ВЫДЕЛЕНИЕ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ШТАММОВ БАКТЕРИЙ, РАЗЛАГАЮЩИХ ЛИГНИН

Отбор штаммов бактерий, способных расщеплять лигнин, крайне необходим для переработки отходов сельского и лесного хозяйства. В ходе этого эксперимента мы собрали образцы почвы в горах Циньлин в Китае и выделили 99 штаммов бактерий. Далее, 18 штаммов бактерий были отобраны с использованием щелочной лигниновой твердой среды и культивировались при 30°C в течение 48 часов, после чего они были молекулярно идентифицированы. После этого для культивирования во встряхиваемой колбе использовали жидкую культуральную среду с лигнином, а для измерения изменений поглощения лигнина в видимом свете при 280 нм до и после культивирования использовали считыватель микропланшетов. В общей сложности было отобрано 12 штаммов бактерий, обладающих способностью к разложению лигнина, соответственно. Для QL-D3, QL-D5, QL-D6, QL-D7, QL-D8, QL-D9, QL-D11, QL-D13, QL-D14, QL-D16, QL-D17, QL -D18. Их скорость разложения лигнина после культивирования в жидкой среде с содержанием лигнина 1,5 г/л в течение 7 дней составила 13,01%, 16,76%, 10,48%, 23,3%, 6,88%, 12,48%, 22,07%, 11,84%, 18,62%, 17,88%, 13,95%, 16,28% соответственно. С помощью сканирующей электронной микроскопии была изучена морфология двух штаммов бактерий QL-D7 и QL-D11 с наибольшей скоростью разложения лигнина.

1. Pretreatment methods of lignocellulosic biomass for anaerobic digestion / F.R. Amin et al. // AMB Expr. – 2017. – № 7. – Р. 72. DOI: https://doi.org/10.1186/s13568-017-0375-4.

2. Bakken LR. Separation and Purification of Bacteria from Soil / L.R. Bakken // Appl Environ Microbiol. – 1985. – Р. 49. DOI: https://doi.org/10.1128/aem.49.6.1482-1487.

3. An overview of the validation approach for moist heat sterilization / B.M. Boca et al // part I[J]. Pharmaceutical technology. – 2002. – № 26(9). – Р. 62-71.

4. Buta J.G. FT-IR determination of lignin degradation in wheat straw by white rot fungus Stropharia rugosoannulata with different oxygen concentrations / J.G. Buta, F. Zadrazil, G.C. Galletti // Journal of Agricultural and Food Chcmistry. – 1989. – № 37(5). – Р. 1382-1384. DOI: https://doi.org/10.1021/jf00089a038.

5. Crawford D.L. Microbial degradation of lignin / D.L. Crawford, R.L. Crawford // Enzyme and Microbial Technology. – 1980. – № 2(1). – Р. 11-22. DOI: https://doi.org/10.1016/0141-0229(80)90003-4.

6. Daeschel M.A. Achieving pure culture cucumber fermentations: a review / M.A. Daeschel, H.P. Fleming // Developments in industrial microbiology. – 1987. – № 28. – Р. 141-148.

7. El-Mossalamy E.H. The role of natural biological macromolecules: Deoxyribonucleic and ribonucleic acids in the formulation of new stable charge transfer complexes of thiophene Schif bases for various life applications / E.H. El-Mossalamy, M.E.L. Batouti, H.A. Fetouh // Int J Biol Macromol. – 2021. – № 193. – Р. 1572-1586. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.10.220.

8. Lignin degradation: microorganisms, enzymes involved, genomes analysis and evolution / Grzegorz J. et al // FEMS Microbiology Reviews. – № 6. – Р. 941-962. DOI: https://doi.org/10.1093/femsre/fux049.

9. Isolation and characterization of lignin-degrading bacteria from rainforest soils / X.-F. Huang et al // Biotechnol. Bioeng. – 2013. – № 110. – Р. 1616-1626. DOI: https://doi.org/10.1002/bit.24833.

10. Islam M. Fungal treatment of mature landfill leachate utilizing woodchips and wheat-straw as cosubstrates / M. Islam, Q. Yuan // Biodegradation. – 2020. – № 31. – Р. 109-122. DOI: https://doi.org/10.1007/s10532-020-09897-9.

