Биохимическая активность морских дрожжей донных отложений севастопольских бухт (Чёрное море)

Biochemical activity of marine yeast bottom sediments of Sevastopol bays (Black Sea)

Дорошенко Ю.В.^1,2, Гуменюк К.А.²

Yuliya V. Doroshenko^1,2, Kristina A. Gymenyuk²

¹Федеральный исследовательский центр «Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН»
(Севастополь, Россия) 

²ГБОУ ЦДО «Малая академия наук» (Севастополь, Россия) 

¹Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS (Sevastopol, Russia)

²Center of Additional Education «Minor Academy of Science» (Sevastopol, Russia)

УДК [579.68:574.635](262.5)

Морские грибы, включая дрожжи, менее изучены, чем наземные грибы, не только в Чёрном море, но и во всём мире. В статье представлены данные о биохимической активности морских дрожжей, выделенных из донных отложений трёх севастопольских бухт (б. Карантинная, б. Круглая и б. Южная) во время проведения санитарно-экологической съёмки отдела морской санитарной гидробиологии ФИЦ ИнБЮМ. На основании литературного обзора приведена гидрохимическая характеристика районов исследований. Определено, что у всех штаммов наблюдались признаки роста на углеводах (глюкоза, лактоза, крахмал) и на белках (пептон). Кроме того, они активно использовали нефть и нефтепродукты в качестве единственного источника углерода и энергии. Микрофлора загрязнённых районов регулярно сталкивается с угрозой поступления веществ различной природы и, следовательно, выработала необходимые ферментные механизмы для их трансформации и утилизации.

Ключевые слова: морские дрожжи; биохимическая активность; нефтяные углеводороды; Чёрное море

Fungi in marine environments, including yeasts, are far less studied than fungi in terrestrial environments, not only in Black Sea but also all over the world. The data about the biochemical activity of marine yeasts are presented. Yeast strains were able to be isolated from bottom sediments of three Sevastopol bays (Karantinnaya bay, Kruglaya Bay, and Yuzhnaya bay) during a sanitary-ecological survey of department of marine sanitary hydrobiology IBSS. We have showed hydrochemical characteristic of the studied area based on the literature review. The isolates grew well in a medium composed of sugars (glucose, lactose), in vitro ability to degrade starch and peptone. In addition, they used oil and petroleum hydrocarbons as the only source of carbon and energy actively. The indigenous microflora in heavily polluted environments faces a regular threat from pollutants and has therefore evolved the necessary enzymatic setup for their detoxification.

Keywords: marine yeast; biochemical activity; oil hydrocarbons; Black Sea.

Введение

Нефть и нефтепродукты относятся к наиболее распространённым загрязнителям биосферы (Немировская, 2013). Загрязнение прибрежных акваторий нефтью и нефтепродуктами оказывает серьёзное физическое и токсическое воздействие на водные организмы. Тяжесть эффекта обычно зависит от количества и типа разлитой нефти, условий окружающей среды, чувствительности затронутых организмов и их среды обитания (Lee et al., 2013).

Физико-химические процессы играют существенную роль в самоочищении воды от нефтяных углеводородов, но полной деструкции не происходит. Самоочищение морской среды от нефти и нефтепродуктов осуществляется совокупностью гидробионтов всех трофических уровней. Однако ведущая роль в разложении органических веществ, попадающих в окружающую среду, принадлежит микроорганизмам. Соединения, которые подвергаются глубокой деградации, могут использоваться микроорганизмами в качестве источника углерода, а также источника энергии в процессах метаболизма (A report from American Academy..., 2011).

С тех пор как было обнаружено биологическое окисление углеводородов, уделяется большое внимание изучению микроорганизмов, обладающих способностью усваивать эти соединения. Значительный интерес в этом отношении представляют одноклеточные грибы и мицелиальные организмы способные использовать углеводороды (Head et al., 2006). Углеводородокисляющие дрожжи широко распространены в водных экосистемах, встречаются в нефтезагрязнённых почвах (Head et al., 2003; Филатов и др., 2014; Киреева, 2015).

Большой интерес для изучения процессов самоочищения в море представляет способность дрожжей использовать нефтяные углеводороды в качестве единственного источника углерода и энергии (Zinjarde, Pant, 2002). По данным М.И. Новожиловой (Новожилова, 1979), дрожжи, выделенные из Каспийского моря, активно утилизировали сырую нефть, соляровое масло и керосин. От 30 до 200 кл./л дрожжей обнаруживалось в воде, загрязнённой нефтью, а непосредственно после нефтяных сбросов их количество достигало 10 тыс. клеток в литре (Kandasamy et al., 2012).

