danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2022-66-1-55-64dan-1038Research ArticleБИОЛОГИЯBIOLOGYМолекулярно-генетическая характеристика галотолерантного штамма Priestia megaterium БИМ В‑1314ДMolecular-genetic characterization of halotolerant strain Priestia megaterium BIM B-1314DНаумовичН. И.NaumovichN. I.

Наумович Надежда Ивановна – младший научный сотрудник.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск

Naumovich Nadezhda I. – Junior Researcher.

2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

naumovichnadezda@yandex.ruОхремчукА. Э.AkhremchukA. E.

Охремчук Артур Эдуардович – научный сотрудник.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск

Akhremchuk Artur E. – Researcher.

2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

okhrem4ukartur@gmail.comВалентовичЛ. Н.ValentovichL. N.

Валентович Леонид Николаевич – кандидат биологических наук, доцент, заведующий лабораторией.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск

Valentovich Leonid N. – Ph. D. (Biology), Associate Professor, Head of the Laboratory.

2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

valentovich@mbio.bas-net.byАлещенковаЗ. М.AleschenkovZ. M.

Алещенкова Зинаида Михайловна – доктор биологических наук, главный научный сотрудник.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск

Aleschenkova Zinaida M. – D. Sc. (Biology), Chief Researcher.

2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

z_aleschenkova@tut.byАнаньеваИ. Н.AnanyevaI. N.

Ананьева Ирина Николаевна – кандидат биологических наук, доцент, заведующая лабораторией.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск

Ananyeva Irina N. – Ph. D. (Biology), Associate Professor, Head of the Laboratory.

2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

ananeva@mbio.bas-net.byСафроноваГ. В.SafronovaG. V.

Сафронова Галина Владимировна – кандидат биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск

Safronova Galina V. – Ph. D. (Biology), Associate Professor, Leading Researcher.

2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

hsafronava@mail.ruИнститут микробиологии, Национальная академия наук БеларусиInstitute of Microbiology, National Academy of Sciences of Belarus2022090320226615564Copyright © Наумович Н.И., Охремчук А.Э., Валентович Л.Н., Алещенкова З.М., Ананьева И.Н., Сафронова Г.В., 20222022Наумович Н.И., Охремчук А.Э., Валентович Л.Н., Алещенкова З.М., Ананьева И.Н., Сафронова Г.В.Naumovich N.I., Akhremchuk A.E., Valentovich L.N., Aleschenkov Z.M., Ananyeva I.N., Safronova G.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1038

Priestia megaterium БИМ В‑1314Д – галотолерантный штамм, способный расти на средах с содержанием хлорида натрия до 15 % и стимулировать рост растений в условиях засоления. В результате анализа полной нуклеотидной последовательности бактерий P. megaterium БИМ B-1314Д установлено, что геном штамма P. megaterium БИМ В‑1314Д представлен одной кольцевой хромосомой и девятью плазмидами. Последовательность генома депонирована в ГенБанк НЦБИ под номерами CP058262–CP058271. Геном штамма P. megaterium БИМ B-1314Д имеет размер 5 984 922 пары оснований со средним содержанием ГЦ-пар 37,7 % и содержит 6 187 открытых рамок считывания, из них 5 978 аннотированы как кодирующие белки, 92 – как псевдогены, 154 – как гены тРНК, 8 – как гены нкРНК и 47 – как гены рРНК. В геноме идентифицированы гены, вероятно ответственные за синтез и транспорт осмолитов бетаина и пролина, транспорт ионов калия, что, предположительно, и обеспечивает адаптацию штамма P. megaterium БИМ B-1314Д к осмотическому стрессу. Определены генетические локусы, продукты которых могут участвовать в синтезе фитогормонов и полиаминов, которые, возможно, и обусловливают ростостимулирующую способность изучаемого штамма. В геноме идентифицированы кластеры генов, предположительно детерминирующие синтез вторичных метаболитов, белков холодового и теплового шока, определена локализация генов, связанных с устойчивостью к окислительному стрессу. Данные анализа генома штамма P. megaterium БИМ B-1314Д представляют ценную информацию для дальнейшего изучения возможности применения штамма P. megaterium БИМ B-1314Д для стимуляции роста растений в условиях засоления.