11. Janshekar H. Determination of biodegraded lignin by ultraviolet spectrophotometry / H. Janshekar, C. Brown, A. Fiechter // Analytica Chimica Acta. – 1981. – Vol. 130, Issue 1. – P. 81-91. DOI: https://doi.org/10.1016/S0003-2670(01)84153-2.

12. Lignin catabolic pathways reveal unique characteristics of dye‐decolorizing peroxidases in Pseudomonas putida / L. Lin et al // Environmental Microbiology. – 2019. – № 21(5). DOI: https://doi.org/10.1111/1462-2920.14593.

13. Lignin valorization through integrated biological funneling and chemical catalysis / J.G. Linger et al Proc Natl Acad Sci U S A. – 2014. – Vol. 19, – № 111(33). – Р. 12013-8. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1410657111.

14. Masai E. Genetic and biochemical investigations onbacterial catabolic pathways for ligninderived aromatic compounds / E. Masai, Y. Katayama, M. Fukuda // Bioscience Biotechnology and Biochemistry. – 2007. – № 71(1). – Р. 1-15. DOI: https://doi.org/10.1271/bbb.60437.

15. Bergkessel M. Chapter Twenty Five – Colony PCR / M. Bergkessel, C. Guthrie // Editor(s): Jon Lorsch, Methods in Enzymology, Academic Press. – 2013. – Vol. 529. – P. 299-309. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-418687-3.00025-2.

16. Medić A.B. Pseudomonas in environmental bioremediation of hydrocarbons and phenolic compounds- key catabolic degradation enzymes and new analytical platforms for comprehensive investigation / A.B. Medić, I.M. Karadžić // World Journal of Microbiology and Biotechnology. – 2022. – № 38(10). DOI: https://doi.org/10.1007/s11274-022-03349-7.

17. A novel lignin degradation bacteria-Bacillus amyloliquefaciens SL-7 used to degrade straw lignin efficiently / Mei J. et al // Sensors and Actuators, B. Chemical. – 2020. – № 310. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123445.

18. Preservation of micro-organisms by drying; A review / C.A. Morgan et al // Journal of Microbiological Methods. – 2006. – Vol. 66, Issue 2. – Р. 183-193. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mimet.2006.02.017.

19. Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass / N. Mosier et al // Bioresource Technology. – 2005. – № 96(6). – Р. 673-686. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2004.06.025.

20. Tsegaye B. Biodegradation of wheat straw by Ochrobactrum oryza eBMP03 and Bacillus sp. BMP01 bacteria to enhance biofuel production by increasing total reducing sugars yield / B. Tsegaye, C. Balomajumder, P. Roy // Environ Sci Pollut Res. – 2018. – № 25. – Р. 30585-30596. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-018-3056-1.

21. Synergistic function of four novel thermostable glycoside hydrolases from a long-term enriched thermophilic methanogenic digester / M. Wang et al // Front Microbiol. – 2015. – № 6(509). – Р. 509. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00509.

22. Response surface methodology for the mixed fungal fermentation of Codonopsis pilosula straw using Trichoderma reesei and Coprinus comatus / T. Wei et al // Peer J. – 2023. – № 11. – Р. e15757. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.15757.

23. Lignocellulosic biomass: Acid and alkaline pretreatments and their efects on biomass recalcitrance - Conventional processing and recent advances / A.L. Woiciechowski et al // Bioresource Technology. – 2020. – № 304. – Р. 9. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.122848.

24. Yadav S. Cross-reactivity of prokaryotic 16S r DNA-specific primers to eukaryotic DNA: Mistaken microbial community profiling in environmental samples / S. Yadav, A. Kumar, M. Gupta / Curr Microbiol. – 2018. – № 75(8). – Р. 1038-1045. DOI: https://doi.org/10.1007/s00284-018-1482-4.

25. Zuberer D.A. Recovery and Enumeration of Viable Bacteria / D.A. Zuberer // In Methods of Soil Analysis. – 1994. DOI: https://doi.org/10.2136/sssabookser5.2.c8.