CC BY
8
УДК 631.3/636.034
DOI: 10.18470/1992-1098-2023-3-118-125
Колиформные бактерии как компоненты биопленок навозных стоков
Лариса В. Пилип1, Надежда В. Сырчина2, Тамара Я. Ашихмина2,3, Екатерина П. Колеватых4
1Вятский государственный агротехнологический университет, Киров, Россия 2Вятский государственный университет, Киров, Россия
3Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, Сыктывкар, Россия "Кировский государственный медицинский университет, Киров, Россия
Контактное лицо
Лариса В. Пилип, кандидат ветеринарных наук, доцент, кафедра зоогигиены, физиологии и биохимии, Вятский государственный агротехнологический университет; 610000 Россия, г. Киров, Октябрьский проспект, 133. Тел. +79991008078 Email pilip [email protected] ORCID https://orcid.org/0000-0001-9695-7146
Формат цитирования
Пилип Л.В., Сырчина Н.В., Ашихмина Т.Я., Колеватых Е.П. Колиформные бактерии как компоненты биопленок навозных стоков // Юг России: экология, развитие. 2023. Т.18, N 3. С. 118125. DOI: 10.18470/1992-1098-2023-3-118-125
Получена 17 марта 2022 г.
Прошла рецензирование 14 апреля 2023 г.
Принята 10 августа 2023 г.
Резюме
Цель. Изучить внутривидовое разнообразие колиформных бактерий, представленных в микробных сообществах биопленок свиных навозных стоков (НС) и оценить влияние химических реагентов на состав микробных консорциумов и некоторые свойства бактерий рода Escherichia.
Материал и методы. Биопленки НС получали в лабораторных условиях, изучали их качественный и количественный микробный состав. Для обработки НС применяли растворы H2SO4 и NaOCl. Состав микробиоты определяли методом посева на питательные среды. Результаты. Преобладающими группами микроорганизмов в биопленках НС были облигатно-и факультативно-анаэробные бактерии родов Clostridium, Bacteroides и Escherichia. Род Escherichia представлен E. coli, E. fergusonii, E. hermannii (Atlantibacter hermannii), E. blattae (Shimwellia blattae), E. coli inactive, E. vulneris с различной биохимической активностью. Повышенным колонизационным потенциалом, способствующим выживаемости популяций бактерий в микробном консорциуме, обладают Escherichia fergusonii, Escherichia coli inactive, Escherichia vulneris. Бактерии рода Escherichia способны образовывать ассоциации с факультативным анаэробом Proteus vulgaris и дрожжами Rhodotorula glutinis. Выявлена значительная устойчивость E. rnli к воздействию химических реагентов, используемых для обезвреживания и устранения запаха НС (H2SO4 до рН 5,5±0,1; внесение 12,5 мг/л активного хлора в составе NaOCl). Обработка НС не привела к полной гибели E. rnli, однако снизило концентрацию на 2 порядка. Использование указанных химических препаратов позволяет снизить общий объем выделяющихся газов на 30-40% и уменьшить интенсивность неприятного запаха.
Заключение. Полученные результаты могут найти практическое применение при разработке составов биопрепаратов для снижения запаха и повышения эффективности рациональной утилизации побочных продуктов животноводства.
Ключевые слова
Побочные продукты животноводства, биопленки, колиформные бактерии, Escherichia, консортивные связи микроорганизмов.
© 2023 Авторы. Юг России: экология, развитие. Это статья открытого доступа в соответствии с условиями Creative Commons Attribution License, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.
Coliform bacteria as components in biofilm of manure effluents
Larisa V. Pilip1, Nadezhda V. Syrchina2, Tamara Ya. Ashikhmina2,3 and Ekaterina P. Kolevatykh4
'Vyatka State Agrotechnological University, Kirov, Russia 2Vyatka State University, Kirov, Russia
institute of Biology, Komi Science Centre, Ural Branch, Russian Academy of Sciences, Syktyvkar, Russia 4Kirov State Medical University, Kirov, Russia
Principal contact
Larisa V. Pilip, Candidate of Veterinary Sciences, Professor, Chair, Zoohygiene, Physiology and Biochemistry, Vyatka State Agrotechnological University; 133 Oktyabrsky Ave, Kirov, Russia 610000. Tel. +79991008078 Email pilip [email protected] ORCID https://orcid.org/0000-0001-9695-7146
How to cite this article
Pilip L.V., Syrchina N.V., Ashikhmina T.Ya., Kolevatykh E.P. Coliform bacteria as components in biofilm of manure effluents. South of Russia: ecology, development. 2023, vol. 18, no. 3, pp. 118-125. (In Russian) DOI: 10.18470/1992-1098-2023-3-118-125
Received 17 March 2022 Revised 14 April 2023 Accepted 10 August 2023
Abstract
Aim. To study the intraspecific diversity of coliform bacteria represented in microbial communities in biofilms of manure effluents (ME), as well as to evaluate the effect of chemical reagents on the composition of microbial consortia and some properties of bacteria of the genus Escherichia. Material and Methods. Biofilms of ME were obtained under laboratory conditions and their qualitative and quantitative microbial composition studied. H2SO4 and NaOCl solutions were used for entry into ME. The composition of the microbiota was determined by the method of inoculation on nutrient media.
