals were disclosed in Polish patent application No. P.440597.
Niniejsze zgłoszenie dotyczy wytwarzania kompozycji metabolitów zawierającej syderofory zarówno o charakterze kwaśnym, jak i alkalicznym na innych podłożach niż GSA, a także możliwości ich zastosowania w (i) bioremediacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi, (ii) poprawie mikrobiologicznej jakości gleby oraz (iii) promowaniu kiełkowania roślin uprawnych. Niniejsze zgłoszenie obejmuje także nowe zastosowanie opisanej już wcześniej kompozycji metabolitów wytwarzanych na podłożu GSA do promowania kiełkowania roślin uprawnych, czego nie ujawniono w zgłoszeniu P.440597 (PL 440597 A1).The present application relates to the production of a metabolite composition containing siderophores of both acidic and alkaline nature on media other than GSA, as well as the possibility of their use in (i) bioremediation of soils contaminated with heavy metals, (ii) improvement of the microbiological quality of soil, and (iii) promotion of crop germination. The present application also covers a new use of the previously described metabolite composition produced on a GSA medium for promoting crop germination, which was not disclosed in application P.440597 (PL 440597 A1).
W niniejszym zgłoszeniu przedstawiono zatem nowy sposób wytwarzania kompozycji metabolitów pochodzenia bakteryjnego, zawierającej syderofory na nowych podłożach mikrobiologicznych zawierających odpowiednie źródła węgla i azotu, które nie zostały ujawnione we wcześniejszym zgłoszeniu P.440597.The present application therefore presents a new method for producing a composition of metabolites of bacterial origin containing siderophores on new microbiological media containing suitable carbon and nitrogen sources, which were not disclosed in the earlier application P.440597.
Szczepem bakteryjnym wykorzystywanym w badaniach przedstawionych w niniejszym ujawnieniu jest Pseudomonas ANT_H12B. Szczep ten był przedmiotem zgłoszenia patentowego nr P.437824 dotyczącego zastosowania ANT_H12B jako czynnika promującego wzrost roślin (kompozycji metabolitów wytwarzanych na podłożu GASN) oraz zgłoszenia patentowego nr P.440597, dotyczącego zastosowania tego szczepu jako producenta syderoforów wykorzystywanych w bioremediacji gruntów zanieczyszczonych metalami ciężkimi (kompozycja metabolitów wytwarzanych na podłożu GSA). Szczep ten został zdeponowany w dniu 30 marca 2021 r. w Polskiej Kolekcji Mikroorganizmów Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we Wrocławiu, Polska pod numerem B/00321.The bacterial strain used in the research presented in this disclosure is Pseudomonas ANT_H12B. This strain was the subject of patent application No. P.437824 concerning the use of ANT_H12B as a plant growth promoting agent (composition of metabolites produced on GASN medium) and patent application No. P.440597 concerning the use of this strain as a producer of siderophores used in the bioremediation of soil contaminated with heavy metals (composition of metabolites produced on GSA medium). This strain was deposited on March 30, 2021, in the Polish Collection of Microorganisms of the Institute of Immunology and Experimental Therapy of the Polish Academy of Sciences in Wrocław, Poland under number B/00321.
ISTOTA WYNALAZKUTHE ESSENCE OF THE INVENTION
Przedmiotem wynalazku jest kompozycja zawierająca syderofory, charakteryzująca się tym, że syderofory są wytwarzane przez szczep Pseudomonas H12B zdeponowany pod numerem B/00321 w Polskiej Kolekcji Mikroorganizmów Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we Wrocławiu, Polska, przeznaczona do:The subject of the invention is a composition containing siderophores, characterized in that the siderophores are produced by the Pseudomonas H12B strain deposited under number B/00321 in the Polish Collection of Microorganisms of the Institute of Immunology and Experimental Therapy of the Polish Academy of Sciences in Wrocław, Poland, intended for:
a) poprawy jakości mikrobiologicznej gleby,a) improving the microbiological quality of the soil,
b) zwiększania biodostępności mikro- i makroskładników niezbędnych do prawidłowego wzrostu i rozwoju mikroorganizmów glebowych oraz roślin, takich jak żelazo i fosfor,b) increasing the bioavailability of micro- and macronutrients necessary for the proper growth and development of soil microorganisms and plants, such as iron and phosphorus,
c) przyspieszenia biodegradacji związków ropopochodnych, użytecznej w procesach oczysz- czania skażonych gruntów lubc) accelerating the biodegradation of petroleum compounds, useful in the processes of cleaning contaminated soils or
d) promowania kiełkowania roślin uprawnych.d) promoting the germination of crop plants.
Kompozycja według wynalazku korzystnie charakteryzuje się tym, że jest uzyskiwana poprzez hodowanie szczepu Pseudomonas H12B na podłożu wybranym spośród GCl, GlSA, CSA lub GlASN i jest dodatkowo przeznaczona do zwiększania mobilności metali ciężkich w glebie, użytecznej w procesach oczyszczania skażonych gruntów, przy czym:The composition according to the invention is preferably characterized in that it is obtained by culturing the Pseudomonas H12B strain on a substrate selected from GCl, GlSA, CSA or GlASN and is additionally intended to increase the mobility of heavy metals in the soil, useful in the processes of cleaning up contaminated land, wherein:
- podłoże GCl posiada następujący skład: glukoza 7 g/l, NH4Cl 1,35 g/l, Na2HPO4 0,96 g/l, KH2PO4 0,44 g/l, MgSO4 x 7H2O 0,2 g/l; pH 7,0;- GCl medium has the following composition: glucose 7 g/l, NH4Cl 1.35 g/l, Na2HPO4 0.96 g/l, KH2PO4 0.44 g/l, MgSO4 x 7H2O 0.2 g/l; pH 7.0;
- podłoże GlSA posiada następujący skład: glicerol 50% 3,5 g/l, (NH4)2SO4 1 g/l, Na2HPO4 ,96 g/l, KH2PO4 0,44 g/l, MgSCUX 7H2O 0,2 g/l; pH 7,0;- GlSA medium has the following composition: glycerol 50% 3.5 g/l, (NH4)2SO4 1 g/l, Na2HPO4 .96 g/l, KH2PO4 0.44 g/l, MgSCUX 7H2O 0.2 g/l; pH 7.0;
- podłoże CSA posiada następujący skład: kwas cytrynowy 4 g/l, (NH4)2SC4 1 g/l, Na2HPC4- CSA medium has the following composition: citric acid 4 g/l, (NH4)2SC4 1 g/l, Na2HPC4
0,96 g/l, KH2PC4 0,44 g/l, MgSc4 x 7H2C 0,2 g/l; pH 7,0;0.96 g/l, KH2PC4 0.44 g/l, MgSc4 x 7H2C 0.2 g/l; pH 7.0;
- podłoże GlASN posiada następujący skład: glicerol 50% 3,5 g/l, L-asparagina 2 g/l, Na2HPC4 0,96 g/l, KH2PC4 0,44 g/l, MgSC4X 7H2C 0,2 g/l; pH 7,0.- GlASN medium has the following composition: glycerol 50% 3.5 g/l, L-asparagine 2 g/l, Na2HPC4 0.96 g/l, KH2PC4 0.44 g/l, MgSC4X 7H2C 0.2 g/l; pH 7.0.
Korzystnie kompozycja według wynalazku charakteryzuje się tym, że jest uzyskiwana poprzez hodowanie szczepu Pseudomonas H12B na podłożu GSA.Preferably, the composition according to the invention is characterized in that it is obtained by culturing the Pseudomonas H12B strain on a GSA medium.
Korzystnie kompozycja według wynalazku charakteryzuje się tym, że poprawa jakości mikrobiologicznej gleby obejmuje wzrost liczebności mikroorganizmów glebowych - bakterii heterotroficznych.Preferably, the composition according to the invention is characterized in that the improvement of the microbiological quality of the soil includes an increase in the number of soil microorganisms - heterotrophic bacteria.
Korzystnie kompozycja według wynalazku charakteryzuje się tym, że poprawa jakości mikrobiologicznej gleby obejmuje wzrost aktywności dehydrogenaz mikroorganizmów glebowych.Preferably, the composition according to the invention is characterized in that the improvement of the microbiological quality of the soil comprises an increase in the activity of dehydrogenases of soil microorganisms.
Korzystnie kompozycja według wynalazku charakteryzuje się tym, że rośliny uprawne wybiera się spośród buraka, grochu i tytoniu.Preferably, the composition according to the invention is characterized in that the crop plants are selected from beet, pea and tobacco.
Innym przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania określonej powyżej kompozycji według wynalazku zawierającej syderofory, obejmujący następujące etapy:Another subject of the invention is a method for preparing the above-defined composition according to the invention containing siderophores, comprising the following steps:
a) otrzymuje się inokulum szczepu bakterii Pseudomonas sp. ANT_H12B, zdeponowanego pod numerem B/00321 w Polskiej Kolekcji Mikroorganizmów Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we Wrocławiu, Polska, na płynnym podłożu pełnym przeznaczonym do namnażania komórek bakteryjnych, korzystnie podłożu LB, prowadząc hodowlę bakterii w temperaturze 20-25°C, aż do uzyskania logarytmicznej fazy wzrostu;a) an inoculum of the Pseudomonas sp. ANT_H12B bacterial strain, deposited under number B/00321 in the Polish Collection of Microorganisms of the Institute of Immunology and Experimental Therapy of the Polish Academy of Sciences in Wrocław, Poland, is obtained on a liquid complete medium intended for the multiplication of bacterial cells, preferably LB medium, cultivating the bacteria at a temperature of 20-25°C until the logarithmic phase of growth is achieved;
b) odwirowuje się hodowlę uzyskaną w etapie a), a następnie zawiesza się biomasę komórek w roztworze soli fizjologicznej, korzystnie odwirowuje się dwukrotnie;b) the culture obtained in step a) is centrifuged and the cell biomass is then suspended in a physiological saline solution, preferably centrifuged twice;
c) zaszczepia się podłoże hodowlane wybrane spośród: GCl, GlSA, CSA lub GlASN, zawiesiną bakterii otrzymaną w punkcie b), korzystnie w ilości dającej początkową gęstość optyczną hodowli 0,06, mierzonej przy długości fali 600 nm;c) inoculating the culture medium selected from: GCl, GlSA, CSA or GlASN with the bacterial suspension obtained in point b), preferably in an amount giving an initial optical density of the culture of 0.06, measured at a wavelength of 600 nm;
d) hodowlę bakteryjną uzyskaną w etapie c) prowadzi się w temperaturze 10-20°C;d) the bacterial culture obtained in step c) is carried out at a temperature of 10-20°C;
e) odwirowuje się uzyskaną w punkcie d) brzeczkę hodowlaną i oddziela się supernatant otrzymując w ten sposób kompozycję zawierającą syderofory;e) the culture broth obtained in point d) is centrifuged and the supernatant is separated, thus obtaining a composition containing siderophores;
przy czym:wherein:
- jako podłoże GCl stosuje się podłoże o składzie: glukoza 7 g/l, NH4Cl 1,35 g/l, Na2HPC4 0,96 g/l, KH2PC4 0,44 g/l, MgSC4 x 7H2C 0,2 g/l; pH 7,0;- as the GCl medium, the following medium is used: glucose 7 g/l, NH4Cl 1.35 g/l, Na2HPC4 0.96 g/l, KH2PC4 0.44 g/l, MgSC4 x 7H2C 0.2 g/l; pH 7.0;
- jako podłoże GlSA stosuje się podłoże o składzie: glicerol 50% 3,5 g/l, (NH4)2SC4 1 g/l,- as a GlSA medium, the following medium is used: glycerol 50% 3.5 g/l, (NH4)2SC4 1 g/l,
Na2HPC4 0,96 g/l, KH2PC4 0,44 g/l, MgSC4 x 7H2C 0,2 g/l; pH 7,0;Na2HPC4 0.96 g/l, KH2PC4 0.44 g/l, MgSC4 x 7H2C 0.2 g/l; pH 7.0;
- jako podłoże CSA stosuje się podłoże o składzie: kwas cytrynowy 4 g/l, (NH4)2SC4 1 g/l,- as a CSA substrate, a medium with the following composition is used: citric acid 4 g/l, (NH4)2SC4 1 g/l,
Na2HPC4 0,96 g/l, KH2PC4 0,44 g/l, MgSC4 x 7H2C 0,2 g/l; pH 7,0;Na2HPC4 0.96 g/l, KH2PC4 0.44 g/l, MgSC4 x 7H2C 0.2 g/l; pH 7.0;
- jako podłoże GlASN stosuje się podłoże o składzie: glicerol 50% 3,5 g/l, L-asparagina 2 g/l, Na2HPC4 0,96 g/l, KH2PC4 0,44 g/l, MgSC4 x 7H2C 0,2 g/l; pH 7,0.- as the GlASN medium, the following medium is used: glycerol 50% 3.5 g/l, L-asparagine 2 g/l, Na2HPC4 0.96 g/l, KH2PC4 0.44 g/l, MgSC4 x 7H2C 0.2 g/l; pH 7.0.
