Caracterización de bacterias cultivables aisladas de sitios de arrecifes mesofóticos de Cuba

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.15359/revmar.13-1.1

Palabras clave:

aguas profundas, bacterioplancton, degradación, enzimas hidrolíticas, metabolitos

Resumen

Las comunidades bacterianas de sitios de arrecifes mesofóticos constituyen información genética de interés por las condiciones particulares de temperatura, presión, salinidad y disponibilidad de materia orgánica y nutrientes en la que se desarrollan. El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar la diversidad bacteriana en aguas aledañas a los arrecifes mesofóticos de Cuba en mayo-junio de 2017; así como algunas de sus potencialidades biotecnológicas. Los cultivos fueron aislados en medio agar marino, en dos niveles de la columna de agua, en 10 sitios de muestreos. Posteriormente se evaluaron las capacidades metabólicas de los aislados, relacionadas con la asimilación de diferentes fuentes de carbono y la producción de metabolitos bioactivos. Los resultados permitieron la caracterización de 30 aislados bacterianos de aguas del nivel subsuperficial y 32 de aguas profundas. El mayor porcentaje corresponde a bacilos esporulados Gram positivos y bacilos Gram negativos. Asimismo, se demostró que el 85.5% degradan carbohidratos de diferente naturaleza y el 96.8% producen enzimas hidrolíticas con actividad caseinasa, gelatinasa, lipasa o amilasa. La capacidad de degradar petróleo y compuestos fenólicos indistintamente fue detectada en el 61.3% de los aislados. Entre las potencialidades de interés biomédico e industrial se detectó actividad tensioactiva y asparaginasa en el 53% y 32% de los cultivos, respectivamente. Por su parte, la caracterización taxonómica de 40 cultivos seleccionados por sus potencialidades metabólicas demostró que el género Bacillus presentó mayor actividad biológica. Estos resultados constituyen el primer acercamiento a la caracterización de la diversidad bacteriana en sitios de arrecifes mesofóticos de Cuba.

Biografía del autor/a

Eudalys Ortiz-Guilarte, Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR)

Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR)

María Victoria Iglesias-Rodríguez, Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR)

Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR)

Roberto Rafael Núñez-Moreira, Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR)

Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR)

Valia Caballero-Barreto, Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR)

Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR)

Daymarlen González-Tamayo, Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR)

Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR)

Gladys Margarita Lugioyo-Gallardo, Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR)

Instituto de Ciencias del Mar (ICIMAR)

Referencias

Arnosti, C. (2014). Patterns of microbially driven carbon cycling in the ocean: links between extracellular enzymes and microbial communities. Ad. Oceanogra., 2014, 1-12. https://doi.org/10.1155/2014/706082

Atlas, R. M. (2010). Handbook of microbiological media. EE. UU.: CRC Press.

Becker, S., Scheffel, A., Polz, M. F. & Hehemann, J. H. (2017). Accurate quantification of laminarin in marine organic matter with enzymes from marine microbes. Appli. Environ. Microbiol., 83(9). https://doi.org/10.1128/AEM.03389-16

Benson, T. (2001). Microbiological Applications Laboratory Manual in General Microbiology. 8th Edition. EE. UU.: The McGraw-Hill.

Blunt, J. W., Carroll, A. R., Copp, B. R., Davis, R. A., Keyzers, R. A. & Prinsep, M. R. (2018). Marine natural products. Nat. Prod. Rep., 35(1), 8-53. https://doi.org/10.1039/c7np00052a

Casillo, A., Lanzetta, R., Parrilli, M. & Corsaro, M. M. (2018). Exopolysaccharides from marine and marine extremophilic bacteria: structures, properties, ecological roles and applications. Mar. Drugs, 16(2), 69. https://doi.org/10.3390/md16020069

Chen, Y.-Y., Kao, T.-W., Wang, C.-C., Chen, Y.-J., Wu, C.-J., Lai, C.-H. & Chen, W.-L. (2019). Exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons and risk of disability among an elderly population. Environ. Sci. Pollut. Res., https://doi.org/10.1007/s11356-019-04498-3

Clarke, K. R. & Warwick, R. M. (2001). Change in Marine Communities: An approach to statistical analysis and interpretation (2nd ed.). United Kingdom: PRIMER-E Ltd.