Results. The dominant groups of microorganisms in biofilms of ME were obligate and facultative anaerobic bacteria of the genera Clostridium, Bacteroides and Escherichia. The genus Escherichia is represented by E. coli, E. fergusonii, E. hermannii (Atlantibacter hermannii), E. blattae (Shimwellia blattae), E. coli inactive and E. vulneris with varying biochemical activity. Escherichia fergusonii, Escherichia coli inactive and Escherichia vulneris have increased colonization potential, which contributes to the survival of bacterial populations in the bacterial consortium. Bacteria of the genus Escherichia are able to form associations with the facultative anaerobe Proteus vulgaris and the yeast Rhodotorula glutinis. The significant resistance of E. coli to the effects of chemical reagents used to neutralize and eliminate the smell of ME (H2SO4 to pH 5.5±0.1; introduction of 12.5 mg/l of active chlorine in NaOCl) was revealed. ME treatment did not lead to the complete death of E. coli. However, it reduced the concentration by 2 orders of magnitude. The use of these chemicals can reduce the total volume of gases released by 30-40% and reduce the intensity of unpleasant u.
Conclusions. The results obtained can find practical application in the development of formulations of biological products to reduce odour and improve the efficiency of rational disposal of animal by-products.
Key Words
By-products of animal husbandry, biofilms, coliform bacteria, Escherichia, consort bonds of microorganisms.
© 2023 The authors. South of Russia: ecology, development. This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
ВВЕДЕНИЕ
К числу важнейших экологических задач, стоящих перед современным промышленным животноводством, относится защита окружающей среды от химического и биологического загрязнения. Основными источниками загрязнения являются побочные продукты животноводства (ППЖ): навоз и навозные стоки, которые только после специальной обработки (обезвреживания) могут вноситься в пашню в качестве органических удобрений. Однако, внесение соответствующих удобрений приводит не только к повышению плодородия почв, но и к переносу в окружающую среду широкого спектра несвойственных природным экосистемам микроорганизмов (МО), включая патогенные и условно патогенные. Вместе с МО в почву попадают резистентные к антибиотикам бактерии и гены устойчивости, сформировавшиеся в желудочно-кишечном тракте сельскохозяйственных животных под влиянием ветеринарных препаратов и стимуляторов роста. Распространение антибиотикорезистентной микробиоты в окружающей среде становится глобальной проблемой современности, существенно усложняющей возможности лечения инфекционных заболеваний [1; 2].
Состав микробиоты ППЖ формируется не только на основе МО, попадающих в навоз из кишечника животных, но и из внешней среды с водой, кормами, почвой. Доминирующая часть микробиоты ППЖ представлена анаэробными или факультативно анаэробными видами бактерий, что обусловлено бескислородными условиями толстого кишечника. Далеко не все населяющие кишечник МО способны существовать вне живого организма. Большинство представителей кишечной микробиоты погибает, однако наиболее устойчивые сохраняют свою жизнеспособность в природных условиях. К числу МО, способных существовать не только в условиях кишечника, но и во внешней среде, относятся колиформные бактерии (КБ). Наиболее изученным представителем КБ является кишечная палочка (Escherichia coli), впервые выделенная и описанная в 1885 г. австрийским ученым Теодором Эшерихом. E. coli входит в число МО, населяющих нижние отделы кишечника человека и теплокровных животных (резидентная микрофлора). Большинство штаммов E.coli не представляют угрозы для здоровья, однако некоторые представители этой группы (условно-патогенная и патогенная микрофлора) могут приводить к развитию инфекционных заболеваний. Например, тяжелые кишечные расстройства - эшерихиозы может вызывать Diarheagenic E. coli, менингиты новорожденных - Neonatal Meningitis E. coli, заболевания мочеполовой системы - Uropathogenic E. coli, а развитие сепсиса -Sepsis associated pathogenic E. coli [3; 4].