Korzystnie w sposobie według wynalazku hodowlę bakteryjną w etapie d) prowadzi się przez 48-72 godziny.Preferably, in the method according to the invention, the bacterial culturing in step d) is carried out for 48-72 hours.
Korzystnie w sposobie według wynalazku hodowlę bakteryjną w etapie d) prowadzi się z wytrząsaniem przy 120-150 rpm.Preferably, in the method according to the invention, the bacterial culturing in step d) is carried out with shaking at 120-150 rpm.
Korzystnie w sposobie według wynalazku w etapie c) jako podłoże hodowlane do wytwarzania kompozycji zawierającej syderofory o właściwościach zakwaszających stosuje się podłoże GCl lub podłoże GISA.Preferably, in the method according to the invention, in step c) a GCl medium or a GISA medium is used as a culture medium for the production of a composition containing siderophores with acidifying properties.
Korzystnie w sposobie według wynalazku w etapie c) jako podłoże do wytwarzania kompozycji zawierającej syderofory o właściwościach alkalizujących stosuje się podłoże CSA lub podłoże GIASN.Preferably, in the method according to the invention, in step c) a CSA medium or a GIASN medium is used as a medium for preparing the composition containing siderophores with alkalizing properties.
Kolejnym przedmiotem wynalazku jest zastosowanie syderoforów wytwarzanych przez szczep Pseudomonas H12B zdeponowany pod numerem B/00321 w Polskiej Kolekcji Mikroorganizmów Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we Wrocławiu, Polska, do poprawy jakości m ikrobiologicznej gleby, zwiększania biodostępności mikro- i makroskładników niezbędnych do prawidłowego wzrostu i rozwoju mikroorganizmów glebowych oraz roślin, takich jak żelazo i fosfor; przyspieszenia biodegradacji związków ropopochodnych, użytecznej w procesach oczyszczania skażonych gruntów lub promowania kiełkowania roślin uprawnych.Another subject of the invention is the use of siderophores produced by the Pseudomonas H12B strain deposited under number B/00321 in the Polish Collection of Microorganisms of the Institute of Immunology and Experimental Therapy of the Polish Academy of Sciences in Wrocław, Poland, to improve the microbiological quality of soil, increase the bioavailability of micro- and macronutrients necessary for the proper growth and development of soil microorganisms and plants, such as iron and phosphorus; accelerate the biodegradation of petroleum compounds, useful in the processes of cleaning contaminated land or promoting the germination of crop plants.
Podłoże do wytwarzania kompozycji zawierającej syderofory wybiera się spośród następujących:The substrate for preparing the composition containing siderophores is selected from the following:
a. podłoże GCl o składzie: glukoza 7 g/l, NIW 1,35 g/l, Na2HPO4 0,96 g/l, KH2PO4 0,44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0,2 g/l; pH 7,0;a. GCl medium with the following composition: glucose 7 g/l, NIW 1.35 g/l, Na2HPO4 0.96 g/l, KH2PO4 0.44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0.2 g/l; pH 7.0;
b. podłoże GlSA o składzie: glicerol 50% 3,5 g/l, (NH4)2SO4 1 g/l, Na2HPO4 0,96 g/l, KH2PO4 0,44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0,2 g/l; pH 7,0;b. GlSA medium with the following composition: glycerol 50% 3.5 g/l, (NH4)2SO4 1 g/l, Na2HPO4 0.96 g/l, KH2PO4 0.44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0.2 g/l; pH 7.0;
c. podłoże CSA o składzie: kwas cytrynowy 4 g/l, (NH4)2SO4 1 g/l, Na2HPO4 0,96 g/l, KH2PO4 0,44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0,2 g/l; pH 7,0;c. CSA medium with the following composition: citric acid 4 g/l, (NH4)2SO4 1 g/l, Na2HPO4 0.96 g/l, KH2PO4 0.44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0.2 g/l; pH 7.0;
d. podłoże GlASN o składzie: glicerol 50% 3,5 g/l, L-asparagina 2 g/l, Na2HPO4 0,96 g/l,d. GlASN medium with the following composition: glycerol 50% 3.5 g/l, L-asparagine 2 g/l, Na2HPO4 0.96 g/l,
KH2PO4 0,44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0,2 g/l; pH 7,0.KH2PO4 0.44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0.2 g/l; pH 7.0.
Podłożem może być podłoże GCl lub GlSA do wytwarzania kompozycji zawierającej syderofory o właściwościach zakwaszających.The substrate may be a GCl or GlSA substrate for the production of a composition containing siderophores with acidifying properties.
Podłożem może być podłoże CSA lub GlASN do wytwarzania kompozycji zawierającej syderofory o właściwościach alkalizujących.The substrate may be a CSA or GlASN substrate for the preparation of a composition containing siderophores with alkalizing properties.
SZCZEGÓŁOWY OPIS WYNALAZKUDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Twórcy niniejszego wynalazku opracowali nowy sposób wytwarzania kompozycji metabolitów zawierających syderofory, charakteryzujących się różnym odczynem pH w zależności od podanych składników odżywczych w podłożu mikrobiologicznym. Nowy sposób wytwarzania kompozycji metabolitów zawierających syderofory polega na hodowli szczepu Pseudomonas sp. ANT_H12B na podłożach mikrobiologicznych zawierających różne źródła oraz zawartości węgla i azotu, które dotychczas nie zostały ujawniane. Dzięki hodowli mikroorganizmów na podłożach zawierających różne substraty odżywcze, bakterie wytwarzają znaczne zawartości syderoforów oraz innych metabolitów współtowarzyszących, które przyczyniają się do zakwaszania lub alkalizacji podłoża mikrobiologicznego. Wytworzenie kompozycji metabolitów bakteryjnych zawierających syderofory obejmuje następujące etapy:The present inventors have developed a new method for producing metabolite compositions containing siderophores, characterized by varying pH depending on the nutrients provided in the microbiological medium. The new method for producing metabolite compositions containing siderophores involves culturing the Pseudomonas sp. ANT_H12B strain on microbiological media containing various sources and contents of carbon and nitrogen, which have not been previously reported. By culturing the microorganisms on media containing various nutrient substrates, the bacteria produce significant levels of siderophores and other co-metabolites, which contribute to the acidification or alkalization of the microbiological medium. The production of bacterial metabolite compositions containing siderophores involves the following steps:
a) wytworzenie inokulum bakterii Pseudomonas sp. ANT_H12B zdeponowanej jako B/00321 na płynnym podłożu przeznaczonym do namnożenia komórek bakteryjnych i hodowla bakterii w temperaturze 20-25°C, aż do uzyskania logarytmicznej fazy wzrostu.a) preparation of an inoculum of the Pseudomonas sp. ANT_H12B bacterium deposited as B/00321 on a liquid medium intended for the multiplication of bacterial cells and culturing the bacteria at a temperature of 20-25°C until the logarithmic growth phase is achieved.
b) przygotowanie inokulum bakteryjnego poprzez odwirowanie hodowli bakterii, uzyskanym w podłożu przeznaczonym do namnożenia komórek bakteryjnych, a następnie zawieszenie biomasy komórek w roztworze soli fizjologicznej. Ta procedura powinna być wykonana dwukrotnie.b) Preparation of the bacterial inoculum by centrifuging the bacterial culture obtained in a medium intended for bacterial cell multiplication, and then suspending the cell biomass in physiological saline solution. This procedure should be performed twice.
c) zaszczepienie jednego z opracowanych płynnych podłoży uzyskanym i przygotowanym inokulum - podłoży płynnych pozwalających na wytwarzanie metabolitów o właściwościach zakwaszających - podłoże GCl i podłoże GlSA lub podłoży CSA lub GlASN pozwalających na wytwarzanie metabolitów o właściwościach alkalizujących.c) inoculation of one of the developed liquid media with the obtained and prepared inoculum - liquid media allowing the production of metabolites with acidifying properties - GCl medium and GlSA medium or CSA or GlASN media allowing the production of metabolites with alkalizing properties.
d) zaszczepienie jednego z opracowanych podłoży uzyskanym i przygotowanym inokulum bakteryjnym powinno być wykonane w taki sposób, aby początkowa gęstość optyczna hodowli wynosiła 0,06 przy długości fali 600 nm.d) the inoculation of one of the developed media with the obtained and prepared bacterial inoculum should be performed in such a way that the initial optical density of the culture is 0.06 at a wavelength of 600 nm.
e) zaszczepione podłoże do wytwarzania metabolitów, w tym syderoforów o właściwościach zakwaszających lub alkalizujących, stanowi hodowlę bakteryjną, która w celu uzyskania właściwego stężenia metabolitów w tym syderoforów, powinna być prowadzona przez 48-72 godziny, w temperaturze 10-20°C, z wytrząsaniem przy 120-150 rpm.e) the inoculated medium for the production of metabolites, including siderophores with acidifying or alkalizing properties, is a bacterial culture which, in order to obtain the appropriate concentration of metabolites, including siderophores, should be maintained for 48-72 hours at a temperature of 10-20°C, with shaking at 120-150 rpm.
Przedmiotem zgłoszenia są także nowe sposoby zastosowania wytworzonych kompozycji metabolitów, w tym syderoforów, na opracowanych podłożach mikrobiologicznych: GCl, GlSA, CSA i GlASN.The subject of the application also includes new methods of using the produced compositions of metabolites, including siderophores, on the developed microbiological media: GCl, GlSA, CSA and GlASN.
Nowe sposoby zastosowania wytworzonych kompozycji metabolitów, w tym syderoforów, obejmują ich pozytywne działanie w następujących aspektach:New ways of using the produced metabolite compositions, including siderophores, include their positive effects in the following aspects:
a) poprawa jakości mikrobiologicznej glebya) improving the microbiological quality of the soil
b) zwiększenie biodostępności mikro- i makroskładników niezbędnych do prawidłowego wzrostu i rozwoju mikroorganizmów glebowych oraz roślin, takich jak żelazo i fosforb) increasing the bioavailability of micro- and macronutrients necessary for the proper growth and development of soil microorganisms and plants, such as iron and phosphorus
c) zwiększenie mobilności metali ciężkich w glebie, użytecznej w procesach oczyszczania skażonych gruntówc) increasing the mobility of heavy metals in the soil, useful in the processes of cleaning up contaminated land
d) przyspieszenie biodegradacji związków ropopochodnych, użytecznej w procesach oczyszczania skażonych gruntówd) acceleration of biodegradation of petroleum compounds, useful in the processes of cleaning contaminated land
e) promowanie kiełkowania roślin uprawnych.e) promoting the germination of crop plants.