Дрожжи в морской среде повсеместно распространены, а популяция в основном зависит от типа и концентрации органических веществ. Было обнаружено, что распространение видов, а также их численность и метаболические характеристики регулируются существующими условиями окружающей среды. В прибрежной акватории численность обычно составляет 10−10³ кл./л, тогда как в глубоководных океанических регионах − менее 10 кл./л. Аэробные формы больше встречаются в чистой воде, а ферментативные формы − в загрязнённой. В илах дрожжей больше, чем в песчаных отложениях. Частота выделения дрожжей снижалась по мере увеличения глубины (Kutty, Philip, 2008; Kandasamy et al., 2012).

К сожалению, текущие исследования морских дрожжей в России практически отсутствуют, несмотря на некоторые исследования, проводимые на Белом (Konovalova, Bubnova, 2011; Kachalkin, 2014) и Чёрном (Дорошенко, 2014, 2019; Копытина, Дудка, 2016; Копытина, 2019) морях.

Основная информация по дрожжам Чёрного моря относится к 50–70-м годам 20 столетия. Продолжение исследований в настоящее время представляет интерес для учёных, поскольку морские дрожжи являются ценными объектами для аквакультуры, биотехнологии и как агенты самоочищения морской среды (Kreusch, Duarte, 2021; Банницына и др., 2016; El-Baz et al., 2018; Yun et al., 2021). Таким образом, приобретают актуальность работы по исследованию дрожжевого сообщества, в том числе, в прибрежных акваториях региона Севастополя.

Цель работы – определить способность морских дрожжей донных отложений севастопольских бухт к деградации различных загрязняющих веществ.

Материалы и методы        

Дрожжи выделяли из 17 образцов донных отложений в трёх бухтах Севастополя (бухта Круглая, бухта Карантинная, бухта Южная) в июне-августе 2015 г. во время проведения санитарно-экологической съёмки отдела морской санитарной гидробиологии ФИЦ ИнБЮМ (рис. 1).

Для получения накопительной культуры дрожжей исследуемый материал вносили в солодово-дрожжевой бульон (СДБ), приготовленный на морской воде. Предварительно среду подкисляли до рН 3,7–4,0 молочной кислотой (3–4 мл/л). После инкубации при температуре 25–28 ºС в пробирках визуально наблюдали признаки роста накопительной культуры. Из накопительной культуры высевали материал на агар Сабуро и оставляли в термостате на 3–7 суток. Затем колонии дрожжей микроскопировали, описывали и отсевали в пробирки со скошенным агаром того же состава (Квасников, Щелокова, 1991; Yurkov et al., 2011; Fell, 2001).

Рис. 1. Схема расположения станций отбора проб

Fig. 1. Outline map of the location of the sampling stations

Проверенные на чистоту культуры морских дрожжей использовались для дальнейшего исследования. 

Способность и интенсивность роста дрожжевых штаммов на нефти и нефтепродуктах определяли посевом выделенных культур на среду Диановой–Ворошиловой с последующим добавлением источников углерода в трёх повторностях. В качестве источника нефтяных углеводородов использовали дизельное топливо, флотский мазут и сырую нефть (2% от объёма). Помимо того, проверяли возможность роста в присутствии крахмала, рыбьего жира, оливкового масла, белка, а также рост на глюкозе и лактозе. В качестве контроля служила среда с используемыми источниками углерода без добавления микроорганизмов (Квасников, Щелокова, 1991; Экологическая микробиология…, 2016).

Рост на минеральной среде с нефтепродуктами оценивался визуально по характерным показателям роста микроорганизмов.

Результаты и обсуждение

Для оценки факторов, влияющих на процессы самоочищения, необходимо проанализировать экологическое состояние исследуемых бухт и источники поступления загрязняющих веществ. Морские донные осадки связаны с теми событиями, которые происходят в акватории. Биогеохимические показатели отражают те свойства, которые приобретает донный осадок под воздействием внешних факторов, в частности, загрязнения бухт нефтепродуктами. Физико-химические свойства (рН, Eh, натуральная влажность) и морфоструктура донных осадков (гранулометрический состав) определяют их способность к аккумуляции и преобразованию поступающих загрязнений.

Характеристика районов исследований

Бухта Карантинная расположена в полукилометре в западном направлении от Севастопольской, ее длина составляет около 1,5 км, ширина на выходе 0,5 км, а в средней части сужается до 0,1 км и менее, глубины в нижней части достигают 12–16, в средней – 4–6 м.

Прибрежная акватория Карантинной бухты – зона экологической реабилитации вод. Несмотря на наличие аварийного выпуска хозяйственно-бытовых сточных вод, в ней, в результате активного водообмена с прилегающей частью моря и мидийной фермой, процессы деструкции органического вещества протекают достаточно интенсивно. Это, возможно, определяет и широкое видовое разнообразие донных видов рыб в этой бухте (Кузьминова, Чеснокова, 2016).