Е. coli принимает активное участие в процессах аммонификации органических веществ, содержащихся в ППЖ. Продуктами разложения являются аммиак, биогенные амины, сероводород, тиолы (меркаптаны), летучие жирные кислоты, индол, скатол, фенол, крезол и другие соединения с неприятным запахом [5; 6]. Запахообразующие вещества, попадающие в атмосферу в результате микробиологических процессов деструкции навоза, доставляют значительный дискомфорт населению, проживающему вблизи размещения животноводческих предприятий [7; 8]. Различные виды КБ отличаются ферментативными свойствами и антигенной структурой. В последние годы были описаны
редкие формы бактерий рода Escherichia (Е), среди которых выделяют E. blatte (Shimwellia blattae), E. hermannii (Atlantibacter hermannii), E. fergusonii, E. vulneris, E. coli inactive, E. albertii, E. faecalis, E. marmotae, E. senegalensis [9-11]. Соответствующие бактерии могут играть заметную роль в развитии патологических процессов у животных и человека [12]. Одним из источников распространения редких форм бактерий рода Escherichia (РФБЭ) в природе может стать навоз животных. В настоящее время проблема масштабов и вероятных последствий переноса РФБЭ в окружающую среду практически не изучена, что сопряжено с определенными экологическими рисками.
Для бактерий рода Escherichia характерно образование разнообразных консорциумов с другими МО. Примером таких консорциумов могут служить биопленки, формирующиеся на поверхности НС. Выживаемость и продуктивность МО в составе консорциумов обычно выше, чем вне него. В связи с этим изучение состава биопленок и факторов, оказывающих влияние на консортивные связи между отдельными видами МО, представляет большой практический интерес [13-15].
Целью настоящей работы явилось изучение внутривидового разнообразия колиформных бактерий, представленных в микробных сообществах биопленок жидкой фракции свиных НС, а также оценка влияния химических реагентов на состав микробных сообществ и некоторые свойства бактерий рода Escherichia.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования явились колиформные бактерии, выделенные из биопленок, формирующихся на поверхности свиных НС. Для проведения исследований использовали свежие НС из цеха доращивания (влажность НС 99,5±0,1%). В качестве реагентов для обработки НС применяли растворы серной кислоты (Н^04) и щелочного гипохлорита натрия (NaOCl). НС помещали в бутыли из PET пластика, вносили добавки реагентов и укрепляли на горловинах бутылей специальные пакеты из FEP пленки для сбора выделяющихся газов (объем бутылей - 5 л, объем НС - 4 л).
Варианты эксперимента: 1 - контроль (НС без добавок, рН = 6,9); 2 - НС с добавкой Н^04 (опыт 1); 3 - НС с добавкой NaOCl (опыт 2).
Раствор ^SO4 (10%) добавляли в НС до рН 5,5±0,1; щелочной раствор NaOCl (рН 11,5±0,1; содержание активного хлора - 5%) вносили в НС в количестве 12.5 мг активного хлора на 1,0 л НС. Количество реагентов определяли исходя из следующих требований: уровень подкисления не должен вызывать коррозию оборудования и ухудшать свойства ППЖ как удобрения, т. е. рН подкисленных НС не должен быть ниже 5,0. Добавка NaOCl должна обеспечивать заметный бактерицидный эффект, но не приводить к чрезмерному увеличению расходов животноводческого предприятия на приобретение реагента. Содержание реагентов в НС не должно представлять опасности для окружающей среды.
На протяжении всего эксперимента (14 суток) бутыли с НС находились в затемненном помещении при температуре 22±1оС. В конце эксперимента определяли микробиологический состав поверхностных биопленок, общий объем выделившихся газов (откачивание газа производили шприцем Жанэ) и интенсивность запаха.
Для органолептической оценки запаха привлекали группу экспертов из 5 человек. Интенсивность запаха оценивали в баллах по шкале от 0 (запах отсутствует) до 5 (очень сильный неприятный запах).
Образцы биопленок отбирали с поверхности НС в стерильные емкости с соблюдением правил асептики и антисептики и транспортировали в микробиологическую лабораторию для идентификации и подсчета количества МО. Из исследуемого материала готовили ряд серийных разведений с применением стерильного физиологического раствора, посев осуществляли в питательную среду Эндо, инкубировали при 37оС в течение 24 часов. Изучали колонии, характерные для бактерий рода Escherichia. Морфологические особенности клеток определяли при микроскопии фиксированных препаратов, окрашенных методом Грама. Идентификацию проводили с помощью набора ЭНТЕРОтест 24 (Erba Lachema, Чехия), предназначенного для биохимической дифференциации.
Все исследования проводили в трёхкратной повторности. Статистическую обработку полученных результатов выполняли стандартными методами с использованием встроенного пакета программ Microsoft Excel.
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В результате выполненных микробиологических исследований было установлено, что общее количество МО в биопленках нативных НС (контроль) в конце эксперимента составило (6,6±1,2)-107 КОЕ/мл. Микробиоценоз НС в основном был представлен облигатными (93,2%) и факультативными анаэробами (6,4%). Среди облигатно-анаэробных МО преобладали бактерии родов Clostridium (97,7%) и Bacteroides (1,14%). Факультативные анаэробы включали Escherichia coli (94,9%), Klebsiella sp. (2,14%), Proteus ssp. (1,43%), Staphylococcus epidermidis (1,41%) и др.