Priestia megaterium BIM В‑1314D is a halotolerant strain able to adapt to osmotic stress. The analysis of a full nucleotide sequence of bacterium P. megaterium BIM В‑1314D has revealed that the genome of the studied strain is represented by one circular chromosome and nine plasmids, deposited in the database of GenBank NCBI under the registration number CP058262–CP058271. The size of the bacterial genome constitutes 5 984 922 base pairs with an average GC content of 37.7 %. The genome contains 6 187 genes where 5 978 were annotated as protein-enconding, 92 – as pseudogenes, 154 – as tRNA genes, 8 – as ncRNA, 47 – as rRNA. The genes responsible for synthesis and transport of betaine and proline osmolytes and transport of potassium ions ensuring the adaptation of strain P. megaterium BIM В‑1314D to osmotic stress were local-ized in the genome. Gene loci were defined encoding production of metabolites involved in the synthesis of phytohormones and polyamines accounting for the growth-promoting microbial ability. Gene clusters determining the synthesis of secondary metabolites, cold and heat shock proteins were revealed in the genome. The genome analysis of strain P. megaterium BIM В‑1314D provides the valuable data on the bacterial culture for stimulation of the plant growth in the salinized conditions.

PriestiaфитогормоныгалотолерантностьосмолитыростостимуляцияPriestiaphytohormoneshalotoleranceosmolytesgrowth stimulationReferencesКошелева, Н. Е. Засоление и осолонцевание городских почв из-за применения противогололедных реагентов (на примере западного административного округа Москвы) / Н. Е. Кошелева, Н. Ю. Кузьминская, Е. В. Терская // Инженерные изыскания. – 2017. – № 6–7. – С. 64–77.Kosheleva N. E., Kuzminskaya N. Yu., Terskaya E. V. Salinization and solonetzization of urban soils due to the use of deicing agents (by the example of the Western administrative district of Moscow). Inzhenernye izyskaniya [Engineering survey], 2017, no. 6–7, pp. 64–77 (in Russian).Gunde-Cimerman, N. Strategies of adaptation of microorganisms of the three domains of life to high salt concentrations / N. Gunde-Cimerman, A. Plemenitas, A. Oren // FEMS Microbiology Reviews. – 2018. – Vol. 42, N 3. – P. 353–375. https://doi.org/10.1093/femsre/fuy009Gunde-Cimerman N., Plemenitas A., Oren A. Strategies of adaptation of microorganisms of the three domains of life to high salt concentrations. FEMS Microbiology Reviews, 2018, vol. 42, no. 3, pp. 353–375. https://doi.org/10.1093/femsre/fuy009Role of microorganisms in adaptation of agriculture crops to abiotic stresses / M. Grover [et al.] // World J. Microbiol. Biotechnol. – 2011. – Vol. 27, N 5. – P. 1231–1240. https://doi.org/10.1007/s11274-010-0572-7Grover M., Ali Sk. Z., Sandhya V., Rasul A., Venkateswarlu B. Role of microorganisms in adaptation of agriculture crops to abiotic stresses. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2011, vol. 27, no. 5, pp. 1231–1240. https://doi.org/10.1007/s11274-010-0572-7Маниатис, Т. Методы генетической инженерии: молекулярное клонирование / Т. Маниатис, Э. Фрич, Дж. Сэмбрук / под ред. А. А. Баева, К. Г. Скрябина. – М., 1984. – 479 с.Maniatis T., Fritsch E., Sambrook G. Molecular cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1982. 2230 р.KtrAB and KtrCD: two K+ uptake systems in Bacillus subtilis and their role in adaptation to hypertonicity / G. Holtmann [et al.] // Journal of Bacteriology. – 2003. – Vol. 185, N 4. – P. 1289–1298. https://doi.org/10.1128/jb.185.4.1289-1298.2003Holtmann G., Bakker E. P., Uozumi N., Bremer E. KtrAB and KtrCD: two K+ uptake systems in Bacillus subtilis and their role in adaptation to hypertonicity. Journal of Bacteriology, 2003, vol. 185, no. 4, pp. 1289–1298. https://doi.org/10.1128/jb.185.4.1289-1298.2003Genetic control of osmoadaptive glycine betaine synthesis in Bacillus subtilis through the choline-sensing and glycine betaine – responsive GbsR repressor / G. Nau-Wagner [et al.] // Journal of Bacteriology. – 2012. – Vol. 194, N 10. – P. 2703–2714. https://doi.org/10.1128/jb.06642-11Nau-Wagner G., Opper D., Rolbetzki A., Boch J., Kempf B., Hoffmann