Согласно последним данным, содержание хлороформ-экстрагируемых веществ и нефтяных углеводородов в донных осадках Карантинной бухты было 52 и 20 мг/100 г соответственно (Санитарно-биологические исследования…, 2018).

Бухта Круглая представляет собой полузамкнутую акваторию с ограниченным водообменом. Она является бухтой рекреационного назначения, и наибольшая антропогенная нагрузка здесь наблюдается летом. Эта бухта отличается биологическим разнообразием донной растительности (Панкеева и др., 2019). Донные осадки в вершине бухты представлены тёмно-серыми/чёрными илами с большим количеством разложившейся органики и запахом сероводорода. Анализ донных осадков показал, что загрязнение органическими веществами по акватории вершины бухты распространено неравномерно и чётко соответствует уровню антропогенной нагрузки на ту или иную её часть. Согласно (Тихонова, 2016), содержание ХЭВ и НУВ в донных осадках Круглой бухты составила 46 и 12 мг/100 г соответственно.

Бухта Южная. На берегах бухты расположены судоремонтные и судостроительные предприятия, отходы производств которых могут являться потенциальными источниками поступления загрязняющих веществ в акваторию бухты. По результатам мониторинговых наблюдений за содержанием неорганических форм азота и других биогенов, экологическое состояние Южной бухты оценивается как неблагополучное (Совга и др., 2020). В донных отложениях этой бухты обнаружены более высокие концентрации тяжелых металлов и микроэлементов, по сравнению с бухтами Круглая и Карантинная (Котельянец, 2021). Кроме того, по содержанию ХЭВ и НУВ в донных осадках (2200 мг/100 г, 799 мг/100 г) является наиболее загрязнённой их исследуемых бухт (Санитарно-биологические исследования…, 2018).

Таким образом, исследуемые бухты города Севастополя существенно различаются как особенностями гидрохимических режимов, так и уровнем загрязнения, что может оказывать влияние на процессы самоочищения в этих акваториях.

Кроме того, в (Bankar et al., 2009) также есть сообщения об оценке аборигенных дрожжей в процессах естественной детоксикации различных загрязнителей. Особое внимание уделяется изоляции таких дрожжей из сильно загрязнённой окружающей среды. Аборигенная микрофлора в таких средах регулярно сталкивается с угрозой со стороны загрязнителей и, следовательно, выработала необходимые ферментные механизмы для их трансформации и утилизации.

Дрожжи были обнаружены в трёх образцах донных отложений, из которых удалось выделить 10 различных штаммов. Для полученных изолятов были описаны их морфотипы. По форме основную массу составляли овальные клетки с односторонним или многосторонним почкованием. Часть клеток имело неоднородную зернистую цитоплазму, в которой хорошо просматривались включения.

Физиолого-биохимическая активность (ФБА) микроорганизмов играет решающую роль в процессах самоочищения морской среды. В связи с этим, изучение биохимических свойств представляет значительный интерес. Физиолого-биохимические особенности бактерий, выделенных из акватории Севастополя, достаточно изучены (Санитарно-биологические исследования…, 2018). Однако аналогичных данных по дрожжам практически нет. Способность сбраживать сахара или её отсутствие является также одной из наиболее важных характеристик, используемых для видовой диагностики дрожжей (Квасников, Щелокова, 1991).

Самый интенсивный рост дрожжей был отмечен на глюкозе (рис. 2Б): только на ней наблюдался активный рост, причем абсолютно у всех выделенных культур. При этом на лактозе активно росли 80 % всех штаммов (рис. 2А).

Рис. 2. Рост дрожжей: А – лактоза, Б – глюкоза

Fig. 2. Yeasts growth on: А – lactose, Б – glucose

Согласно полученным результатам, у всех штаммов наблюдались признаки роста как на углеводах (глюкоза, лактоза, крахмал), так и на белках (рис. 3Б). У шести культур из десяти отмечен гидролиз крахмала. На пептоне был отмечен умеренный рост: у 70% штаммов. Всё это свидетельствует о способности дрожжей к трансформации углеводов. Наиболее активные штаммы были выделены из донных отложений б. Южная и б. Круглая.

Рис. 3. Рост дрожжей на: А – крахмал, Б – пептон

Fig. 3. Yeasts growth: А – starch, Б – peptone

У всех микроорганизмов отмечена ярко выраженная липолитическая активность (рис. 4). Все исследуемые штаммы дрожжей росли на минеральной среде с добавлением рыбьего жира, причём у 80% из них наблюдали активный рост. У половины штаммов наблюдали умеренный рост при добавлении оливкового масла, а у одного, выделенного из донных отложений б. Южная, скудный рост (рис. 4Б).