Е. coli были обнаружены в количестве (4,0±0,9)-106 КОЕ/мл, при этом спектр представителей бактерий рода Escherichia в НС по видовому составу был крайне разнообразен и включал как распространенные (E. coli), так и редкие формы бактерий (E. fergusonii, E. hermannii (Atlantibacter hermannii), E. blattae (Shimwellia blattae), E. vulneris). По морфологическим характеристикам перечисленные виды бактерий идентичны между собой и представляют палочки, не образующие спор и капсул, имеющие жгутики по всей поверхности тела клеток. При проведении биохимических исследований обнаружена различная протеолитическая и сахаролитическая активность бактерий рода Escherichia (табл. 1).
Таблица 1. Дифференциация бактерий рода Escherichia по биохимическим свойствам Table 1. Differentiation of bacteria of the genus Escherichia according to biochemical properties
Тест / субстрат
Test / substrate
Escherichia
coli
hermannii
vulneri
fergusonii
blattae
Образование индола
Formation of indole Орнитин / Ornithine Сахароза / Sucrose Дульцит / Dulcite Адонит / Adonite Сорбит / Sorbitol Малонат натрия Sodium malonate
Целлобиоза
Cellobiose Желтый пигмент Yellow pigment_
Примечание: «+» - характерно, «-» - не характерно, «±» - вариабельный признак Note: «+» - is characteristic, «-» - is not characteristic, «±» - is a variable sign
+
+
+
+
+
+
+
+
Согласно результатам эксперимента, наиболее биохимически активными оказались E. coli, E. hermannii, E. fergusonii, менее активными E. vulneris и E. blattae. Полученные в настоящей работе данные хорошо согласуются с опубликованными результатами других исследований [12].
В ходе исследований было обнаружено, что бактерии рода Escherichia в биопленках НС способны образовывать межвидовые микробные ассоциации, а также ассоциации с Proteus vulgaris и Rhodotorula glutinis. Бактерии рода Proteus, также, как и род Escherichia входит в семейство Enterobacteriaceae. Proteus vulgaris является обычным представителем микробиоты кишечника многих животных. Эти МО способны выживать в навозе, почве и водной среде. Proteus vulgaris относится к патогенным МО, в связи с этим повышение его жизнеспособности в составе микробных сообществ биопленок является нежелательным.
Анаэробные дрожжи Rhodotorula glutinis, в отличие от Proteus vulgaris, попадают в НЖ не из кишечника, а из внешней среды (например, в составе корма). Требования к условиям обитания у энтеробактерий и дрожжей существенно различаются и, тем не менее, между этими МО в поверхностных биопленках формируются консортивные связи. Возможность установления соответствующих связей между E. coli и некоторыми представителями дрожжей была показана во многих исследованиях [16; 17]. В настоящее время консорциумы E. coli и дрожжей находят широкое применение в биотехнологических процессах для производства ценных продуктов медицинского и промышленного назначения. В смешанных сообществах организмов реализуются такие возможности, как уменьшение метаболической нагрузки на отдельные виды, разделение клеток эукариот на компартменты, в которых локализуются отдельные биохимические процессы, комбинирование каталитических особеннос-
тей разных видов для оптимизации биохимических реакций и др. [18]. Следует отметить, что консортивные связи между E. coli и дрожжами способствуют увеличению количества последних в биопленках. Выявленный факт может найти практическое применение при разработке составов биопрепаратов для снижения запахового загрязнения атмосферного воздуха и воздуха в помещениях для содержания животных. Известно, что различные виды дрожжей способствуют уменьшению
Таблица 2. Ассоциации энтеробактерий рода Escherichia* Table 2. Associations of enterobacteria of the genus Escherichia*
Количество микроорганизмов, КОЕ/мл Number of microorganisms, CFM /ml в монокультуре в ассоциации
in monoculture_in association
(6,6±1,2)*107 (6,9±0,3)*107 (4,0±0,3)*103 (8,2±0,3)*103 (7,1±0,4)*102 (5,1±0,3)*105 (6,0±0,3)*102 (6,2±0,3)*104 (5,2±0,3)*102 (5,3±0,5)*103 (7,1±0,3)*101_(6,1±0,3)*104
Proteus vulgaris (6,2±0,3)*104 (7,2±0,4)*106
Rhodotorula glutinis (5,3±0,4)*102 (7,1±0,3)*104
Примечание: * Жирным шрифтом выделены микроорганизмы, достоверно (Р < 0,001) отличающиеся от количества МО в монокультуре
Note: The microorganisms that differ significantly (P < 0.001) from the number of microorganisms in the monoculture are highlighted in bold
эмиссии запахообразующих веществ из биогенных отходов, в том числе из свиного навоза [19].
В результате настоящих исследований статистически достоверно доказано участие в бактериальном консорциуме Escherichia fergusonii, Escherichia coli inactive, Escherichia vulneris. Данные, характеризующие количество различных видов рода Escherichia в монокультуре и в ассоциации с другими МО, приведены в таблице 2.