T., Bremer E. Genetic control of osmoadaptive glycine betaine synthesis in Bacillus subtilis through the choline-sensing and glycine betaine – responsive GbsR repressor. Journal of Bacteriology, 2012, vol. 194, no. 10. pp. 2703–2714. https://doi.org/10.1128/jb.06642-11Osmotic control of opuA expression in Bacillus subtilis and its modulation in response to intracellular glycine betaine and proline pools / T. Hoffmann [et al.] // Journal of Bacteriology. – 2013. – Vol. 195, N 3. – P. 510–522. https://doi.org/10.1128/jb.01505-12Hoffmann T., Wensing A., Brosius M., Steil L., Völker U., Bremer E. Osmotic control of opuA expression in Bacillus subtilis and its modulation in response to intracellular glycine betaine and proline pools. Journal of Bacteriology, 2013, vol. 195, no. 3, pp. 510–522. https://doi.org/10.1128/jb.01505-12Osmotically controlled synthesis of the compatible solute proline is critical for cellular defense of Bacillus subtilis against high osmolarity / J. Brill [et al.] // Journal of Bacteriology. – 2011. – Vol. 193, N 19. – P. 5335–5346. https://doi.org/10.1128/jb.05490-11Brill J., Hoffmann T., Bleisteiner M., Bremer E. Osmotically controlled synthesis of the compatible solute proline is critical for cellular defense of Bacillus subtilis against high osmolarity. Journal of Bacteriology, 2011, vol. 193, no. 19, pp. 5335–5346. https://doi.org/10.1128/jb.05490-11Plant growth-promoting activities and genomic analysis of the stress-resistant Bacillus megaterium STB1, a bacterium of agricultural and biotechnological interest / F. X. Nascimentoa [et al.] // Biotechnology Reports. – 2020. – Vol. 25. – Art. e00406. https://doi.org/10.1016/j.btre.2019.e00406Nascimentoa F. X., Hernándezb A. G., Glick B. R., Rossi M. J. Plant growth-promoting activities and genomic analysis of the stress-resistant Bacillus megaterium STB1, a bacterium of agricultural and biotechnological interest. Biotechnology Reports, 2020, vol. 25, art. e00406. https://doi.org/10.1016/j.btre.2019.e00406Heinemann, U. Cold-Shock Domains – Abundance, Structure, Properties, and Nucleic-Acid Binding / U. Heinemann, Y. Roske // Cancers. – 2021. – Vol. 13, N 2. – Art. 190. https://doi.org/10.3390/cancers13020190Heinemann U., Roske Y. Cold-Shock Domains – Abundance, Structure, Properties, and Nucleic-Acid Binding. Cancers, 2021, vol. 13, no. 2, art. 190. https://doi.org/10.3390/cancers13020190Genomic Analysis of Bacillus megaterium NCT-2 Reveals Its Genetic Basis for the Bioremediation of Secondary Salinization Soil / B. Wang [et al.] // International Journal of Genomics. – 2020. – Vol. 2020. – P. 1–11. https://doi.org/10.1155/2020/4109186Wang B., Zhang D., Chu S., Zhi Y., Liu X., Zhou P. Genomic Analysis of Bacillus megaterium NCT-2 Reveals its Genetic Basis for the Bioremediation of Secondary Salinization Soil. International Journal of Genomics, 2020, vol. 2020, pp. 1–11. https://doi.org/10.1155/2020/4109186Analysis and cloning of the synthetic pathway of the phytohormone indole-3-acetic acid in the plant-beneficial Bacillus amyloliquefaciens SQR9 / J. Shao [et al.] // Microbial Cell Factories. – 2015. – Vol. 14. – Art. 130. https://doi.org/10.1186/s12934-015-0323-4Shao J., Li Sh., Zhang N., Cui X., Zhou X., Zhang G., Shen Q., Zhang R. Analysis and cloning of the synthetic pathway of the phytohormone indole-3-acetic acid in the plant-beneficial Bacillus amyloliquefaciens SQR9. Microbial Cell Factories, 2015, vol. 14, art. 130. https://doi.org/10.1186/s12934-015-0323-4Rhizobacterial strain Bacillus megaterium BOFC15 induces cellular polyamine changes that improve plant growth and drought resistance / C. Zhou [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. – 2016. – Vol. 17, N 6. – Art. 976. https://doi.org/10.3390/ijms17060976Zhou C., Ma Z., Zhu L., Xiao X., Xie Y., Zhu J., Wang J. Rhizobacterial strain Bacillus megaterium BOFC15 induces cellular polyamine changes that improve plant growth and drought resistance. International Journal of Molecular Sciences, 2016, vol. 17, no. 6, art. 976. https://doi.org/10.3390/ijms17060976

The authors declare that there are no conflicts of interest present.