Przedmiotem zgłoszenia jest także nowe zastosowanie opisanej we wcześniejszym zgłoszeniu P.440597 kompozycji metabolitów bakteryjnych, w tym syderoforów, wytwarzanych przez szczep Pseudomonas sp. ANT_H12B na podłożu GSA. Nowe zastosowanie obejmuje:The subject of the application is also a new use of the composition of bacterial metabolites, including siderophores, produced by the Pseudomonas sp. ANT_H12B strain on a GSA medium, described in the earlier application P.440597. The new use includes:
a) poprawę jakości mikrobiologicznej glebya) improving the microbiological quality of the soil
b) zwiększenie biodostępności mikro- i makroskładników niezbędnych do prawidłowego wzrostu i rozwoju mikroorganizmów glebowych oraz roślin, takich jak żelazo i fosfor,b) increasing the bioavailability of micro- and macronutrients necessary for the proper growth and development of soil microorganisms and plants, such as iron and phosphorus,
c) przyspieszenie biodegradacji związków ropopochodnych, użytecznej w procesach oczyszczania skażonych gruntówc) acceleration of biodegradation of petroleum compounds, useful in the processes of cleaning contaminated land
d) promowanie kiełkowania roślin uprawnych.d) promoting the germination of crop plants.
Uzyskane metabolity, w tym syderofory wytworzone na podłożach GCl, GISA, CSA, GlASN lub GSA mogą być suplementowane do różnych rodzajów gleb i wykazywać różne pozytywne działania:The obtained metabolites, including siderophores produced on GCl, GISA, CSA, GlASN or GSA substrates, can be supplemented to different types of soils and show various positive effects:
a) w przypadku suplementacji gleb rolniczych, następuje mobilizacja związków odżywczych takich jak Fe i P, dzięki czemu zwiększa się ich biodostępność dla mikroorganizmów i roślin,a) in the case of agricultural soil supplementation, nutrient compounds such as Fe and P are mobilized, which increases their bioavailability for microorganisms and plants,
b) w przypadku suplementacji gleb rolniczych, dzięki zwiększeniu biodostępności Fe i P następuje stymulacja liczebności i aktywności mikroorganizmów glebowych, co może mieć pozytywny wpływ na wzrost i rozwój roślin uprawnych,b) in the case of agricultural soil supplementation, the increased bioavailability of Fe and P stimulates the number and activity of soil microorganisms, which may have a positive impact on the growth and development of crop plants,
c) w przypadku suplementacji gleb zanieczyszczonych związkami ropopochodnymi, zwiększenie liczebności mikroorganizmów glebowych przyczynia się do zwiększenia efektywności biodegradacji tych związków, co także może być użyteczne w procesach bioremediacji takich gleb.c) in the case of supplementation of soils contaminated with petroleum compounds, increasing the number of soil microorganisms contributes to the increased efficiency of biodegradation of these compounds, which may also be useful in the bioremediation processes of such soils.
Dodatkowo, metabolity, w tym syderofory wytworzone na podłożach GCl, GlSA, CSA lub GlASN mogą być suplementowane do gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi, dzięki czemu następuje zwiększenie mobilności metali ciężkich takich jak Cu, Zn oraz Ni, co może być użyteczne w procesach bioremediacji takich gleb.Additionally, metabolites, including siderophores produced on GCl, GlSA, CSA or GlASN substrates, can be supplemented to soils contaminated with heavy metals, which increases the mobility of heavy metals such as Cu, Zn and Ni, which may be useful in the bioremediation processes of such soils.
Wytworzona kompozycja metabolitów, w tym syderoforów, może także znaleźć zastosowanie w promowaniu kiełkowania oraz wzrostu roślin uprawnych. Na podstawie uzyskanych danych wykazano, że wytworzone na podłożach GCl, GlSA, CSA, GlASN lub GSA metabolity, w tym syderofory, przyczyniają się do zwiększania efektywności kiełkowania roślin uprawnych takich jak np. groch czy burak.The resulting metabolite composition, including siderophores, may also be useful in promoting germination and growth of crop plants. The data obtained demonstrate that metabolites produced on GCl, GlSA, CSA, GlASN, or GSA media, including siderophores, contribute to increased germination efficiency in crop plants such as peas and beets.
Jeśli nie wskazano inaczej, w poniższych przykładach stosowano standardowe materiały i metody znane specjaliście w dziedzinie lub postępowano zgodnie z zaleceniami producentów dla podanych materiałów i metod.Unless otherwise indicated, the following examples use standard materials and methods known to one of ordinary skill in the art or follow the manufacturers' recommendations for the materials and methods provided.
Przykład 1. Wytwarzanie metabolitów, w tym syderoforów, o odczynie kwaśnym i zasadowym na podłożach GCl, GlSA, GlASN i CSA przez szczep Pseudomonas H12BExample 1. Production of acidic and basic metabolites, including siderophores, on GCl, GlSA, GlASN and CSA media by Pseudomonas H12B strain
A. Hodowla na podłożu GASNA. Cultivation on GASN medium
Wytwarzane w warunkach deficytu żelaza przez szczep Pseudomonas H12B syderofory mogą stanowić przyjazne środowisko, biologiczny środek do bioremediacji gruntów i promocji wzrostu roślin. Szczep Pseudomonas H12B rośnie na podłożach pełnych, takich jak LB (Luria Bertani), jednakże ze względu na obecność żelaza w ich składzie syderofory nie są wytwarzane. Z tego względu hodowano szczep na znanym, przeznaczonym do wytwarzania syderoforów (brak żelaza) podłożu płynnym GASN o składzie: glukoza 7 g/l, asparagina 2 g/l, Na2HPO4 0,96 g/l, KH2PO4 0,44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0,2 g/l [Bultreys A., Gheysen I. 2000]. Standardowa procedura produkcji syderoforów obejmowała w pierwszym etapie przygotowanie inokulum bakteryjnego. W tym celu zaszczepiano płynne podłoże LB (50 ml) kolonią szczepu Pseudomonas H12B pobraną z szalki zawierającej czystą kulturę. Hodowlę w LB prowadzono przez około 12-24 godzin w temperaturze pokojowej (18-25°C) z wytrząsaniem (okołoSiderophores produced by the Pseudomonas H12B strain under iron-deficient conditions can provide a friendly environment, a biological agent for soil bioremediation, and plant growth promotion. The Pseudomonas H12B strain grows on complete media such as LB (Luria Bertani), however, due to the presence of iron in their composition, siderophores are not produced. Therefore, the strain was cultured on a well-known liquid medium, GASN, intended for siderophore production (iron-deficient), with the following composition: glucose 7 g/l, asparagine 2 g/l, Na2HPO4 0.96 g/l, KH2PO4 0.44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0.2 g/l [Bultreys A., Gheysen I. 2000]. The standard procedure for siderophore production first included the preparation of a bacterial inoculum. For this purpose, liquid LB medium (50 ml) was inoculated with a colony of Pseudomonas H12B strain taken from a plate containing a pure culture. Cultivation in LB was carried out for about 12-24 hours at room temperature (18-25°C) with shaking (approx.
150 rpm), aż do osiągnięcia logarytmicznej fazy wzrostu mikroorganizmów. Następnie uzyskana hodowla była dwukrotnie odwirowywana (8000 rpm, 5 minut), a powstały osad po zlaniu supernatantu zawieszano w roztworze soli fizjologicznej (0,85% NaCl), celem usunięcia pozostałości żelaza z pochodzących z pełnego podłoża LB. Właściwą hodowlę wytwarzającą syderofory przygotowywano poprzez zaszczepienie 200 ml odpowiednich podłoży (pozbawionych żelaza), np. GASN, inokulum otrzymanym zgodnie z opisaną procedurą. Ilość inokulum była dobierana w taki sposób, żeby uzyskać wartość początkowej gęstości optycznej hodowli OD600nm = 0,06, co odpowiadało około 106 JTK/ml. Hodowle prowadzono przez 5 dni w kolbach szklanych, z natlenianiem przez wytrząsanie (150 rpm) w temperaturze 10°C. Każdego dnia hodowli pobierano próbkę, w której oznaczano pH, liczebność mikroorganizmów (JTK/ml) oraz stężenie syderoforów za pomocą spektrofotometrycznej metody z odczynnikiem CAS ([2] Arora, N. K., & Verma, 2017). Jako kontrole chemiczną wykorzystywano jałowe podłoża do produkcji syderoforów. Po zakończeniu hodowli uzyskaną brzeczkę hodowlaną odwirowywano, a końcowy produkt stanowił oddzielony od biomasy supernatant, zawierający bakteryjne metabolity, w tym syderofory. Zastosowanie podłoża GASN pozwoliło na uzyskanie wysokiej produkcji syderoforów (stężenie ~450 μM), jednakże pH uzyskanego roztworu metabolitów znajdowało się blisko neutralnego poziomu (~7,3). Dla zwiększenia efektywności stosowania syderoforów zarówno w bioremediacji, jak i rolnictwie, korzystna byłaby możliwość otrzymywania roztworu o szerszym zakresie pH, zarówno kwaśnych, jak i alkalicznych.150 rpm) until the logarithmic growth phase of the microorganisms was reached. Then, the obtained culture was centrifuged twice (8000 rpm, 5 minutes), and the resulting pellet, after decanting the supernatant, was suspended in physiological saline (0.85% NaCl) to remove residual iron from the complete LB medium. The actual siderophore-producing culture was prepared by inoculating 200 ml of appropriate media (iron-free), e.g., GASN, with the inoculum prepared according to the described procedure. The amount of inoculum was selected to obtain an initial optical density of the culture OD600nm = 0.06, which corresponds to approximately 106 CFU/ml. The cultures were grown for 5 days in glass flasks, with oxygenation by shaking (150 rpm) at 10°C. Each day of cultivation, a sample was collected and the pH, microbial count (CFU/ml), and siderophore concentration were determined using a spectrophotometric method with a CAS reagent ([2] Arora, NK, & Verma, 2017). Sterile media for siderophore production were used as chemical controls. After cultivation, the resulting culture broth was centrifuged, and the final product was the supernatant separated from the biomass, containing bacterial metabolites, including siderophores. The use of GASN medium allowed for high siderophore production (concentration ~450 μM), however, the pH of the obtained metabolite solution was close to neutral (~7.3). To increase the effectiveness of siderophore use in both bioremediation and agriculture, it would be beneficial to be able to obtain a solution with a wider pH range, both acidic and alkaline.
B. Opracowanie podłoży hodowlanych GCl, GlSA, CSA i GlASN oraz sposobu hodowli do wytwarzania metabolitów zawierających syderofory o odczynie kwaśnym i zasadowymB. Development of GCl, GlSA, CSA and GlASN culture media and a culture method for the production of metabolites containing acidic and alkaline siderophores
W celu uzyskania kompozycji metabolitów, w tym syderoforów o zróżnicowanym odczynie pH przeprowadzono badania nad opracowaniem składu podłoży do ich produkcji. Przetestowano różne źródła węgla i azotu, mając na celu uzyskanie wysokiej efektywności produkcji syderoforów przez szczep Pseudomonas H12B (na poziomie co najmniej zbliżonym do GASN) przy różnych wartościach końcowego pH brzeczki hodowlanej. Wszystkie badania przeprowadzono zgodnie z opisaną w punkcie A. procedurą, zmieniając stosowane podłoże. W wyniku przeprowadzonych badań udało się wytypować cztery składy podłoży, podzielonych na dwie grupy:To obtain metabolite compositions, including siderophores, at varying pH levels, studies were conducted to develop media compositions for their production. Various carbon and nitrogen sources were tested, with the goal of achieving high siderophore production efficiency by the Pseudomonas H12B strain (at least similar to GASN) at varying final pH values of the culture broth. All studies were conducted according to the procedure described in section A, varying the media used. As a result of the studies, four media compositions were identified, divided into two groups:
(i) podłoża o właściwościach zakwaszających:(i) substrates with acidifying properties:
GCl: glukoza 7 g/l (jako źródło C), NH4Cl 1,35 g/l (jako źródło N), Na2HPO4 0,96 g/l, KH2PO4 0,44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0,2 g/l. pH podłoża po przygotowaniu wynosiło 7,0, i było regulowane za pomocą 0,1 M NaOH i 0,1 M HCl.GCl: glucose 7 g/l (as C source), NH4Cl 1.35 g/l (as N source), Na2HPO4 0.96 g/l, KH2PO4 0.44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0.2 g/l. The pH of the medium after preparation was 7.0, and was adjusted with 0.1 M NaOH and 0.1 M HCl.