Cui, Y., Chun, S. J., Baek, S. H., Lee, M., Kim, Y., Lee, H. G., ... & Oh, H. M. (2019). The water depth-dependent co-occurrence patterns of marine bacteria in shallow and dynamic Southern Coast, Korea. Sci. Rep., 9(1), 1-13. https://doi.org/10.1038/s41598-019-45512-5

Dang, H. & Lovell, C. R. (2016). Microbial surface colonization and biofilm development in marine environments. Microbiol. Mol. Biol. Rev., 80(1), 91-138. https://doi.org/10.1128/MMBR.00037-15

Delabary, G. S., Silva, M. C. D., Silva, C. S. D., Baratieri, L. Z., Melo, T. M. D., Stramosk, C. A, ... & Silva, M. A. C. D. (2020). Influence of temperature and culture media on growth and lipolytic activity of deep-sea Halomonas sulfidaeris LAMA 838 and Marinobacter excellens LAMA 842.0 Ocean Coast. Res., 68(e20282) 1-11. https://dx.doi.org/10.1590/S2675-28242020068282

Dias, A. C., Andreote, F. D., Dini-Andreote, F., Lacava, P. T., Sá, A. L., Melo, I. S., ... & Araújo, W. L. (2009). Diversity and biotechnological potential of culturable bacteria from Brazilian mangrove sediment. W. J. Microbiol. Biotechnol., 25(7), 1305-1311. https://doi.org/10.1007/s11274-009-0013-7

Finnerty, W. R. (1994). Biosurfactants in environmental biotechnology. Current Opinion Biotechnol., 5(3), 291-295. https://doi.org/10.1016/0958-1669(94)90031-0

Fuentes, S., Méndez, V., Aguila, P. & Seeger, M. (2014). Bioremediation of petroleum hydrocarbons: catabolic genes, microbial communities, and applications. Applied Microbiol. Biotechnol., 98(11), 4781-4794. https://doi.org/10.1007/s00253-014-5684-9

Gawas, V. S., Shivaramu, M. S., Damare, S. R., Pujitha, D., Meena, R. M. & Shenoy, B. D. (2019). Diversity and extracellular enzyme activities of heterotrophic bacteria from sediments of the Central Indian Ocean Basin. Sci. Rep., 9(1), 1-9. https://doi.org/10.1038/s41598-019-45792-x

Gilbert, J. A., Steele, J. A., Caporaso, J. G., Steinbrück, L., Reeder, J., Temperton, B., ... & Somerfield, P. (2012). Defining seasonal marine microbial community dynamics. ISME J., 6(2), 298-308. https://doi.org/10.1038/ ismej.2011.107

Glöckner, F. O., Stal, L. J., Sandaa, R.-A., Gasol, J. M., O’Gara, F., Hernandez, F., ... & Pitta, P. (2012). Marine Microbial Diversity and its role in Ecosystem Functioning and Environmental Change. In J. B. Calewaert & N. McDonough (Eds.), Marine Board Position Paper 17 (pp. 5-77) Belgium: Marine Board-ESF. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.5138.6400

Harrigan, W. F. & McCance, M. E. (1968). Métodos de laboratorio en microbiología. España: Academia.

Ifegwu, O. C. & Anyakora, C. (2015). Polycyclic aromatic hydrocarbons: part I. Exposure. In G. Makowki (Ed.), Advances in Clinical Chemistry (pp. 277-304). EE.UU.: Academic Press. https://dx.doi.org/10.1016/bs.acc.2015.08.001

Izadpanah Qeshmi, F., Homaei, A., Fernandes, P. & Javadpour, S. (2018). Marine microbial L-asparaginase: Biochemistry, molecular approaches and applications in tumor therapy and in food industry. Microbiol. Res., 208, 99-112. https://doi.org/10.1016/j.micres.2018.01.011

Jain, R., Zaidi, K. U., Verma, Y. & Saxena, P. (2012). L-asparaginase: A promising enzyme for treatment of acute lymphoblastic leukiemia. People’s J. Sci. Res., 5(1), 29-35. https://imsear.searo.who.int/handle/123456789/140315

Jin, M., Gai, Y., Guo, X., Hou, Y. & Zeng, R. (2019). Properties and applications of extremozymes from deep-sea extremophilic microorganisms: A mini review. Mar. Drugs, 17(12), 656. https://doi.org/10.3390/md17120656

Jones, S. E. & Lennon, J. T. (2010). Dormancy contributes to the maintenance of microbial diversity. Proc. Natl. Acad. Sci., 107(13), 5881-5886. https://doi. org/10.1073/pnas.0912765107