Микроорганизмы
Microorganisms
Escherichia
coli blattae coli inactive fergusonii hermannii vulneris
Различные микроорганизмы проявляют разную устойчивость к воздействию тех или иных приемов обезвреживания. Для бактерий рода Escherichia характерна высокая устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов [20]. Проведенные нами
исследования показали, что на численность бактерий рода Escherichia оказывают существенное влияние различные физико-химические факторы, среди которых изменение активной реакции среды и действие окислителей (табл. 3).
Таблица 3. Влияние химических реагентов на численность E. coli, Proteus vulgaris, Rhodotorula glutinis, образующих консорциумы в биопленках навозных стоков*
Table 3. Effect of chemical reagents on the abundance of E. coli, Proteus vulgaris and Rhodotorula forming consortia in biofilms of manure effluents*
Количество микроорганизмов в 1 мл, КОЕ/мл
Quantity of microorganisms in 1 ml, CFM/ml
Вариант эксперимента
Experimental variant
E. coli
Proteus vulgaris
Rhodotorula glutinis
Объем выделившихся газов из 4-х л НС, мл
Volume of released gases from 4 litres of ME, ml
Интенсивность запаха, баллы
Intensity of оdour, points
Контроль (НС без добавок)
Control (ME without additives)
(4,0±0,9)-106 (6,0±1,7)-104 (7,0±2,2)-104
4925,0±14,4
Опыт 1 (подкисление НС раствором H2SO4 до рН 5.5±0.1)
Experiment 1 (acidification of ME with a solution of H2SO4 to pH 5.5±0.1)
(7,0±0,9)104 (7,0±1,4)105
(9,0±1,5)-105
3310,0±18,3
Опыт 2 (внесение в НС 12.5 мг/л активного хлора в форме раствора NaOCI)
Experiment 2 (introduction of 12.5 mg/l of active chlorine into the ME in the form of solution NaOCl)_
(7,0±1,3)104 (5,0±0,8)104 (8,0±1,0)105 2836,7±18,6
Примечание: *Жирным шрифтом выделены варианты с добавками, достоверно (Р < 0,001) отличающиеся от вариантов без добавок
Note: Variants with additives that differ significantly (P < 0.001) from variants without additives are highlighted in bold
5
3
2
Согласно приведенным в табл. 3 данным, E. rnli оказалась весьма устойчивой к воздействию химических реагентов, однако подкисление до рН=5,5±0,1, а также добавка окислителя (щелочной раствор NaOCl) существенно снизило концентрацию этих бактерий (почти на 2 порядка). Можно предположить, что подкисление вызывает нарушение работы ферментативных систем бактериальных клеток, а внесение в НС NaOCl приводит к окислительному стрессу за счет накопления свободных радикалов в клеточных мембранах микроорганизмов. В ранее выполненных исследованиях было показано, что оба реагента оказывают существенное влияние на качественный и количественный состав микробиоты и могут найти применение для обработки НС с целью снижения эмиссии запахообразующих и токсичных веществ, в том числе H2S и NH3, в атмосферный воздух [21; 22]. Proteus vulgaris и Rhodotorula glutinis проявили высокую толерантность к воздействию реагентов. Численность этих МО при внесении в НС растворов H2SO4 и NaOCl не изменилась или несколько увеличилась.
Е. rnli принимают активное участие в аммонификации азотсодержащих органических соединений. Уменьшение количества этих бактерий в биопленках коррелирует со снижением объема выделившихся газов и интенсивностью неприятного запаха НС. В таблице 3 приведены данные, характеризующие общий объем газов, выделившихся за 14 дней из 4-х л НС в каждом варианте эксперимента.
В нативных НС объем выделившихся газов за время эксперимента был самым высоким (4925,0±14,4 мл), а интенсивность неприятного запаха оценивалась в 5 баллов. Подкисление НС позволило снизить выделение газообразных продуктов на 30 %, при этом интенсивность неприятного запаха уменьшилась до 3 баллов. При обработке НС раствором NaOCl образование газов снизилось на 40 %, а интенсивность неприятного запаха была оценена в 2 балла. Можно предположить, что основную роль в снижении интенсивности неприятного запаха играют входящие в состав биопленок дрожжи Rhodotorula glutinis, количество которых в опытных образцах НС увеличилось.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В составе биопленок свиных НС превалируют облигатно-анаэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы родов Clostridium, Bacteroides, Escherichia. Кроме E. rnli в составе формирующихся на поверхности НС биопленок, выявлен широкий спектр других видов этого рода. Наиболее биохимически активными оказались E. rnli, E. hermannii, E. fergusonii, менее активными E. vulneris и E. blattae.
Е. rnli проявляет значительную устойчивость к обработке НС растворами H2SO4 (до рН 5,5) и NaOCl (12,5 мг/л активного хлора). Внесение в НС реагентов в соответствующей дозировке способствует уменьшению численности, но не приводит к гибели E. rnli.