Рис. 4. Рост на минеральной среде с добавлением: А – рыбий жир, Б – оливковое масло

Fig. 4. Yeasts growth on the mineral medium with adding: А – fish oil, Б – olive oil

Согласно (Bankar et al., 2009), исследования дрожжей, эффективно разрушающих гидрофобные субстраты, в основном имеют биотехнологическую направленность. При этом практически отсутствуют обзоры, касающиеся экологического применения дрожжей. Например, для биоремедиации окружающей среды, загрязненной алифатическими и ароматическими соединениями, органическими загрязнителями и металлами.

Несмотря на то, что известно более тысячи микроорганизмов, ассимилирующих углеводороды, наиболее продуктивные из них − культуры дрожжей рода Candida, для которых источником углеводородов служат парафины нефти. Они дают большой выход биомассы с высоким содержанием белка и витаминов (Банницына и др., 2016).

Результаты нашего эксперимента показали, что использовать нефть и нефтепродукты в качестве единственного источника углерода и энергии способны все штаммы морских дрожжей (рис. 5). Наиболее активными в отношении нефтяных углеводородов были штаммы, выделенные из донных отложений б. Круглая. Умеренный рост наблюдали у дрожжевых культур из б. Карантинная. Невысокая активность отмечена у штаммов из б. Южная (скудный или умеренный рост).

Рис. 5. Рост на минеральной среде с добавлением: А – нефть, Б – дизельное топливо, В – мазут

Fig. 5. Yeasts growth on the mineral medium with adding: А – crude oil, Б – diesel fuel, В – fuel oil

Несмотря на то, что на нефтяных углеводородах дрожжи проявляли разную способность к росту, большинство пробирок оказалось с активным и умеренным ростом, что говорит о высокой способности дрожжевых микроорганизмов к росту на нефти и ее фракциях. Это согласуется с данными, полученными ранее, по биохимической активности дрожжевых культур. Дрожжи перифитона (Санитарно-биологические исследования…, 2018) и донных отложений (Tikhonova et al., 2018) активней использовали сырую нефть и флотский мазут по сравнению с дизельным топливом.

Отмечено, что дрожжи, выделенные из донных отложений б. Круглая, способны активно утилизировать широкий ряд источников углерода. Это может быть связано с разнообразием растительных сообществ (морские травы и водоросли) в данной бухте. (Панкеева и др., 2019). Согласно имеющимся данным (Квасников, Щелокова, 1991), на водных растениях дрожжи находятся в большом количестве, поскольку обеспечиваются более высокой концентрацией питательных веществ. Кроме того, данная акватория отличается небольшой глубиной, которая хорошо прогревается в летний период.

Хотя проводимые исследованиями были лабораторными, тот факт, что дрожжи часто выделяются из загрязнённой окружающей среды, указывает на возможность деградации загрязнителей в естественных условиях.

Заключение

Результаты изучения физиолого-биохимических свойств микроорганизмов, выделенных из донных осадков, свидетельствуют об их высокой биохимической активности. Все штаммы исследуемых дрожжей проявили способность использовать нефтяные углеводороды в качестве единственного источника углерода и энергии, а также росли на углеводах. Следовательно, при оценке процессов самоочищения в составе микробоценозов морских водоёмов необходимо учитывать и дрожжи. Наибольшую активность проявляли культуры, выделенные из донных отложений б. Круглая.

Окисление углеводородов микроорганизмами – ведущий фактор природного процесса деградации нефти, поэтому для ускорения процессов самоочищения от нефтяных углеводородов необходимо использовать биологические резервы микробных сообществ.

Благодаря тому, что морские дрожжи встречаются в экстремальных условиях окружающей среды, они обладают превосходными качествами по сравнению со своими наземными аналогами в отношении устойчивости к соли, продукции ферментов, биосинтетического потенциала, уменьшения загрязнений, и, следовательно, заслуживают дальнейшего изучения.