GlSA: glicerol 50% 3,5 g/l (jako źródło C), (NH4)2SO4 1 g/l (jako źródło N), Na2HPO4 0,96 g/l, KH2PO4 0,44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0,2 g/l. pH podłoża po przygotowaniu wynosiło 7,0, i było regulowane za pomocą 0,1 M NaOH i 0,1 M HCl.GlSA: glycerol 50% 3.5 g/l (as C source), (NH4)2SO4 1 g/l (as N source), Na2HPO4 0.96 g/l, KH2PO4 0.44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0.2 g/l. The pH of the medium after preparation was 7.0, and was adjusted with 0.1 M NaOH and 0.1 M HCl.
(ii) podłoża o właściwościach alkalizujących:(ii) substrates with alkalizing properties:
CSA: kwas cytrynowy 4 g/l (jako źródło C), (NH4)2SO4 1 g/l (jako źródło N), Na2HPO4 0,96 g/l, KH2PO4 0,44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0,2 g/l. pH podłoża po przygotowaniu wynosiło 7,0, i było regulowane za pomocą 0,1 M NaOH i 0,1 M HCl.CSA: citric acid 4 g/l (as C source), (NH4)2SO4 1 g/l (as N source), Na2HPO4 0.96 g/l, KH2PO4 0.44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0.2 g/l. The pH of the medium after preparation was 7.0, and was adjusted with 0.1 M NaOH and 0.1 M HCl.
GlASN: glicerol 50% 3,5 g/l (jako źródło C), L-asparagina 2 g/l (jako źródło N), Na2HPO4 0,96 g/l, KH2PO4 0,44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0,2 g/l. pH podłoża po przygotowaniu wynosiło 7,0, i było regulowane za pomocą 0,1 M NaOH i 0,1 M HCl.GlASN: glycerol 50% 3.5 g/l (as C source), L-asparagine 2 g/l (as N source), Na2HPO4 0.96 g/l, KH2PO4 0.44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0.2 g/l. The pH of the medium after preparation was 7.0, and it was adjusted with 0.1 M NaOH and 0.1 M HCl.
W przykładach wykorzystywano również podłoże GSA, którego skład ujawniono w zgłoszeniu P.440597.The examples also used a GSA substrate, the composition of which was disclosed in application P.440597.
GSA: glukoza 7 g/l (jako źródło C), (NH4)2SO4 1 g/l (jako źródło N), Na2HPO4 0,96 g/l, KH2PO4 0,44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0,2 g/l. pH podłoża po przygotowaniu wynosiło 7,0, i było regulowane za pomocą 0,1 M NaOH i 0,1 M HCl.GSA: glucose 7 g/l (as C source), (NH4)2SO4 1 g/l (as N source), Na2HPO4 0.96 g/l, KH2PO4 0.44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0.2 g/l. The pH of the medium after preparation was 7.0, and it was adjusted with 0.1 M NaOH and 0.1 M HCl.
C. Porównanie produkcji metabolitów prowadzonych na różnych podłożach, uzyskiwanej produkcji syderoforów i odczynu uzyskanego roztworuC. Comparison of metabolite production on different media, siderophore production and pH of the obtained solution
W prezentowanym przykładzie porównano produkcję syderoforów i pH uzyskanego roztworu metabolitów bakteryjnych produkowanych przez szczep Pseudomonas H12B na podłożu GASN, GSA o składzie glukoza 7 g/l, (NH4)2SO4 1 g/l, Na2HPO4 0,96 g/l, KH2PO4 0,44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0,2 g/l (zgłoszenie patentowe P.440597) i nowo opracowanych podłożach GCl, GlSA, CSA i GlASN. Eksperymenty przeprowadzono zgodnie z procedurą opisaną w punkcie A. Uzyskane wyniki przedstawiono w Tabeli 1.In the presented example, the production of siderophores and the pH of the obtained solution of bacterial metabolites produced by the Pseudomonas H12B strain on GASN medium, GSA with the composition of glucose 7 g/l, (NH4)2SO4 1 g/l, Na2HPO4 0.96 g/l, KH2PO4 0.44 g/l, MgSO4 χ 7H2O 0.2 g/l (patent application P.440597) and the newly developed GCl, GlSA, CSA and GlASN media were compared. The experiments were carried out according to the procedure described in point A. The obtained results are presented in Table 1.
PL 247621 Β1PL 247621 Β1
Tabela 1Table 1
Zmiana pH hodowli bakteryjnej oraz zmiana stężenia syderoforów [μΜ] w trakcie hodowli szczepu Pseudomonas H12B oraz w końcowo uzyskanych po odwirowaniu metabolitach na podłożu GASN (M-GASN), GSA („M-GSA”), GCI (M-GCI), GISA (M-GISA), CSA (M-CSA) i GIASN (M-GIASN) oraz samych podłożach GASN (K-GASN), GSA („K-GSA”), GCI (K-GCI), GISA (K-GISA), CSA (K-CSA) i GIASN (K-GIASN)Change in pH of bacterial culture and change in siderophore concentration [μM] during cultivation of Pseudomonas H12B strain and in metabolites finally obtained after centrifugation on GASN (M-GASN), GSA ("M-GSA"), GCI (M-GCI), GISA (M-GISA), CSA (M-CSA) and GIASN (M-GIASN) media as well as on GASN (K-GASN), GSA ("K-GSA"), GCI (K-GCI), GISA (K-GISA), CSA (K-CSA) and GIASN (K-GIASN) media alone
Uzyskane wyniki pokazały, że wszystkie nowo opracowane podłoża przeznaczone do produkcji syderoforów pozwalają na wydajną produkcję tych metabolitów przez szczep Pseudomonas H12B na zbliżonym poziomie, mieszczącym się w zakresie 300-600 μΜ. W przypadku podłoża GCl zaobserwowano produkcję syderoforów wyższą niż z zastosowaniem podłoża GASN o ponad 20%, natomiast w przypadku pozostałych podłoży ta produkcja była niższa o około 20%. Niemniej wykazane różnice nie są znaczne, z punktu widzenia potencjalnych zastosowań. Wykazano również, że do uzyskania wysokiego stężenia syderoforów (powyżej 100 μM) konieczna jest co najmniej dwudniowa hodowla, korzystniej trwająca 3-4 dni. Dalsze wydłużanie czasu hodowli nie wpływa na zwiększoną produkcję metabolitów. Pomiędzy badanymi podłożami zaobserwowano zróżnicowany odczyn hodowli i uzyskanego końcowego roztworu metabolitów. Hodowla szczepu Pseudomonas H12B na podłożu GASN skutkowała produkcją roztworu metabolitów o neutralnym pH (~7,3). Podłoża GCl, GSA i GlSA pozwoliły na produkcję syderoforów w roztworze o charakterze kwaśnym (pH poniżej 5), natomiast podłoża CSA i GlASN pozwoliły na otrzymanie roztworu syderoforów o charakterze alkalicznym (pH powyżej 8). W wielu zastosowaniach metabolitów zarówno w rolnictwie, jak i w bioremediacji, odczyn stosowanego roztworu ma istotny wpływ na efektywność stosowanej metody. Z tego względu możliwość uzyskiwania syderoforów w roztworach o zróżnicowanym pH stanowi istotną zaletę proponowanego rozwiązania.The obtained results showed that all newly developed media intended for siderophore production allowed for efficient production of these metabolites by the Pseudomonas H12B strain at similar levels, ranging from 300 to 600 μM. GCl medium produced siderophores over 20% higher than GASN medium, while the remaining media produced approximately 20% lower production. However, these differences are not significant from the perspective of potential applications. It was also demonstrated that achieving high siderophore concentrations (above 100 μM) requires at least a two-day culture, preferably 3-4 days. Further extension of the culture time did not increase metabolite production. Differences in the pH of the culture and the final metabolite solution were observed between the media tested. Cultivation of Pseudomonas H12B strain on GASN medium resulted in the production of metabolite solutions with a neutral pH (~7.3). GCl, GSA, and GlSA media allowed for the production of siderophores in acidic solutions (pH below 5), while CSA and GlASN media allowed for the production of alkaline siderophore solutions (pH above 8). In many applications of metabolites, both in agriculture and bioremediation, the pH of the solution used has a significant impact on the effectiveness of the method. Therefore, the ability to obtain siderophores in solutions with varying pH is a significant advantage of the proposed solution.