Kai, W., Peisheng, Y., Rui, M., Wenwen, J. & Zongze, S. (2017). Diversity of culturable bacteria in deep-sea water from the South Atlantic Ocean. Bioengineered, 8(5), 572-584. https://doi.org/10.1080/21655979.2017.1284711

Karlapudi, A. P., Venkateswarulu, T. C., Tammineedi, J., Kanumuri, L., Ravuru, B. K., Dirisala, V. & Kodali, V. P. (2018). Role of biosurfactants in bioremediation of oil pollution-a review. Pet. 4(3), 241-249. https://doi.org/10.1016/j.petlm.2018.03.007

Lailaja, V. P. & Chandrasekaran, M. (2013). Detergent compatible alkaline lipase produced by marine Bacillus smithii BTMS 11. World J. Microbiol. Biotechnol., 29(8), 1349-1360. https://doi.org/10.1007/s11274-013-1298-0

Liu, L., Yang, H., Shin, H. D., Chen, R. R., Li, J., Du, G. & Chen, J. (2013). How to achieve high-level expression of microbial enzymes: strategies and perspectives. Bioengineered, 4(4), 212-223. https://doi.org/10.4161/bioe.24761

Liu, Q., Fang, J., Li, J., Zhang, L., Xie, B. B., Chen, X. L. & Zhang, Y. Z. (2018). Depth-resolved variations of cultivable bacteria and their extracellular enzymes in the water column of the New Britain Trench. Front. Microbiol., 9, 135. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00135

Loya, Y., Eyal, G., Treibitz, T., Lesser, M. P. & Appeldoorn, R. (2016). Theme section on mesophotic coral ecosystems: advances in knowledge and future perspectives. Coral Reefs, 35(1), 1-9. https://doi.org/10.1007/s00338-016-1410-7

Lugioyo, G. M., Coto, O., Álvarez, C. & Espinosa, G. (2010). Bacillus species in the oceanic waters adjacent to Cuba: Association between their distribution and metabolic activity. Rev. Cien. Mar. Cost., 2(1), 61-72. https://doi.org/10.15359/revmar.2.5

Lugioyo, G. M., González, D. & García, I. (2020). Evaluación de la calidad del agua de los arrecifes del golfo de Cazones, sur de Cuba, a partir de algunos indicadores microbiológicos y químicos. Rev. Cien. Mar. Cost., 12(1), 9-26. https://dx.doi.org/10.15359/revmar.12-1.1

Miravet, M. E. (2003). Abundancia, actividad y diversidad de las bacterias heterótrofas en el Golfo de Batabanó y su uso como indicadoras ambientales. (Tesis de doctorado no publicada). Universidad de La Habana, Cuba.

Miravet, M. E., Lugioyo, M., Loza, S., Enríquez, D., Delgado, Y., Carmenate, M. & Pérez, D. (2009). Procedimientos para el Monitoreo de la Calidad Ambiental en la Zona Marino Costera a partir de Microorganismos. República Dominicana: Ediciones Centenario.

Miravet, M. E., Martínez-Daranas, B. & Penie, I. (1994). Indicadores microbiológicos del estado de salud de los arrecifes que bordean el archipiélago Sabana-Camagüey. Cuba: Instituto de Oceanología.

Odisi, E. J., Silvestrin, M. B., Takahashi, R. Y. U., da Silva, M. A. C. & Lima, A. O. D. S. (2012). Bioprospection of cellulolytic and lipolytic South Atlantic deep-sea bacteria. Electron. J. Biotechnol., 15(5). https://doi.org/10.2225/vol15-issue5-fulltext-17

Olson, J. B. & Kellogg, C. A. (2010). Microbial ecology of corals, sponges, and algae in mesophotic coral environments. FEMS Microbiol. Ecol., 73(1), 17-30. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2010.00862.x

Ong, K. S., Chin, H. S. & Teo, K. C. (2011). Screening of antibiotic sensitivity, antibacterial and enzymatic activities of microbes isolated from ex-tin mining lake. African J. Microbiol. Res., 5(17), 2460-2466. https://doi.org/10.5897/AJMR11.170

Oppenheimer, C. H. & ZoBell, C. E. (1952). The growth and viability of sixty-three species of marine bacteria as influenced by hydrostatic pressure. J. Mar. Res., 11(1), 10-18.

Prabhu, R. H., Bhise, K. S. & Patravale, V. B. (2017). Marine enzymes in cancer: a new paradigm. In S. Kim & F. Toldrá (Eds.), Advances in Food and Nutrition Research. Marine Enzymes Biotechnology: Production and Industrial Applications, Part III - Application of Marine Enzymes (pp. 1-14). EE.UU.: Academic Press.