Работа выполнена в рамках государственного задания ФИЦ ИнБЮМ по теме «Молисмологические и биогеохимические основы гомеостаза морских экосистем» (№ гос. регистрации 121031500515-8).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Список литературы

1. Банницына Т.Е., Канарский А.В., Щербаков А.В., Чеботарь В.К., Кипрушкина Е.И. Дрожжи в современной биотехнологии // Вестник Международной академии холода. 2016. № 1. С. 24–29. DOI: https://doi.org/10.21047/1606-4313-2016-16-1-24-29 
2. Дорошенко Ю.В. Морские дрожжи в сообществе обрастаний систем гидробиологической очистки // Экосистемы, их оптимизация и охрана. 2014. № 11 (30). С. 219−222. URL:http://ekosystems.cfuv.ru/wp-content/uploads/2016/11/028doroshenko.pdf
3. Дорошенко Ю.В. Кинетические характеристики роста микроорганизмов перифитона систем гидробиологической очистки // Актуальные вопросы биологической физики и химии. 2019. Т. 4, № 3. С. 435−439.
4. Квасников Е.И., Щелокова И.Ф. Дрожжи. Биология. Пути использования. – Киев: Наук. думка, 1991. – 326 с.
5. Киреева Н.А. Микробиологические процессы в нефтезагрязнённых почвах. − Уфа: Недра, 2015. – 171 с.
6. Копытина Н.И. Микроскопические грибы бассейна Чёрного моря: направления и перспективы исследований // Морской биологический журнал. 2019. Т. 4, № 4. С. 15–33. DOI: https://doi.org/10.21072/mbj.2019.04.4.02 
7. Копытина Н.И., Дудка И.А. Таксономическое разнообразие микобиоты прибрежных вод Крыма (Чёрное море) // Морской биологический журнал. 2016. Т. 1, № 2. С. 27–38. DOI: https://doi.org/10.21072/mbj.2016.01.2.03 
8. Котельянец Е.А. Особенности накопления макро- и микроэлементов в донных отложениях прибрежных акваторий Крыма (Чёрное море) с различной интенсивностью водообмена по данным РФА // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2021. № 2. С. 106–120. DOI: https://doi.org/10.22449/2413-5577-2021-2-106-120 
9. Кузьминова Н.С., Чеснокова И.И. Динамика разнообразия доминирующих представителей ихтиофауны в бухтах города Севастополя, отличающихся экологическими условиями // Экосистемы. 2016. Вып. 7. С. 26–35.
10. Немировская И.А. Нефть в океане (загрязнение и природные потоки). – М.: Научный мир, 2013. – 432 с.
11. Новожилова М.И. Аспорогенные дрожжи и их роль в водоемах. – Алма-Ата: Наука, 1979. – 200 с.
12. Панкеева Т.В., Миронова Н.В., Новиков Б.А. Картографирование донной растительности бухты Круглая (г. Севастополь, Чёрное море) // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2019. Вып. 3. С. 61−71. DOI: https://doi.org/10.22449/2413-5577-2019-3-61-71 
13. Санитарно-биологические исследования прибрежных акваторий юго-западного Крыма в начале XXI века // Миронов О.Г., Алёмов С.В. (ред.); Институт морских биологических исследований имени А.О. Ковалевского РАН. – Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2018. – 276 с.
14. Совга Е.Е., Мезенцева И.В., Слепчук К.А. Сравнение ассимиляционной емкости и индекса трофности различных частей акватории Севастопольской бухты // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 3. С. 63–76. DOI: https://doi.org/10.22449/2413-5577-2020-3-63-76 
15. Тихонова Е.А. Многолетняя динамика загрязнения органическими веществами донных осадков бухты Круглая (Севастополь, Чёрное море) // Морской биологический журнал. 2016. Т. 1, № 1. С. 70–75.
16. Филатов Д.А., Кривцов Е.Б., Свириденко Н.Н., Головко А.К, Алтунина Л.К. Микробиологическое окисление высоковязкой нефти и её высокомолекулярных гетероорганических соединений в почве // Биотехнология. 2014. №. 4. С. 74−82.
17. Чернявская М.И., Сидоренко А.В., Голенченко С.Г., Лысак В.В., Самсонова А. С. Экологическая микробиология. – Минск: БГУ, 2016. – 63 с.
18. A report from the American Academy of Microbiology. Microbes & oil spills. 2011. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK562898/pdf/Bookshelf_NBK562898.pdf (дата обращения: 11.11.2021)