Przykład 2. Zwiększenie biodostępności żelaza w glebie za pomocą metabolitów powstałych w wyniku prowadzenia hodowli szczepu Pseudomonas H12B na podłożach GCl, GlSA i CSA, GlASN i GSAExample 2. Increasing the bioavailability of iron in soil using metabolites produced by culturing the Pseudomonas H12B strain on GCl, GlSA and CSA, GlASN and GSA media
Prezentowany przykład dotyczy wpływu metabolitów wyprodukowanych przez szczep Pseudomonas H12B na podłożach hodowlanych GCl, GlSA, GlASN, CSA i GSA na zwiększenie biodostępności żelaza w glebie. Hodowla Pseudomonas sp. H12B na wymienionych podłożach oraz przygotowanie metabolitów zostało przeprowadzone tak jak w Przykładzie 1. Zbadano wpływ na biodostępność żelaza za pomocą:The presented example concerns the effect of metabolites produced by the Pseudomonas H12B strain on GCl, GlSA, GlASN, CSA, and GSA culture media on increasing iron bioavailability in soil. Cultivation of Pseudomonas sp. H12B on these media and preparation of metabolites were performed as in Example 1. The effect on iron bioavailability was examined using:
(i) metabolitów bakteryjnych wyprodukowanych na podłożach GCl („M-GCL”), GlSA („M-GlSA”), CSA („M-CSA”), GlASN („M-GlASN”) oraz GSA („M-GSA”) (ii) jałowych podłoży GCl („K-GCl”), GlSA („K-GlSA”), CSA („K-CSA”), GlASN („K-GlASN”) oraz GSA („K-GSA”) jako kontroli chemicznych (iii) wody destylowanej jako dodatkowej kontroli („K-W”)(i) bacterial metabolites produced on GCl ("M-GCL"), GlSA ("M-GlSA"), CSA ("M-CSA"), GlASN ("M-GlASN") and GSA ("M-GSA") media (ii) sterile GCl ("K-GCl"), GlSA ("K-GlSA"), CSA ("K-CSA"), GlASN ("K-GlASN") and GSA ("K-GSA") media as chemical controls (iii) distilled water as an additional control ("K-W")
Działanie metabolitów przebadano na glebie środowiskowej pochodzenia rolniczego. 200 g powietrznie suchej gleby przesiano przez sito (średnica oczka 2 mm) i umieszczono w pojemniku PCV, a następnie dodawano do niej 20 ml odpowiednich metabolitów/kontroli (w stosunku 10 : 1, (wag./obj.)). Dla każdego wariantu przygotowano trzy powtórzenia. Mieszaninę uzupełniano wodą destylowaną w ilości niezbędnej do uzyskania wilgotności gleby na poziomie 40% maksymalnej pojemności wodnej i przemieszano ręcznie. Pojemniki umieszczono w szafie termicznej ustawionej na temperaturę 25°C. Eksperyment prowadzono przez 14 dni, utrzymując stałą wilgotność próbek gleby za pomocą wody destylowanej. Próbki gleby pobrano po uruchomieniu eksperymentu, 7 dnia i 14 dnia. W celu oznaczenia biodostępności żelaza w glebie, 5 g wysuszonej próbki gruntu poddawano ekstrakcji w 10 ml roztworu ekstrakcyjnego (0,005 M DTPA, 0,01 M chlorku wapnia, 0,1 M trietyloaminy, pH 7,3) przez 2 godziny, a następnie filtrowano przez bibułę filtracyjną. W uzyskanych płynach poekstrakcyjnych oznaczono stężenie żelaza za pomocą metody płomieniowej atomowej spektrometrii absorpcyjnej (FA-AAS - Flame Atomizer - Atomic Absorption Spectroscopy) z wykorzystaniem spektrometru Thermo Fisher ICE 3300. Na podstawie tych danych obliczono ilość biodostępnego żelaza w próbce (mg/kg gruntu). Dla każdego wariantu obliczono procentową zmianę biodostępności żelaza w 7 i 14 dniu eksperymentu (obliczono różnicę ilości biodostępnego żelaza (mg/kg) pomiędzy 7 lub 14 dniem a początkiem eksperymentu, a następnie obliczono jaki procent początkowej ilości biodostępnego żelaza stanowi ta różnica). Uzyskane wyniki przedstawiono w Tabeli 2.The effect of metabolites was tested in environmental soil of agricultural origin. 200 g of air-dried soil was sieved through a 2 mm mesh and placed in a PVC container, followed by the addition of 20 ml of the appropriate metabolites/control (10:1 (w/v)). Three replicates were prepared for each treatment. The mixture was supplemented with distilled water to obtain soil moisture of 40% of maximum water holding capacity and mixed by hand. The containers were placed in a thermal cabinet set at 25°C. The experiment was conducted for 14 days, with constant soil moisture maintained using distilled water. Soil samples were collected after the experiment was initiated, on day 7 and day 14. To determine the bioavailability of iron in soil, 5 g of dried soil sample was extracted in 10 ml of extraction solution (0.005 M DTPA, 0.01 M calcium chloride, 0.1 M triethylamine, pH 7.3) for 2 hours and then filtered through filter paper. Iron concentration in the resulting post-extraction fluids was determined by flame atomic absorption spectrometry (FA-AAS) using a Thermo Fisher ICE 3300 spectrometer. Based on these data, the amount of bioavailable iron in the sample (mg/kg soil) was calculated. For each variant, the percentage change in iron bioavailability was calculated on days 7 and 14 of the experiment (the difference in the amount of bioavailable iron (mg/kg) between day 7 or 14 and the beginning of the experiment was calculated, and then the percentage of the initial amount of bioavailable iron was calculated). The results are presented in Table 2.
PL 247621 Β1PL 247621 Β1
Tabela 2Table 2
Zmiana biodostępności żelaza w badanej glebie w wyniku dodawania roztworu metabolitów wyprodukowanych na podłożu GCI (‘,M-GCI”), GISA („M-GISA”), CSA („M-CSA”), GIASN („M-GIASN”) i GSA („M-GSA”) oraz samych podłoży GCI („K-GCI”), GISA („K-GISA”), CSA („K-CSA”), GIASN („K-GIASN”) i GSA („K-GSA”), a także samej wody („K-W”). W kolumnie „TO [mg/kg]” i T14 [mg/kg]” przedstawiono ilość biodostępnego żelaza w glebie na początku (TO) i na końcu eksperymentu (T14), a w kolumnie „T14 [%]” przedstawiono procentową zmianę biodostępności żelaza w trakcie trwania eksperymentu.Change in iron bioavailability in the tested soil as a result of adding a solution of metabolites produced on GCI (‘,M-GCI’), GISA (‘M-GISA’), CSA (‘M-CSA’), GIASN (‘M-GIASN’) and GSA (‘M-GSA’) media and on GCI (‘K-GCI’), GISA (‘K-GISA’), CSA (‘K-CSA’), GIASN (‘K-GIASN’) and GSA (‘K-GSA’) media alone, as well as on water alone (‘K-W’). The “TO [mg/kg]” and T14 [mg/kg]” columns present the amount of bioavailable iron in the soil at the beginning (TO) and at the end of the experiment (T14), and the “T14 [%]” column presents the percentage change in iron bioavailability during the experiment.
Zastosowanie roztworu metabolitów zawierających syderofory miało pozytywny wpływ na zwiększenie biodostępności żelaza w badanej glebie rolniczej, która wzrosła o ponad 30% w stosunku do początkowej wartości. Wzrost ten był istotnie większy niż w przypadku stosowania kontroli w postaci jałowego podłoża oraz samej wody. Biodostępność żelaza została zwiększona przy zastosowaniu preparatów zarówno o charakterze kwaśnym (M-GCI, M-GSA i M-GISA) oraz o charakterze zasadowym (M-CSA, M-GIASN), co świadczy o tym, że wszystkie nowoopracowane podłoża, tj. GCI, GISA, GIASN i CSA niezależnie od ich charakteru chemicznego oraz podłoże GSA o charakterze kwaśnym, pozwalają na produkcję roztworu metabolitów wpływających na mobilizację i zwiększenie biodostępności żelaza.The use of a metabolite solution containing siderophores had a positive effect on increasing iron bioavailability in the tested agricultural soil, which increased by over 30% compared to the initial value. This increase was significantly greater than when using the sterile medium control and water alone. Iron bioavailability was increased using both acidic (M-GCI, M-GSA, and M-GISA) and alkaline (M-CSA, M-GIASN) preparations, demonstrating that all newly developed media, i.e., GCI, GISA, GIASN, and CSA, regardless of their chemical nature, as well as the acidic GSA medium, enable the production of a metabolite solution that influences iron mobilization and increases iron bioavailability.
Przykład 3. Zwiększenie biodostępności fosforu w glebie za pomocą metabolitów powstałych w wyniku prowadzenia hodowli szczepu Pseudomonas H12B na podłożach GCI, GISA, CSA, GIASN i GSAExample 3. Increasing the bioavailability of phosphorus in soil using metabolites produced by culturing the Pseudomonas H12B strain on GCI, GISA, CSA, GIASN and GSA media
Niniejszy przykład dotyczy wpływu metabolitów wyprodukowanych przez szczep Pseudomonas H12B na podłożach hodowlanych GCI, GISA, GIASN, CSA i GSA na zwiększenie biodostępności fosforu w glebie. Hodowla Pseudomonas sp. H12B na wymienionych podłożach oraz przygotowanie metabolitów zostało przeprowadzone tak jak w Przykładzie 1. Zbadano wpływ na biodostępność fosforu za pomocą:This example examines the effect of metabolites produced by the Pseudomonas H12B strain on GCI, GISA, GIASN, CSA, and GSA culture media on increasing phosphorus bioavailability in soil. Cultivation of Pseudomonas sp. H12B on these media and preparation of metabolites were performed as in Example 1. The effect on phosphorus bioavailability was examined using:
(i) metabolitów bakteryjnych wyprodukowanych na podłożach GCI („M-GCL”), GISA („M-GISA”), CSA („M-CSA”), GIASN („M-GIASN”) oraz GSA („M-GSA”) (ii) jałowych podłoży GCI („K-GCI”), GISA („K-GISA”), CSA („K-CSA”), GIASN („K-GIASN”) oraz GSA („K-GSA”) jako kontroli chemicznych (iii) wody destylowanej jako dodatkowej kontroli („K-W”).(i) bacterial metabolites produced on GCI ("M-GCL"), GISA ("M-GISA"), CSA ("M-CSA"), GIASN ("M-GIASN") and GSA ("M-GSA") media (ii) sterile GCI ("K-GCI"), GISA ("K-GISA"), CSA ("K-CSA"), GIASN ("K-GIASN") and GSA ("K-GSA") media as chemical controls (iii) distilled water as an additional control ("K-W").
PL 247621 Β1PL 247621 Β1
Działanie metabolitów przebadano na glebie środowiskowej pochodzenia rolniczego analogicznie jak w Przykładzie 2, z różnicą dotyczącą sposobu oznaczania zawartości fosforu w próbce, które przeprowadzono metodą fotometryczną. W tym celu wykorzystano zestawy probówkowe NANOCOLOR (Macherey-Nagel), a pomiarów dokonano w fotometrze Pf-12 Plus (Macherey-Nagel). Uzyskane wyniki przedstawiono w Tabeli 3.Metabolite activity was tested in environmental soil of agricultural origin similarly to Example 2, with the difference being the method of determining phosphorus content in the sample, which was performed photometrically. NANOCOLOR tube kits (Macherey-Nagel) were used for this purpose, and measurements were taken with a Pf-12 Plus photometer (Macherey-Nagel). The results are presented in Table 3.
Tabela 3Table 3
Zmiana biodostępności fosforu w badanej glebie w wyniku dodawania roztworu metabolitów wyprodukowanych na podłożu GCI („M-GCI”), GISA („M-GISA”), i CSA („M-CSA”), GIASN („M-GIASN”) i GSA („M-GSA”) oraz samych podłoży GCI („K-GCI”), GISA („K-GISA”), CSA („K-CSA”), GIASN („K-GIASN”) i GSA („K-GSA”), a także samej wody („K-W”). W kolumnach „TO [mg/kg]” i „T14 [mg/kg]” przedstawiono ilość biodostępnego fosforu w glebie na początku (TO) i na końcu eksperymentu (T14), a w kolumnie „T14 [%]” przedstawiono procentową zmianę biodostępności fosforu w trakcie trwania eksperymentuChange in phosphorus bioavailability in the tested soil as a result of adding a solution of metabolites produced on GCI ("M-GCI"), GISA ("M-GISA"), and CSA ("M-CSA"), GIASN ("M-GIASN") and GSA ("M-GSA") media, and on GCI ("K-GCI"), GISA ("K-GISA"), CSA ("K-CSA"), GIASN ("K-GIASN") and GSA ("K-GSA") media alone, as well as water alone ("K-W"). The columns "TO [mg/kg]" and "T14 [mg/kg]" present the amount of bioavailable phosphorus in the soil at the beginning (TO) and at the end of the experiment (T14), and the column "T14 [%]" presents the percentage change in phosphorus bioavailability during the experiment.
Podobnie jak w przypadku biodostępności żelaza, zastosowanie roztworu metabolitów zawierających syderofory miało pozytywny wpływ na zwiększenie biodostępności fosforu w badanej glebie rolniczej. Wzrost ten wynosił około 20-30% i był istotnie większy niż w przypadku stosowania kontroli w postaci jałowego podłoża oraz samej wody. Biodostępność fosforu została zwiększona również przy zastosowaniu preparatów zarówno o charakterze kwaśnym (M-GCI, M-GSA i M-GISA), jak i charakterze zasadowym (M-CSA i M-GIASN). Wyniki otrzymane w Przykładzie 2 i 3 świadczą o tym, że wszystkie nowo opracowane podłoża, tj. GCI, GISA, GIASN i CSA, niezależnie od ich charakteru chemicznego oraz podłoże GSA o charakterze kwaśnym, pozwalają na produkcję roztworu metabolitów wpływających na mobilizację żelaza i fosforu, co pozwala na poprawienie jakości chemicznej gleby.As with iron bioavailability, the use of a metabolite solution containing siderophores had a positive effect on increasing phosphorus bioavailability in the tested agricultural soil. This increase was approximately 20-30% and was significantly greater than the control of sterile medium and water alone. Phosphorus bioavailability was also increased with both acidic (M-GCI, M-GSA, and M-GISA) and alkaline (M-CSA and M-GIASN) formulations. The results obtained in Examples 2 and 3 demonstrate that all newly developed substrates, i.e., GCI, GISA, GIASN, and CSA, regardless of their chemical nature, as well as the acidic GSA medium, enable the production of a metabolite solution that influences iron and phosphorus mobilization, thus improving soil chemical quality.