Бактерии рода Escherichia в биопленках образуют консорциумы с дрожжами Rhodotorula glutinis, а также с факультативными анаэробами Proteus vulgaris. Количество Rhodotorula glutinis и Proteus vulgaris при подкислении НС и внесении NaOCl увеличивается или не изменяется. Выявленный факт может найти практическое применение при разработке составов биопрепаратов для повышения эффективности обработки ППЖ методом компостирования.
Обработка НС растворами H2SO4 и NaOCl позволяет снизить общий объем выделяющихся газов на 30-40%, интенсивность неприятного запаха при этом уменьшается, что, вероятно, связано с увеличением численности дрожжей в поверхностных биопленках. Соответствующий эффект может быть использован для улучшения качества воздуха в помещениях при содержании животных и снижения затрат на вентиляцию.
БЛАГОДАРНОСТЬ
Работа выполнена в рамках государственного задания ИБ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН по теме: «Структура и состояние компонентов техногенных экосистем подзоны южной тайги», номер государственной регистрации в ЕГИСУ № 1220401000325. ACKNOWLEDGMENT
The study was supported by the framework of the state task of the Institute of Biology, Federal Research Centre, Komi Scientific Centre, Ural Branch, Russian Academy of Sciences on the topic: «Structure and State of the Components of Technogenic Ecosystems in the Southern Taiga Subzone», state registration number EGISU N 1220401000325.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Данилова Н.В., Галицкая П.Ю., Селивановская С.Ю. Мультирезистентность бактерий к ветеринарным антибиотикам в образцах навоза и помета сельскохозяйственных животных // Ученые записки Казанского университета. 2016. N 4. С. 507-516.
2. Трифонова Т.А., Космачева А.Г., Чеснокова С.М. Влияние антибиотиков на целлюлозолитическую и нитрифицирующую активности серой лесной почвы // Юг России: экология, развитие. 2020. N 15(4). С. 52-62. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2020-4-52-62
3. Kaper J.B., Nataro J.P., Mobley H.L.T. Pathogenic Escherichia coli // Nature reviews microbiology. 2004. Т. 2. N 2. C. 123-140. https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2005.06.008
4. Литусов Н.В. Эшерихии. Екатеринбург: УГМА, 2016. 36 с.
5. Zhu J. A review of microbiology in swine manure odor control // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2000. T. 78. pp. 93-106. https://doi.org/10.1016/S0167-8809(99)00116-4
6. Сырчина Н.В., Пилип Л.В., Ашихмина Т.Я. Контроль запахового загрязнения атмосферного воздуха (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2022. N 2. С. 26-34. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-2-026-034
7. Mackie R.I., Stroot P.G., Varel V.H. Biochemical identification and biological origin of key odor components in livestock waste // Journal of Animal Science. 1998. Т. 76. С. 1331-1342. https://doi.org/10.2527/1998.7651331x
8. Пилип Л.В., Сырчина Н.В. Роль аммонификаторов в эмиссии аммиака из свиных навозных стоков // Известия КГТУ. 2023. N 68. С. 46-54. https://doi.org/10.46845/1997-3071-2023-68-46-54
9. Popescu G.A., Daha I., Popescu C., Mitache E. Staphylococcus aureus and Escherichia hermanii in diabetes patient // Emerging Infectious Diseases. 2004. N 10(7). С. 13351337. https://doi.org/10.3201/eid1007.030567
10. Savini V., Catavitello C., Talia M., Manna A. et al. Multidrug-resistant Escherichia fergusonii: a case of acute cystitis // Clinical Microbiology. 2008. N 46(4). С. 1551-1552. https://doi.org/10.1128/JCM.01210-07
11. Leung J.M., Gallant C.V. Infections due to Escherichia and Shigella // Reference Module in Biomedical Sciences: Reference Module in Biomedical Sciences. 2014. N 6. С. 1-10. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.05090-X
12. Частоедова Е.В., Колеватых Е.П. Вегетация редких видов бактерий рода Escherichia на слизистых оболочках влагалища женщин репродуктивного возраста // Вятский медицинский вестник. 2017. N 1(53). С. 52-56.