19. Bankar A.V., Kumar A.R., Zinjarde S.S. Environmental and industrial applications of Yarrowia lipolytica // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2009. V. 84. P. 847–865. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-009-2156-8 
20. El-Baz A.F., El-Enshasy H.A., Shetaia Y.M., Mahrous H., Othman N.Z., Yousef A.E. Semi-industrial scale production of a new yeast with probiotic traits, Cryptococcus sp. YMHS, isolated from the Red Sea // Probiotics & Antimicro. Prot. 2018. V. 10. P. 77–88. DOI: https://doi.org/10.1007/s12602-017-9291-9 
21. Fell J.W. Collection and identification of marine yeasts // Paul J.H. (ed.). Methods in Microbiology. − Burlington: Academic Press, 2001. − P. 347–356. DOI: https://doi.org/10.1016/S0580-9517(01)30052-1 
22. Head I.M., Jones D.M., Larter S.R. Biological activity in the deep subsurface and the origin of heavy oil // Nature. 2003. V. 426. P. 344–352. DOI: https://doi.org/10.1038/nature02134 
23. Head I.M., Jones D.M., Roling W.F.M. Marine microorganisms make a meal of oil // Nature Reviews Microbiology. 2006. V. 4. P. 173–182.
24. Kachalkin A.V. Yeasts of the White Sea intertidal zone and description of Glaciozyma litorale sp. nov. // Antonie van Leeuwenhoek. 2014. V. 105. P. 1073–1083. DOI: https://doi.org/10.1007/s10482-014-0165-9 
25. Kandasamy K., Alikunhi N.M., Subramanian M. Yeasts in marine and estuarine environments // Journal of Yeast and Fungal Research. 2012. V. 3 (6). P. 74–82. DOI: https://doi.org/10.5897/JYFR12.003ISSN2141-2413 
26. Konovalova O.P., Bubnova E.N. Fungi on brown seaweeds Ascophyllum nodosum and Pelvetia canaliculata in the Kandalaksha bay of White sea // Mycologiya I Phytopatologiya. 2011. V. 45 (3). P. 240–248.
27. Kreusch M.G., Duarte R.T.D. Photoprotective compounds and radioresistance in pigmented and non-pigmented yeasts // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2021. V. 105 (9). P. 3521−3532. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-021-11271-5  
28. Kutty S.N., Philip R. Marine yeasts − a review // Yeast. 2008. V. 25. P. 465–483. DOI: https://doi.org/10.1002/yea.1599  
29. Lee C.-H., Lee J.-H., Sung C.-G., Moon S.-D., Kang S.-K., Lee J.-H., Yim U.H., Shim W.J., Ha S.Y. Monitoring toxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons in intertidal sediments for five years after the Hebei Spirit oil spill in Taean, Republic of Korea // Mar. Pollut. Bull. 2013. V. 76. Is. 1–2. P. 241–249. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2013.08.033 
30. Tikhonova E.A., Burdiyan N.V., Soloveva O.V., Doroshenko Yu.V. The estimation of the Sevastopol bays ecological state on basic chemical and microbiological criteria // Ecology, Environment and Conservation. 2018. V. 24, Iss. 4. P. 1574−1584. URL: http://www.envirobiotechjournals.com/article_abstract.php?aid=9185&iid=265&jid=3
31. Yun L., Wang W., Li Y., Xie M., Chen T., Hu C., Luo P., Li D. Potential application values of a marine red yeast, Rhodosporidiums sphaerocarpum YLY01, in aquaculture and tail water treatment assessed by the removal of ammonia nitrogen, the inhibition toVibrio spp., and nutrient composition // PLoS ONE. 2021. 16(2):e0246841. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0246841 
32. Yurkov A.M., Kemler M., Begerow D. Species accumulation curves and incidence-based species richness estimators to appraise the diversity of cultivable yeasts from beech forest soils // PLoS ONE. 2011. 6(8):e23671. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0023671 
33. Zinjarde S.S., Pant A.A. Hydrocarbon degraders from tropical marine environments // Mar. Pollut. Bull. 2002. V. 44, № 2. P. 118–121. DOI: https://doi.org/10.1016/S0025-326X(01)00185-0 