Ramlath, L., Keerthana, P. P., Safvana Fathima, P. & Mashhoor, K. (2018). Bacteria from Coral Ecosystem of Kiltan Island, Lakshadweep: Resource for Hydrolytic Enzymes. Int. J. Cell Sci. Biotechnol., 7, 1-9.

Roman, J. (2018). The ecology and conservation of Cuba's coastal and marine ecosystems. Bull. Mar. Sci., 94(2), 149-169. https://doi.org/10.5343/bms.2017.1164

Rudrapati, P. & Audipudi, A. V. (2015). Characterization and bioprocessing of oncolytic enzyme-L-asparaginase isolated from marine bacillus AVP 14. Int. J. Pharm. Sci. Rev. Res., 30(2), 195-201.

Sanz-Sáez, I., Salazar, G., Sánchez, P., Lara, E., Royo-Llonch, M., Sà, E. L., .... & Acinas, S. G. (2020). Diversity and distribution of marine heterotrophic bacteria from a large culture collection. BMC Microbiol., 20(1), 1-16. https://doi.org/10.1186/s12866-020-01884-7

Sardessai, Y. N. & Bhosle, S. (2002). Organic solvent-tolerant bacteria in mangrove ecosystem. Current Sci., 82(6), 622-623.

Seeger, M. & Pieper, D. H. (2010). Genetics of biphenyl biodegradation and co-metabolism of PCBs. In K. N. Timmis (Ed.), Handbook of hydrocarbon and Lipid Microbiology (pp. 1180-1198). Germany: Springer-Verlag. https://doi.org/10.1007/978-3-540-77587-4_82

Shon, H. K., Vigneswaran, S. & Snyder, S. A. (2006). Effluent organic matter (EfOM) in wastewater: constituents, effects, and treatment. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol., 36(4), 327-374. https://doi.org/10.1080/10643380600580011

Sivaperumal, P., Kamala, K., & Rajaram, R. (2017). Bioremediation of industrial waste through enzyme producing marine microorganisms. In S. Kim & F. Toldrá (Eds.), Advances in Food and Nutrition Research. Marine Enzymes Biotechnology: Production and Industrial Applications, Part III - Application of Marine Enzymes (pp. 165-179). EE.UU.: Academic Press.

Sivasankar, P., Sugesh, S., Vijayan, P., Sivakumar, K., Vijayalakshmi, S., Balasubramanian, T. & Mayavu, P. (2013). Efficient production of L-asparaginase by marine Streptomyces sp. isolated from Bay of Bengal, India. African J. Microbiol. Res., 7(31), 4015-4021. https://doi.org/10.5897/AJMR12.2184

Trincone, A. (2018). Update on marine carbohydrate hydrolyzing enzymes: biotechnological applications. Molecules, 23(4), 901. https://doi.org/10.3390/molecules23040901

Vela, G. R. & Ralston, J. R. (1978). The effect of temperature on phenol degradation in wastewater. Canadian J. Microbiol., 24(11), 1366-1370. https://doi.org/10.1139/m78-219

Ward, C. S., Yung, C. M., Davis, K. M., Blinebry, S. K., Williams, T. C., Johnson, Z. I. & Hunt, D. E. (2017). Annual community patterns are driven by seasonal switching between closely related marine bacteria. ISME J., 11(6), 1412-1422. https://doi.org/10.1038/ismej.2017.4

Publicado

2021-04-23

Cómo citar

Ortiz-Guilarte, E., Iglesias-Rodríguez, M. V., Núñez-Moreira, R. R., Caballero-Barreto, V., González-Tamayo, D., & Lugioyo-Gallardo, G. M. (2021). Caracterización de bacterias cultivables aisladas de sitios de arrecifes mesofóticos de Cuba. Revista Ciencias Marinas Y Costeras, 13(1), 9-26. https://doi.org/10.15359/revmar.13-1.1

Número

Sección

Artículos científicos

Cómo citar

Ortiz-Guilarte, E., Iglesias-Rodríguez, M. V., Núñez-Moreira, R. R., Caballero-Barreto, V., González-Tamayo, D., & Lugioyo-Gallardo, G. M. (2021). Caracterización de bacterias cultivables aisladas de sitios de arrecifes mesofóticos de Cuba. Revista Ciencias Marinas Y Costeras, 13(1), 9-26. https://doi.org/10.15359/revmar.13-1.1

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