13. Brenner K., Karig D.K., Weiss R., Arnold F.H. Engineered bidirectional communication mediates a consensus in a microbial biofilm consortium // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2007. Т. 104. N 44. С. 17300-17304. https://doi.org/10.1073/pnas.0704256104
14. Qingxin M., Yang W., Men M., Bello A., Xu X., Xu B., Deng L., Jiang X., Sheng S., Wu X., Han Y., Zhu H. Microbial community succession and response to environmental variables during cow manure and corn straw composting // Frontiers in microbiology. 2019. T. 10. C. 93-106. https://doi.org/ 10.3389/fmicb.2019.00529
15. Wan J., Wang X., Yang T., Wei Z., Banerjee S., Friman V., Mei X., Xu Y., Shen Q. Livestock manure type affects microbial community composition and assembly during composting // Frontiers in Microbiology. 2021. T. 12. C. 93-106. https:///10.3389/fmicb.2021.621126
16. Zhou K., Qiao, K., Edgar S., Stephanopoulos G. Distributing a metabolic pathway among a microbial consortium enhances production of natural products // Nature biotechnology. 2015. T. 33. N 4. C. 377-383. https://doi.org/10.1038/nbt.3095
17. Wang C., Liwei M., Park J.B., Jeong S.H., Wei G., Wang Y., Kim S.W. Microbial platform for terpenoid production: Escherichia coli and yeast // Frontiers in microbiology. 2018. T. 9. C. 2460-2472. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02460
18. Shong J., Diaz M.R.J., Collins C.H. Towards synthetic microbial consortia for bioprocessing // Current Opinion in Biotechnology. 2012. T. 23. N 5. C. 798-802. https://doi.org/10.1016/jj.copbio.2012.02.001
19. Kim B.N., Ahn J.Y., Song M.S., Kim H., Yu К., Kim S., Wee J., Kim Y., Min, J. Development of odorous gases reduction agents using recombinant yeast-derived extract // Toxicology and Environmental Health Sciences. 2019. T. 11. C. 271-277. https://doi.org/10.1007/s13530-019-0420-6
20. Терехов В.И., Сердюченко И.В. Бактерии рода Escherichia (Аналитический обзор) // Вестник ветеринарии. 2016. N 2(77). С. 35-42.
21. Сырчина Н.В., Пилип Л.В., Колеватых Е.П., Ашихмина Т.Я., Кузнецов Д.А. Влияние гипохлорита натрия на микробиоту и запах навозных стоков // Поволжский экологический журнал. 2023. N 1. С. 107-116. https://doi.org/10.35885/1684-7318-2023-1-107-116
22. Пилип Л.В., Козвонин В.А., Сырчина Н.В., Колеватых Е.П., Ашихмина Т.Я. Влияние подкисления навозных стоков на их микробиологические характеристики // Теоретическая и прикладная экология. 2020. N 3. С. 161-167. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-3-161-167
REFERENCES
1. Danilova N.V., Galitskaya P.Yu., Selivanovskaya S.Yu. Multiresistance of bacteria to veterinary antibiotics in samples of manure and droppings of agricultural animals. Uchenye zapiski Kazanskogo universiteta [Scientific notes of Kazan State University]. 2016, no. 4. pp. 507-516. (In Russian)
2. Trifonova T.A., Kosmacheva A.G., Chesnokova S.M. Effect of antibiotics on the cellulolytic and nitrification activity of gray forest soil. South of Russia: ecology, development, 2020, no. 15(4), pp. 52-62. (In Russian) https://doi.org/10.18470/1992-1098-2020-4-52-62
3. Kaper J.B., Nataro J.P., Mobley H.L.T. Pathogenic Escherichia coli. Nature reviews microbiology, 2004, vol. 2, no. 2, pp. 123140. https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2005.06.008
4. Litusov N.V. Esherikhii [Escherichia]. Ekaterinburg, USMA, 2016, 36 р. (In Russian)
5. Zhu J. A review of microbiology in swine manure odor control. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2000, vol. 78, pp. 93-106. https://doi.org/10.1016/S0167-8809(99)00116-4
6. Syrchina N.V., Pilip L.V., Ashikhmina T.Ya. Control of odor pollution of atmospheric air (review). Theoretical and applied ecology, 2022, no. 2. pp. 26-34. (In Russian) https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-2-026-034
7. Mackie R.I., Stroot P. G., Varel V. H. Biochemical identification and biological origin of key odor components in livestock waste. Journal of Animal Science, 1998, vol. 76, pp. 1331-1342. https://doi.org/10.2527/1998.7651331x
8. Pilip L.V., Syrchina N.V. The importance of microorganisms-ammonifiers of manure effluents in the emission of ammonia. KSTU News, 2023, no. 68. pp. 46-54. (In Russian) https://doi.org/10.46845/1997-3071-2023-68-46-54
9. Popescu G.A., Daha I., Popescu C., Mitache E. Staphylococcus aureus and Escherichia hermanii in diabetes patient. Emerging Infectious Diseases, 2004, no. 10(7), pp. 13351337. https://doi.org/10.3201/eid1007.030567