Статья поступила в редакцию 16.11.2021
После доработки 25.01.2022
Статья принята к публикации 31.01.2022

Об авторах

Дорошенко Юлия Валерьевна − Yuliya V. Doroshenko

кандидат биологических наук
научный сотрудник, ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН», Севастополь, Россия (A.O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS, Sevastopol, Russia); отдел морской санитарной гидробиологии

julia_doroshenko@mail.ru

https://orcid.org/0000-0003-0498-3369 

Гуменюк Кристина Анатольевна – Kristina A. Gymenyuk

учащаяся, ГБОУ ЦДО «Малая академия наук», Севастополь, Россия (Center of Additional Education «Minor Academy of Science», Sevastopol, Russia)

https://orcid.org/0000-0003-3893-4039 

Корреспондентский адрес: Россия, 299041, Севастополь, Нахимова пр-т, д. 2, ФИЦ ИнБЮМ. Телефон (8692) 54-41-10.

ССЫЛКА:

Дорошенко Ю.В., Гуменюк К.А. Биохимическая активность морских дрожжей донных отложений севастопольских бухт (Чёрное море) // Экология гидросферы. 2022. №1 (7). С. 29–38. URL: http://hydrosphere-ecology.ru/282

DOI – https://doi.org/10.33624/2587-9367-2022-1(7)-29-38

EDN – GICWLJ

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@hydrosphere-ecology.ru

Biochemical activity of marine yeast bottom sediments of Sevastopol bays (Black Sea)

Yuliya V. Doroshenko^1,2, Kristina A. Gymenyuk² 

¹Kovalevsky Institute of Marine Biological Research of RAS (Sevastopol, Russia)

²Center of Additional Education «Minor Academy of Science» (Sevastopol, Russia)

Fungi in marine environments, including yeasts, are far less studied than fungi in terrestrial environments, not only in Black Sea but also all over the world. The data about the biochemical activity of marine yeasts are presented. Yeast strains were able to be isolated from bottom sediments of three Sevastopol bays (Karantinnaya bay, Kruglaya Bay, and Yuzhnaya bay) during a sanitary-ecological survey of department of marine sanitary hydrobiology IBSS. We have showed hydrochemical characteristic of the studied area based on the literature review. The isolates grew well in a medium composed of sugars (glucose, lactose), in vitro ability to degrade starch and peptone. In addition, they used oil and petroleum hydrocarbons as the only source of carbon and energy actively. The indigenous microflora in heavily polluted environments faces a regular threat from pollutants and has therefore evolved the necessary enzymatic setup for their detoxification.

Keywords: marine yeast; biochemical activity; oil hydrocarbons; Black Sea..