Przykład 4. Zwiększanie mobilności metali ciężkich w zanieczyszczonych gruntach przemysłowych za pomocą metabolitów powstałych w wyniku prowadzenia hodowli szczepu Pseudomonas H12B na podłożach GCI, GISA, GIASN i CSAExample 4. Increasing the mobility of heavy metals in contaminated industrial soils using metabolites produced by culturing the Pseudomonas H12B strain on GCI, GISA, GIASN and CSA media
W prezentowanym przykładzie pokazany został wpływ metabolitów produkowanych przez szczep Pseudomonas H12B na podłożach hodowlanych GCI, GISA, GIASN i CSA na zwiększenie mobilności zanieczyszczeń metalami ciężkimi (cynkiem, miedzią i niklem) w gruntach. W tym przykładzie celowo pominięto podłoże GSA, którego wytwarzanie i zastosowanie w zakresie bioremediacji metali ciężkichThe presented example demonstrates the effect of metabolites produced by the Pseudomonas H12B strain on GCI, GISA, GIASN, and CSA culture media on increasing the mobility of heavy metal contaminants (zinc, copper, and nickel) in soil. This example intentionally omitted the GSA medium, whose production and use in heavy metal bioremediation
PL 247621 Β1 jest przedmiotem zgłoszenia patentowego P.440597. Hodowla Pseudomonas sp. H12B na wymienionych podłożach oraz przygotowanie metabolitów zostało przeprowadzone tak jak w Przykładzie 1. Zbadano wpływ na mobilność metali ciężkich za pomocą:PL 247621 Β1 is the subject of patent application P.440597. The cultivation of Pseudomonas sp. H12B on the above-mentioned media and the preparation of metabolites were carried out as in Example 1. The effect on the mobility of heavy metals was examined using:
(i) metabolitów bakteryjnych wyprodukowanych na podłożach GCI („M-GCI”), GISA („M-GISA”), GIASN („M-GIASN”) i CSA („M-CSA”) (ii) jałowych podłoży GCI („K-GCI”), GISA („K-GISA”), GIASN („K-GIASN”) i CSA („K-CSA”) jako kontroli chemicznych (iii) wody destylowanej jako dodatkowej kontroli („K-W”).(i) bacterial metabolites produced on GCI ("M-GCI"), GISA ("M-GISA"), GIASN ("M-GIASN") and CSA ("M-CSA") media (ii) sterile GCI ("K-GCI"), GISA ("K-GISA"), GIASN ("K-GIASN") and CSA ("K-CSA") media as chemical controls (iii) distilled water as an additional control ("K-W").
Działanie metabolitów oraz oznaczenie mobilności pierwiastków przebadano na zanieczyszczonym metalami ciężkimi gruncie przemysłowym analogicznie jak w Przykładzie 2. Uzyskane wyniki przedstawiono w Tabeli 4.The activity of metabolites and the determination of the mobility of elements were tested on industrial soil contaminated with heavy metals in the same way as in Example 2. The obtained results are presented in Table 4.
Tabela 4Table 4
Zmiana mobilności cynku, miedzi i niklu w badanym gruncie w wyniku dodawania roztworu metabolitów wyprodukowanych na podłożu GCI („M-GCL”), GISA („M-GISA”), GIASN („M-GIASN”) i CSA („M-CSA”) oraz samych podłoży GCI („K-GCI”), GISA („K-GISA”), GIASN („K-GIASN”) i CSA („K-CSA”), a także samej wody („K-W”). W kolumnach „TO [mg/kg]” i „T14 [mg/kg]” przedstawiono ilość biodostępnego pierwiastka w gruncie na początku (TO) i na końcu eksperymentu (T14), a w kolumnach „T14[%]” przedstawiono procentową zmianę biodostępności danego pierwiastka w trakcie trwania eksperymentuChange in the mobility of zinc, copper, and nickel in the tested soil as a result of adding a solution of metabolites produced on GCI ("M-GCL"), GISA ("M-GISA"), GIASN ("M-GIASN"), and CSA ("M-CSA") substrates, as well as on GCI ("K-GCI"), GISA ("K-GISA"), GIASN ("K-GIASN"), and CSA ("K-CSA") substrates alone, and also on water alone ("K-W"). The columns "TO [mg/kg]" and "T14 [mg/kg]" present the amount of bioavailable element in the soil at the beginning (TO) and at the end of the experiment (T14), while the columns "T14 [%]" present the percentage change in the bioavailability of a given element during the experiment.
Mobilność metali ciężkich w gruncie została zwiększona dzięki aplikacji roztworów metabolitów zawierających syderofory. Wzrost mobilności był istotnie większy w przypadku zastosowania wszystkich preparatów niż w przypadku wszystkich wariantów kontrolnych. W przypadku zastosowania roztworu o charakterze kwaśnym (M-GCI i M-GISA) zaobserwowano największy wzrost mobilności pierwiastków, który wynosił ponad 30% dla wszystkich badanych metali. Roztwory metabolitów o charakterze zasadowym (M-CSA i M-GIASN) zwiększały mobilność metali w nieco mniejszym zakresie (22-25%). Różnica ta może wynikać z kwaśnego odczynu preparatów M-GCI i M-GISA, co dodatkowo zwiększa rozpuszczalność metali takich jak cynk, miedź czy nikiel. Wyniki te pokazują potencjał zastosowania do remediacji zanieczyszczonych gruntów zarówno zasadowych, jak i kwaśnych roztworów metabolitów wyprodukowanych na nowo opracowanych podłożach.The mobility of heavy metals in soil was increased by the application of metabolite solutions containing siderophores. The increase in mobility was significantly greater for all preparations than for all control variants. The acidic solution (M-GCI and M-GISA) showed the greatest increase in elemental mobility, exceeding 30% for all metals tested. Alkaline metabolite solutions (M-CSA and M-GIASN) increased metal mobility to a slightly lesser extent (22-25%). This difference may be due to the acidic pH of the M-GCI and M-GISA preparations, which further increases the solubility of metals such as zinc, copper, and nickel. These results demonstrate the potential of using both alkaline and acidic metabolite solutions produced on newly developed substrates for the remediation of contaminated soils.
Przykład 5. Poprawa jakości biologicznej gleby poprzez zwiększenie liczebności i aktywności mikroorganizmów za pomocą metabolitów powstałych w wyniku prowadzenia hodowli szczepu Pseudomonas H12B na podłożach GCl, GlSA i CSA, GlASN i GSAExample 5. Improving the biological quality of soil by increasing the number and activity of microorganisms using metabolites obtained by culturing the Pseudomonas H12B strain on GCl, GlSA and CSA, GlASN and GSA media
Prezentowany przykład dotyczy wpływu metabolitów produkowanych przez szczep Pseudomonas H12B na podłożach hodowlanych GCl, GISA, GlASN, CSA i GSA na zwiększenie (a) liczebności i (b) aktywności mikroorganizmów glebowych - aktywności dehydrogenaz. Hodowla Pseudomonas sp. H12B na wymienionych podłożach oraz przygotowanie metabolitów zostało przeprowadzone tak jak w Przykładzie 1.The presented example concerns the effect of metabolites produced by the Pseudomonas H12B strain on GCl, GISA, GlASN, CSA, and GSA culture media on increasing (a) the abundance and (b) the activity of soil microorganisms – dehydrogenase activity. Cultivation of Pseudomonas sp. H12B on these media and preparation of metabolites were performed as in Example 1.
W eksperymencie zbadano:The experiment examined:
(a) wpływ na liczebność mikroorganizmów glebowych (heterotrofów) za pomocą:(a) influence on the number of soil microorganisms (heterotrophs) by means of:
(i) metabolitów bakteryjnych wyprodukowanych na podłożach GCl („M-GCL”), GlSA („M-GlSA”), GlASN („M-GlASN”), GSA („M-GSA”) i CSA („M-CSA”) (ii) jałowych podłoży GCl („K-GCl”), GlSA („K-GlSA”), GlASN („K-GlASN”), GSA („K-GSA”) i CSA („K-CSA”) jako kontroli chemicznych (iii) wody destylowanej jako dodatkowej kontroli („W”).(i) bacterial metabolites produced on GCl (‘M-GCL’), GlSA (‘M-GlSA’), GlASN (‘M-GlASN’), GSA (‘M-GSA’) and CSA (‘M-CSA’) media (ii) sterile GCl (‘K-GCl’), GlSA (‘K-GlSA’), GlASN (‘K-GlASN’), GSA (‘K-GSA’) and CSA (‘K-CSA’) media as chemical controls (iii) distilled water as an additional control (‘W’).
Działanie metabolitów przetestowano na środowiskowej glebie pochodzenia rolniczego i zanieczyszczonym metalami ciężkimi i związkami organicznymi gruncie przemysłowym. Warunki prowadzenia eksperymentu były analogiczne jak w Przykładzie 2. Liczebność mikroorganizmów we wszystkich wariantach oznaczano w próbkach pobranych na początku, a następnie 3, 5, 7, 10, 12 i 14 dnia eksperymentu. Zastosowano metodę wysiewów rozcieńczeń ekstraktu glebowego na szalki ze stałym podłożem LB. 1 g pobranej próbki gruntu umieszczano w szklanej kolbie i dodawano do niej 10 ml roztworu soli fizjologicznej (0,85% NaCl) i wytrząsano (150 rpm) przez 24 godziny. Następnego dnia z otrzymanego ekstraktu glebowego przygotowywano rozcieńczenia i wysiewano na szalki ze stałym podłożem LB. Po 2-dniowej inkubacji w temperaturze pokojowej zliczano wyrosłe kolonie i obliczano liczebność mikroorganizmów heterotroficznych, wyrażoną jako JTK/ml. Uzyskane wyniki przedstawiono w Tabeli 5.The activity of metabolites was tested in environmental agricultural soil and industrial soil contaminated with heavy metals and organic compounds. Experimental conditions were analogous to those in Example 2. The number of microorganisms in all variants was determined in samples collected at the beginning and then on days 3, 5, 7, 10, 12, and 14 of the experiment. The method used was to plate dilutions of the soil extract onto plates with solid LB medium. 1 g of the collected soil sample was placed in a glass flask, and 10 ml of physiological saline (0.85% NaCl) was added and shaken (150 rpm) for 24 hours. The next day, dilutions were prepared from the obtained soil extract and plated onto plates with solid LB medium. After 2 days of incubation at room temperature, the grown colonies were counted and the number of heterotrophic microorganisms was calculated, expressed as CFU/ml. The results are presented in Table 5.
(b) wpływ na aktywność mikroorganizmów glebowych (aktywność dehydrogenaz) za pomocą:(b) influence on the activity of soil microorganisms (dehydrogenase activity) by means of:
(i) metabolitów bakteryjnych wyprodukowanych na podłożach GCl („M-GCL”), GlSA („M-GlSA”), GlASN („M-GlASN”), GSA („M-GSA”) i CSA („M-CSA”) (ii) jałowych podłoży GCl („K-GCl”), GlSA („K-GlSA”), GlASN („K-GlASN”), GSA („K-GSA”) i CSA („K-CSA”) jako kontroli chemicznych (iii) wody destylowanej jako dodatkowej kontroli („W”).(i) bacterial metabolites produced on GCl (‘M-GCL’), GlSA (‘M-GlSA’), GlASN (‘M-GlASN’), GSA (‘M-GSA’) and CSA (‘M-CSA’) media (ii) sterile GCl (‘K-GCl’), GlSA (‘K-GlSA’), GlASN (‘K-GlASN’), GSA (‘K-GSA’) and CSA (‘K-CSA’) media as chemical controls (iii) distilled water as an additional control (‘W’).
