Молекулярно-генетическая характеристика галотолерантного штамма Priestia megaterium БИМ В‑1314Д

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.

1. Кошелева, 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.

2. 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/fuy009

3. Role 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/s11274-010-0572-7

4. Маниатис, Т. Методы генетической инженерии: молекулярное клонирование / Т. Маниатис, Э. Фрич, Дж. Сэмбрук / под ред. А. А. Баева, К. Г. Скрябина. – М., 1984. – 479 с.

5. 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.185.4.1289-1298.2003

6. Genetic 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.06642-11

7. Osmotic 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.01505-12

8. Osmotically 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.05490-11

9. Plant 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.e00406

10. Heinemann, 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/cancers13020190

11. Genomic 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/10.1155/2020/4109186

12. Analysis 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/s12934-015-0323-4

13. Rhizobacterial 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/ijms17060976