10. Savini V., Catavitello C., Talia M., Manna A. et al. Multidrug-resistant Escherichia fergusonii: a case of acute cystitis. Clinical Microbiology, 2008, no. 46(4), pp. 1551-1552. https://doi.org/10.1128/JCM.01210-07
11. Leung J.M., Gallant C.V. Infections due to Escherichia and Shigella. Reference Module in Biomedical Sciences: Reference Module in Biomedical Sciences, 2014, no. 6, pp. 1-10 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.05090-X
12. Chastodoeva E.V., Kolevatykh E.P. Vegetation rare species of bacteria of the genus Escherichia in the vaginal mucous membranes of reproductive age women. Vyatskii meditsinskii vestnik [Vyatka Medical Bulletin]. 2017, no. 1(53). pp. 52-56. (In Russian)
13. Brenner K., Karig D.K., Weiss R., Arnold F.H. Engineered bidirectional communication mediates a consensus in a microbial biofilm consortium. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2007, vol. 104, no. 44, pp. 17300-17304. https://doi.org/10.1073/pnas.0704256104
14. Qingxin M., Yang W., Men M., Bello A., Xu X., Xu B., Deng L., Jiang X., Sheng S., Wu X., Han Y., Zhu H. Microbial community succession and response to environmental variables during cow manure and corn straw composting. Frontiers in microbiology, 2019, vol. 10, pp. 93-106. https://doi.org/ 10.3389/fmicb.2019.00529
15. Wan J., Wang X., Yang T., Wei Z., Banerjee S., Friman V., Mei X., Xu Y., Shen Q. Livestock manure type affects microbial community composition and assembly during composting. Frontiers in Microbiology, 2021, vol. 12, pp. 93-106. https:///10.3389/fmicb.2021.621126
16. Zhou K., Qiao, K., Edgar S., Stephanopoulos G. Distributing a metabolic pathway among a microbial consortium enhances production of natural products. Nature biotechnology, 2015, vol. 33, no. 4, pp. 377-383. https://doi.org/10.1038/nbt.3095
17. Wang C., Liwei M., Park J.B., Jeong S.H., Wei G., Wang Y., Kim S.W. Microbial platform for terpenoid production: Escherichia coli and yeast. Frontiers in microbiology, 2018, vol. 9, pp. 2460-2472. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02460
18. Shong J., Diaz M.R.J., Collins C.H. Towards synthetic microbial consortia for bioprocessing. Current Opinion in Biotechnology, 2012, vol. 23, no. 5, pp. 798-802. https://doi.org/10.1016/jj.copbio.2012.02.001
19. Kim B.N., Ahn J.Y., Song M.S., Kim H., Yu K., Kim S., Wee J., Kim Y., Min, J. Development of odorous gases reduction agents using recombinant yeast-derived extract. Toxicology and Environmental Health Sciences, 2019, vol. 11, pp. 271-277. https://doi.org/10.1007/s13530-019-0420-6
20. Terekhov V.I., Serdyuchenko I.V. Bacteria of the genus Escherichia (analytical review). Vestnik veterinarii [Veterinary Bulletin]. 2016, no. 2(77), pp. 35-42. (In Russian)
21. Syrchina N.V., Pilip L.V., Kolevatykh E.P., Ashikhmina T.Ya., Kuznetsov D.A. Effect of sodium hypochlorite on the microbiota and odor of manure effluents. Povolzhskiy journal of Ekology, 2023, no. 1, pp. 107-116. (In Russian) https://doi.org/10.35885/1684-7318-2023-1-107-116
22. Pilip L.V., Kozvonin V.A., Syrchina N.V., Kolevatykh E.P., Ashikhmina T.Ya. Effects of acidifying manure effluent on its microbiological characteristics. Theoretical and applied ecology,
2020, no. 3, рр. 161-167. (In Russian) https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-3-161-167
КРИТЕРИИ АВТОРСТВА
Лариса В. Пилип отбирала образцы. Екатерина П. Колеватых проводила микробиологические исследования. Лариса В. Пилип и Надежда В. Сырчина проводили химические исследования. Лариса В. Пилип, Надежда В. Сырчина, Тамара Я. Ашихмина проанализировали данные, написали рукопись. Все авторы в равной степени несут ответственность при обнаружении плагиата, самоплагиата или других неэтических проблем.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
AUTHOR CONTRIBUTIONS
Larisa V. Pilip collected soil samples. Ekaterina P. Kolevatykh conducted microbiological studies. Larisa V. Pilip and Nadezhda V. Syrchina conducted chemical studies of the soil. Larisa V. Pilip, Nadezhda V. Syrchina and Tamara Ya. Ashikhmina analyzed the data and wrote the article. All authors are equally responsible for plagiarism, self-plagiarism and other ethical transgressions.
NO CONFLICT OF INTEREST DECLARATION
The authors declare no conflict of interest
ORCID
Лариса В. Пилип / Larisa V. Pilip https://orcid.org/0000-0001-9695-7146 Надежда В. Сырчина / Nadezhda V. Syrchina https://orcid.org/0000-0001-8049-6760 Тамара Я. Ашихмина / Tamara Ya. Ashikhmina https://orcid.org/0000-0003-4919-0047 Екатерина П. Колеватых / Ekaterina P. Kolevatykh https://orcid.org/0000-0001-6147-3555