Działanie metabolitów przetestowano na środowiskowej glebie pochodzenia rolniczego i zanieczyszczonym metalami ciężkimi i związkami organicznymi gruncie przemysłowym. Warunki prowadzenia eksperymentu były analogiczne jak w Przykładzie 2. Aktywność dehydrogenaz oznaczono za pomocą metody z zastosowaniem chlorku 2-(4-jodofenylo)-3-(4-nitrofenylo)-5-fenylotetrazolu (INT). Próbkę gruntu (0,5 g) umieszczono w probówce, a następnie dodano do niej 2 ml 0,2% roztworu INT, po czym inkubowano w ciemności z wytrząsaniem przez 2 godziny. Po tym czasie dodano 4 ml roztworu ekstrakcyjnego (DMF : etanol 1 : 1 (obj./obj.)) i inkubowano próbki przez kolejną godzinę w ciemności z wytrząsaniem. Po zakończeniu inkubacji próbki odwirowywano (2 minuty / 8000 rpm), po czym mierzono absorbancję supernatantu w spektrofotometrze przy długości fal 464 nm. Pomiarów dokonywano na początku i na końcu eksperymentu (po 14 dniach). Uzyskane wyniki przedstawiono w Tabeli 5.The activity of metabolites was tested on environmental agricultural soil and industrial soil contaminated with heavy metals and organic compounds. Experimental conditions were analogous to those in Example 2. Dehydrogenase activity was determined using the 2-(4-iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-phenyltetrazolium chloride (INT) method. A soil sample (0.5 g) was placed in a test tube, and 2 ml of 0.2% INT solution was added. The sample was incubated in the dark with shaking for 2 hours. After this time, 4 ml of extraction solution (DMF : ethanol 1 : 1 (v/v)) was added, and the samples were incubated for another hour in the dark with shaking. After incubation, the samples were centrifuged (2 minutes/8000 rpm), and the absorbance of the supernatant was measured in a spectrophotometer at 464 nm. Measurements were taken at the beginning and end of the experiment (after 14 days). The results are presented in Table 5.
PL 247621 Β1PL 247621 Β1
Tabela 5Table 5
Zmiana liczebności mikroorganizmów heterotroficznych w badanej glebie rolniczej i gruncie przemysłowym w wyniku dodawania roztworu metabolitów wyprodukowanych na podłożu GCI („M-GCI”), GISA („M-GISA”), GIASN („M-GIASN”), GSA („M-GSA”) i CSA („M-CSA”) oraz samych podłoży GCI („K-GCI”), GISA („M-GISA”), GIASN („K-GIASN”), GSA („K-GSA”) i CSA („K-CSA”), a także samej wody („K-W”). W kolejnych kolumnach przedstawiono liczebność na początku eksperymentu oraz po 3, 5, 7, 10, 12 i 14 dniachChange in the number of heterotrophic microorganisms in the tested agricultural soil and industrial soil as a result of adding a solution of metabolites produced on GCI ("M-GCI"), GISA ("M-GISA"), GIASN ("M-GIASN"), GSA ("M-GSA") and CSA ("M-CSA") media, as well as on GCI ("K-GCI"), GISA ("M-GISA"), GIASN ("K-GIASN"), GSA ("K-GSA") and CSA ("K-CSA") media alone, and also on water alone ("K-W"). The following columns present the number at the beginning of the experiment and after 3, 5, 7, 10, 12 and 14 days
PL 247621 Β1PL 247621 Β1
Tabela 6Table 6
Zmiana aktywności dehydrogenaz w badanej glebie rolniczej i gruncie przemysłowym w wyniku dodawania roztworu metabolitów wyprodukowanych na podłożu GCI („M-GCI”), GISA („M-GISA”), GIASN („M-GIASN”), GSA („M-GSA”) i CSA („M-CSA”) oraz samych podłoży GCI („K-GCI”), GISA („M-GISA”), GIASN („K-GIASN”), GSA („K-GSA”) i CSA („K-CSA”), a także samej wody („K-W”).Change in the activity of dehydrogenases in the tested agricultural soil and industrial soil as a result of adding a solution of metabolites produced on the GCI ("M-GCI"), GISA ("M-GISA"), GIASN ("M-GIASN"), GSA ("M-GSA") and CSA ("M-CSA") media and on the GCI ("K-GCI"), GISA ("M-GISA"), GIASN ("K-GIASN"), GSA ("K-GSA") and CSA ("K-CSA") media alone, as well as water alone ("K-W").
W kolejnych kolumnach przedstawiono aktywność dehydrogenaz na początku eksperymentu, po 14 dniach oraz procentową zmianę aktywności dehydrogenazThe following columns show the dehydrogenase activity at the beginning of the experiment, after 14 days and the percentage change in dehydrogenase activity.
Zarówno w wyniku aplikacji metabolitów, jak i jałowych podłoży zaobserwowano wzrost liczebności mikroorganizmów w stosunku do wariantu kontrolnego z wodą. Jest to związane z dostarczeniem w obydwu przypadkach substancji odżywczych, które mogą być wykorzystywane przez mikroorganizmy do wzrostu. Jednakże, w przypadku zastosowania metabolitów dynamika przyrostu populacji bakteryjnej była większa w każdym wariancie i oznaczona liczba mikroorganizmów była większa o 40-50% w stosunku do jałowych podłoży, we wszystkich badanych wariantach i glebach/gruntach.Both the metabolite and sterile media application resulted in an increase in the number of microorganisms compared to the water control. This is due to the provision of nutrients that can be used by microorganisms for growth. However, the metabolite application resulted in a higher bacterial population growth rate in each treatment, and the determined number of microorganisms was 40-50% higher compared to the sterile media in all treatments and soils/grounds tested.
Aktywność dehydrogenaz została zwiększona w wyniku suplementacji gruntu zarówno jałowymi podłożami jak i metabolitami bakteryjnymi. Jednakże, zastosowanie metabolitów zarówno o odczynie kwaśnym (M-GCl, M-GlSA i M-GSA), jak i zasadowym (M-CSA, M-GlASN) pozwoliło na znaczne zwiększenie aktywności dehydrogenaz, niż w analogicznych wariantach kontrolnych. W glebie rolniczej zastosowanie wszystkich metabolitów wpływało na zwiększenie aktywności dehydrogenaz o 8-10% w stosunku do wariantu kontrolnego. Dla gruntu przemysłowego w przypadku większości podłoży zaobserwowano wzrost aktywności dehydrogenaz o ponad 20% w stosunku wariantu kontrolnego, natomiast w przypadku podłoża M-CSA różnica względem wariantu kontrolnego wynosiła 8,5% na korzyść zastosowania metabolitów.Dehydrogenase activity was increased by supplementing the soil with both sterile media and bacterial metabolites. However, the use of both acidic (M-GCl, M-GlSA, and M-GSA) and alkaline (M-CSA, M-GlASN) metabolites significantly increased dehydrogenase activity compared to the corresponding control variants. In agricultural soil, the use of all metabolites increased dehydrogenase activity by 8-10% compared to the control variant. For industrial soil, most substrates showed an increase in dehydrogenase activity of over 20% compared to the control variant, while in the case of the M-CSA substrate, the difference compared to the control variant was 8.5%, favoring the use of metabolites.
Wyniki wskazują, że zastosowanie nowo opracowanych podłoży (zarówno o odczynie kwaśnym, jak i zasadowym) oraz podłoża GSA o charakterze kwaśnym stanowi istotny czynnik stymulujący autochtoniczną mikrobiotę glebową w kontekście gleb rolniczych i zanieczyszczonych gruntów przemysłowych, zwiększając zarówno jej liczebność, jak i aktywność.The results indicate that the use of newly developed substrates (both acidic and alkaline) and acidic GSA substrate is a significant factor stimulating the autochthonous soil microbiota in the context of agricultural soils and contaminated industrial lands, increasing both its abundance and activity.
Przykład 6. Zwiększenie wydajności kiełkowania nasion buraka, grochu i tytoniu za pomocą metabolitów powstałych w wyniku prowadzenia hodowli szczepu Pseudomonas H12B na podłożach GCl, GlSA, GlASN, CSA i GSAExample 6. Increasing the germination efficiency of beet, pea and tobacco seeds using metabolites obtained by culturing the Pseudomonas H12B strain on GCl, GlSA, GlASN, CSA and GSA media
W prezentowanym przykładzie zbadany został wpływ roztworu metabolitów wyprodukowanych na podłożach GCl, GlSA, GlASN, CSA i GSA na kiełkowanie nasion buraka, grochu i tytoniu. Hodowla Pseudomonas sp. H12B na podłożach GCl, GlSA, GlASN i CSA oraz przygotowanie metabolitów zostało przeprowadzone tak jak w Przykładzie 1. Hodowla Pseudomonas sp. H12B na podłożu GSA oraz przygotowanie metabolitów zostało przeprowadzone tak jak opisano w zgłoszeniu patentowym nr P.440597. Zbadano wpływ na liczebność mikroorganizmów glebowych za pomocą:In the presented example, the effect of metabolite solutions produced on GCl, GlSA, GlASN, CSA, and GSA media on the germination of beet, pea, and tobacco seeds was examined. Pseudomonas sp. H12B was cultured on GCl, GlSA, GlASN, and CSA media and metabolite preparation was performed as in Example 1. Pseudomonas sp. H12B was cultured on GSA media and metabolite preparation was performed as described in patent application no. P.440597. The effect on the number of soil microorganisms was examined using:
(i) metabolitów bakteryjnych wyprodukowanych na podłożach GCl („M-GCL”), GlSA („M-GlSA”), GlASN („M-GlASN”), GSA („M-GSA”) i CSA („M-CSA”). Metabolity do testów kiełkowania rozcieńczono dziesięciokrotnie, a następnie połączono w stosunku 1 : 1 (obj./obj.) z pożywką dla roślin (KNOPP - 3 mM Ca(NO3)2, 1,5 mM KNO3, 1,2 mM MgSO4, 1,1 mM KH2PO4, 0,1 mM C10H12N2O8FeNa, 5 μM CuSO4, 2 μM MnSO4 χ 5 H2O, 2 μM ZnSO4 χ 7 H2O, 15 nM (NH4)6Mo7O2 χ 4 H2O) (ii) pożywki dla roślin - KNOPP wymieszanej z wodą w stosunku 1 : 1 (obj./obj.) („Kontrola”)(i) bacterial metabolites produced on GCl ("M-GCL"), GlSA ("M-GlSA"), GlASN ("M-GlASN"), GSA ("M-GSA") and CSA ("M-CSA") substrates. Metabolites for germination tests were diluted tenfold and then combined in a 1 : 1 (v/v) ratio with plant medium (KNOPP - 3 mM Ca(NO3)2, 1.5 mM KNO3, 1.2 mM MgSO4, 1.1 mM KH2PO4, 0.1 mM C10H12N2O8FeNa, 5 μM CuSO4, 2 μM MnSO4 χ 5 H2O, 2 μM ZnSO4 χ 7 H2O, 15 nM (NH4)6Mo7O2 χ 4 H2O) (ii) plant medium - KNOPP mixed with water in a 1 : 1 (v/v) ratio ("Control")
W szklanych szalkach (średnia 200 mm) umieszczano warstwę ligniny o wysokości 2 cm. Nasączano ją za pomocą 125 ml odpowiedniego dla danego wariantu roztworu metabolitów/kontrolą. Następnie umieszczano na warstwie ligniny krążek bibuły filtracyjnej o średnicy 18 cm. Nasiona kondycjonowano, mocząc je przez 30 minut w 100 ml dziesięciokrotnie rozcieńczonego roztworu odpowiednich metabolitów. Po tym czasie zlewano nadmiar płynu i umieszczano 100 nasion danego gatunku na bibule filtracyjnej umieszczonej w szalce. Nasiona inkubowano w ciemności przez 5 dni w temperaturze 20°C. Każdego dnia eksperymentu zliczano ilość kiełkujących nasion w każdym z wariantów. Wyniki przedstawiono w Tabeli 7.A 2-cm-high layer of lignin was placed in glass dishes (200 mm diameter). It was soaked with 125 ml of the metabolite/control solution appropriate for the given variant. An 18-cm-diameter filter paper disc was then placed on the lignin layer. Seeds were conditioned by soaking them for 30 minutes in 100 ml of a tenfold diluted solution of the appropriate metabolites. After this time, the excess liquid was poured off, and 100 seeds of a given species were placed on the filter paper placed in the dish. The seeds were incubated in the dark for 5 days at 20°C. The number of germinating seeds in each variant was counted on each day of the experiment. The results are presented in Table 7.
PL 247621 Β1PL 247621 Β1
Tabela 7Table 7
Liczba kiełkujących nasion buraka, grochu i tytoniu w wyniku kondycjonowania nasion roztworami metabolitów wyprodukowanych na podłożu GCI („M-GCI”), GISA („M-GISA”), CSA („M-CSA”), GSA („M-GSA”) i GIASN („M-GIASN) oraz kondycjonowania w samym podłożu Knopp („Kontrola”). W kolejnych kolumnach przedstawiono liczbę kiełkujących nasion na początku eksperymentu i po 1,2, 3, 4, 5, 6 dniach eksperymentuNumber of germinating beet, pea, and tobacco seeds after priming seeds with metabolite solutions produced on GCI ("M-GCI"), GISA ("M-GISA"), CSA ("M-CSA"), GSA ("M-GSA"), and GIASN ("M-GIASN") medium, as well as priming in Knopp medium alone ("Control"). The following columns present the number of germinating seeds at the beginning of the experiment and after 1, 2, 3, 4, 5, and 6 days of the experiment.
Zastosowanie metabolitów wyprodukowanych na nowo opracowanych podłożach GCl, GISA, CSA i GIASN oraz na podłożu GSA wpływało na przyspieszenie tempa kiełkowania wszystkich badanych nasion w porównaniu do kontroli z pożywką Knopp. W przypadku grochu pierwsze nasiona rozpoczynały proces kiełkowania dzień wcześniej niż w wariancie kontrolnym. W przypadku nasion buraka zaobserwowano większą liczbę kiełkujących nasion w eksperymencie niż w wariancie kontrolnym. W przypadku nasion tytoniu zaobserwowano większą szybkość kiełkowania nasion w eksperymencie niż w wariancie kontrolnym. Wyniki wskazują na pozytywny wpływ badanych metabolitów na tempo i efektywność kiełkowania, niezależnie od wyjściowego pH wyprodukowanych metabolitów. Badania wskazują również na brak efektu toksycznego metabolitów na rośliny.The use of metabolites produced in the newly developed GCl, GISA, CSA, and GIASN media, as well as in GSA medium, accelerated the germination rate of all tested seeds compared to the Knopp control. In the case of pea, the first seeds began germinating one day earlier than in the control. In the case of beet seeds, a higher number of germinating seeds was observed in the experiment than in the control. In the case of tobacco seeds, a higher seed germination rate was observed in the experiment than in the control. The results indicate a positive effect of the tested metabolites on the rate and efficiency of germination, regardless of the initial pH of the metabolites produced. The studies also indicate a lack of toxic effects of the metabolites on plants.
Przykład 7. Zwiększenie efektywności remediacji gleb zanieczyszczonych związkami organicznymi za pomocą metabolitów powstałych w wyniku prowadzenia hodowli szczepu Pseudomonas H12B na podłożach GCl, GISA, GlASN, CSA i GSAExample 7. Increasing the efficiency of remediation of soils contaminated with organic compounds using metabolites produced by culturing the Pseudomonas H12B strain on GCl, GISA, GlASN, CSA and GSA media
W prezentowanym przykładzie wykorzystano wyniki uzyskane w Przykładzie 5.The presented example uses the results obtained in Example 5.
Efektywność mikrobiologicznej bioremediacji gruntów zanieczyszczonych związkami organicznymi jest bezpośrednio i pozytywnie związana z liczebnością oraz aktywnością mikrobioty glebowej. Odpowiednia stymulacja mikroorganizmów, np. na drodze suplementacji gruntu, wpływa na zwiększenie liczebności autochtonicznych bakterii, co skutkuje zwiększeniem tempa biodegradacji związków organicznych, które stanowią źródła ważnych biopierwiastków, np. węgla. Zwiększone tempo biodegradacji znajduje odzwierciedlenie w aktywności dehydrogenaz, ponieważ są to enzymy istotne w rozkładzie związków organicznych. Tak jak to pokazano w Przykładzie 5, suplementacja zanieczyszczonych gruntów przemysłowych metabolitami wyprodukowanymi na podłożach GCl, GlSA, GlASN, CSA i GSA wpływa zarówno na zwiększenie liczebności mikroorganizmów w gruntach, jak również stymuluje ich aktywność. Z tego względu metabolity mogą zostać zastosowane w różnych zabiegach bioremediacyjnych jako środek wspomagający efektywną biodegradację zanieczyszczeń organicznych w glebie.The effectiveness of microbial bioremediation of soils contaminated with organic compounds is directly and positively related to the abundance and activity of soil microbiota. Appropriate stimulation of microorganisms, for example, through soil supplementation, increases the abundance of indigenous bacteria, which results in an increased rate of biodegradation of organic compounds, which are sources of important bioelements, such as carbon. This increased biodegradation rate is reflected in the activity of dehydrogenases, as these enzymes are essential for the decomposition of organic compounds. As shown in Example 5, supplementation of contaminated industrial soils with metabolites produced on GCl, GlSA, GlASN, CSA, and GSA substrates both increases the abundance of microorganisms in the soil and stimulates their activity. Therefore, metabolites can be used in various bioremediation treatments to support the effective biodegradation of organic pollutants in soil.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL442029A PL247621B1 (en) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | Composition containing siderophores produced by the Pseudomonas H12B strain, method of producing a composition containing siderophores and use of siderophores produced by the Pseudomonas H12B strain |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL442029A PL247621B1 (en) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | Composition containing siderophores produced by the Pseudomonas H12B strain, method of producing a composition containing siderophores and use of siderophores produced by the Pseudomonas H12B strain |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL442029A1 PL442029A1 (en) | 2024-02-19 |
| PL247621B1 true PL247621B1 (en) | 2025-08-04 |
Family
ID=89942734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL442029A PL247621B1 (en) | 2022-08-17 | 2022-08-17 | Composition containing siderophores produced by the Pseudomonas H12B strain, method of producing a composition containing siderophores and use of siderophores produced by the Pseudomonas H12B strain |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL247621B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4479936A (en) * | 1982-09-27 | 1984-10-30 | Microlife Technics, Inc. | Method for protecting the growth of plants employing mutant siderophore producing strains of Pseudomonas Putida |
| CN101531970A (en) * | 2008-03-12 | 2009-09-16 | 中国科学院成都生物研究所 | Pseudomonas and application thereof in biological reduction and biological adsorption |
| CN102827794A (en) * | 2012-08-29 | 2012-12-19 | 哈尔滨师范大学 | Pseudomonas mediterranea strain and application thereof |
| CN111676164A (en) * | 2020-06-19 | 2020-09-18 | 中国林业科学研究院林业研究所 | Phosphorus-dissolving bacteria RP2 and its fermentation product, bacterial agent and application |
| WO2021159220A1 (en) * | 2020-02-10 | 2021-08-19 | Fundación Uc Davis – Chile Life Sciences Innovation Center | Biostimulant based on the bacterium pseudomonas lini strain s57 and method of application for promoting plant growth |
-
2022
- 2022-08-17 PL PL442029A patent/PL247621B1/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4479936A (en) * | 1982-09-27 | 1984-10-30 | Microlife Technics, Inc. | Method for protecting the growth of plants employing mutant siderophore producing strains of Pseudomonas Putida |
| CN101531970A (en) * | 2008-03-12 | 2009-09-16 | 中国科学院成都生物研究所 | Pseudomonas and application thereof in biological reduction and biological adsorption |
| CN102827794A (en) * | 2012-08-29 | 2012-12-19 | 哈尔滨师范大学 | Pseudomonas mediterranea strain and application thereof |
| WO2021159220A1 (en) * | 2020-02-10 | 2021-08-19 | Fundación Uc Davis – Chile Life Sciences Innovation Center | Biostimulant based on the bacterium pseudomonas lini strain s57 and method of application for promoting plant growth |
| CN111676164A (en) * | 2020-06-19 | 2020-09-18 | 中国林业科学研究院林业研究所 | Phosphorus-dissolving bacteria RP2 and its fermentation product, bacterial agent and application |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL442029A1 (en) | 2024-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | The long-term effects of using phosphate-solubilizing bacteria and photosynthetic bacteria as biofertilizers on peanut yield and soil bacteria community | |
| Chen et al. | Application of plant growth-promoting endophytes (PGPE) isolated from Solanum nigrum L. for phytoextraction of Cd-polluted soils | |
| Prapagdee et al. | Bioaugmentation with cadmium-resistant plant growth-promoting rhizobacteria to assist cadmium phytoextraction by Helianthus annuus | |
| EP2324108B1 (en) | Microorganism capable of solubilizing phosphate and iron and its applications | |
| CA3008344C (en) | Facultative endophytic plant growth promoting bacteria | |
| CN115843310B (en) | The use of microorganisms that improve soil plant productivity | |
| Meza et al. | Plant-growth-promoting bacteria from rhizosphere of Chilean common bean ecotype (Phaseolus vulgaris L.) supporting seed germination and growth against salinity stress | |
| Carneiro et al. | Growth and bioactivity of two chlorophyte (Chlorella and Scenedesmus) strains co-cultured outdoors in two different thin-layer units using municipal wastewater as a nutrient source | |
| Głuszek et al. | Biochar-rhizosphere interactions–a review | |
| Anandham et al. | Early plant growth promotion of maize by various sulfur oxidizing bacteria that uses different thiosulfate oxidation pathway | |
| CN110076193B (en) | Pseudomonas libanoides MY and application thereof in heavy metal polluted saline soil remediation | |
| JP2021045121A (en) | Wastewater treatment equipment, microbial communities, microbial community culture methods, and wastewater treatment methods | |
| WO2020102876A1 (en) | Facultative endophytic plant growth promoting bacteria | |
| CN118147016B (en) | Pseudomonas N134 and application thereof | |
| He et al. | Irrigating digestate to improve cadmium phytoremediation potential of Pennisetum hybridum | |
| CN102911900A (en) | Ardisia japonica phyllobacterium RC6b and application of same in soil remediation | |
| Omer et al. | Exploring tannery effluent bacteria for bioremediation and plant growth production: Isolating and characterizing bacterial strain for environmental clean-up | |
| Wang et al. | Enhancing Miscanthus floridulus remediation of soil cadmium using Beauveria bassiana FE14: plant growth promotion and microbial interactions | |
| CN111560319B (en) | A nitrogen-fixing cyanobacteria in paddy field and its application in reducing cadmium toxicity to rice | |
| Gao et al. | Contribution of Cd passivating functional bacterium H27 to tobacco growth under Cd stress | |
| CN111471608B (en) | Strain capable of adsorbing manganese and promoting growth of plants and application thereof | |
| CN117229983B (en) | Nitrosogenic paraburkholderia PX-418, microbial inoculum and application thereof | |
| PL248603B1 (en) | A substrate for the production of a composition containing siderophores | |
| Wang et al. | Subsurface drainage enhances the cadmium enrichment efficiency of flax-sesame crop rotation by inhibiting the immobilization effect of iron oxides | |
| CN120399989B (en) | Plant rhizosphere growth promoting strain dy58 and application thereof |