References

1. A report from the American Academy of Microbiology. Microbes & oil spills. 2011. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK562898/pdf/Bookshelf_NBK562898.pdf (дата обращения: 11.11.2021)
2. Bankar A.V., Kumar A.R., Zinjarde S.S. Environmental and industrial applications of Yarrowia lipolytica. Microbiol. Biotechnol. 2009. V. 84. P. 847–865. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-009-2156-8
3. Bannizina T.Е., Kanarskii A.V., Shcherbakov А.V., Chebotar V.K., Kiprushkina E.I. Yeasts in modern biotechnology. Vestnik Mezhdunarodnoi akademii kholoda [Bulletin of the international academy of cold]. 2013. No. 1. P. 24–28. (in Russ)
4. Chernyavskaya M.I., Sidorenko A.V., Golenchenko S.G., Lysak V.V., Samsonova A. S. Ekologicheskaya mikrobiologiya [Ecological microbiology]. BGU, Minsk, 2016. 63 p. (In Russ.)
5. Doroshenko Yu.V. Marine yeasts in the fouling communities of the system of the hydrobiological Ecosystems, their optimization and protection. [Optimization and Protection of Ecosystems]. Simferopol: 2014. Iss. 11. P. 219–222. URL: http://ekosystems.cfuv.ru/wp-content/uploads/2016/11/028doroshenko.pdf (in Russ)
6. Doroshenko Yu.V. The kinetic growth characteristics of microorganisms of periphyton of the hydrobiological cleaning systems. Aktual'nyye voprosy biologicheskoy fiziki i khimii [Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty]. 2019. Iss. 4, No. 3. P. 435−439. (in Russ)
7. El-Baz A.F., El-Enshasy H.A., Shetaia Y.M., Mahrous H., Othman N.Z., Yousef A.E. Semi-industrial scale production of a new yeast with probiotic traits, Cryptococcus YMHS, isolated from the Red Sea. Probiotics & Antimicro. Prot. 2018. V. 10. P. 77–88. doi: https://doi.org/10.1007/s12602-017-9291-9
8. Fell J.W. Collection and identification of marine yeasts. Paul J.H. (ed.). Methods in Microbiology. Academic Press, Burlington, 2001. P. 347–356. DOI: https://doi.org/10.1016/S0580-9517(01)30052-1
9. Filatov D.A., Krivtsov E.V., Sviridenko N.N., Golovko A.K., Altunina L.K. Microbial Oxidation of High-Viscous Oil and its High-Molecular Heterorganic Compounds in Soil. Biotekhnologuiya [Biotechnology in Russia]. 2014. No. 4. P. 74−82. (in Russ)
10. Head I.M., Jones D.M., Larter S.R. Biological activity in the deep subsurface and the origin of heavy oil. Nature. 2003. V. 426. P. 344–352. DOI: https://doi.org/10.1038/nature02134
11. Head I.M., Jones D.M., Roling W.F.M. Marine microorganisms make a meal of oil. Nature Reviews Microbiology. 2006. V. 4. P. 173–182.
12. Kachalkin A.V. Yeasts of the White Sea intertidal zone and description of Glaciozyma litorale nov. Antonie van Leeuwenhoek. 2014. V. 105. P. 1073–1083. DOI: https://doi.org/10.1007/s10482-014-0165-9
13. Kandasamy K., Alikunhi N.M., Subramanian M. Yeasts in marine and estuarine environments. Journal of Yeast and Fungal Research. 2012. V. 3 (6). P. 74–82. DOI: https://doi.org/10.5897/JYFR12.003ISSN 2141-2413
14. Kireeva N.A. Mikrobiologicheskiye protsessy v neftezagryaznonnykh pochvakh. [Microbiological processes in oil-contaminated soils]. Nedra, Ufa, 2015. 171 p. (in Russ)
15. Konovalova O.P., Bubnova E.N. Fungi on brown seaweeds Ascophyllum nodosum and Pelvetia canaliculata in the Kandalaksha bay of White Sea. Mycologiya I Phytopatologiya. 2011. V. 45 (3). P. 240–248.
16. Kopytina N.I. Fungi of the Black Sea basin: directions and perspectives of research. Marine Biological Journal. 2019. V. 4. No. 4. P. 15–33. DOI: https://doi.org/10.21072/mbj.2019.04.4.02 (in Russ)
17. Kopytina N.I., Dudka I. A. The taxonomic diversity of mycobiota in the coastal waters of Crimea (the Black Sea). Marine Biological Journal. 2016. V. 1. No. 2. P. 27–38. DOI:  https://doi.org/10.21072/mbj.2016.01.2.03 (in Russ)
18. Kotelyanets E. A. Peculiarities of macro- and microelement accumulation in bottom sediments of the Crimean coastal water areas (the Black Sea) with different water exchange intensity based on XRF data. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea. V. 2. P. 106–120. DOI: https://doi.org/10.22449/2413-5577-2021-2-106-120 (in Russ)
19. Kreusch M.G., Duarte R.T.D. Photoprotective compounds and radioresistance in pigmented and non-pigmented yeasts. Microbiol. Biotechnol. 2021. V. 105 (9). P. 3521−3532. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-021-11271-5
20. Kutty S.N., Philip R. Marine yeasts − a review. 2008. V. 25. P. 465–483. DOI: https://doi.org/10.1002/yea.1599
21. Kuzminova N.S., Chesnokova I.I. Dynamics of diversity of mass groups of ichthyofauna in the Sevastopol bays with different ecological conditions. Ekosystemy. 2016. Iss. 7 (37). P. 26–35. (in Russ)
22. Kvasnikov Ye.I., Shchelokova I.F. Drozhzhi. Biologiya. Puti ispol'zovaniya. [Yeast. Biology. Ways of use]. Nauk. Dumka, Kiev, 1991. 326 p. (in Russ)
23. Lee C.-H., Lee J.-H., Sung C.-G., Moon S.-D., Kang S.-K., Lee J.-H., Yim U.H., Shim W.J., Ha S.Y. Monitoring toxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons in intertidal sediments for five years after the Hebei Spirit oil spill in Taean, Republic of Korea. Pollut. Bull. 2013. V. 76. Is. 1–2. P. 241–249. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2013.08.033
24. Nemirovskaya I.A. Oil in the Ocean (pollution and natural flow). Scientific World, Moscow, 2013. 432 p. (in Russ)
25. Novozhilova M.I. Asporogennyye drozhzhi i ikh rol' v vodoyemakh [Asporogenous yeasts and their roles in waters]. Nauka, Alma-Ata, 1979. 200 p. (in Russ)
26. Pankeeva T.V., Mironova N.V., Novikov B.A. Mapping of the bottom vegetation of the Kruglaya Bay (Sevastopol, Black Sea). Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea. No. 3. P. 61–71. (in Russ) DOI: https://doi.org/10.22449/2413-5577-2019-3-61-71
27. Sanitarno-biologicheskiye issledovaniya pribrezhnykh akvatoriy yugo-zapadnogo Kryma v nachale XXI veka [Sanitary and biological studies of the south-western Crimea of coastal waters at the beginning of the XXI century]. PP "ARIAL", Simferopol, 2018. 276 p. (in Russ)
28. Sovga E.E., Mezentseva I.V., Slepchuk K.A. Comparison of Assimilative Capacity and Trophic Index for Various Parts of the Sevastopol Bay Water Area. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea. 3. P. 63–76. DOI: https://doi.org/10.22449/2413-5577-2020-3-63-76 (in Russ)
29. Tikhonova E. A. The long-term dynamics of the sea bottom sediments pollution of the Kruglaya bay (Black Sea). Marine Biological Journal. 2016. V. 1. No. 1. P. 70–75. (in Russ)
30. Tikhonova E.A., Burdiyan N.V., Soloveva O.V., Doroshenko Yu.V. The estimation of the Sevastopol bays ecological state on basic chemical and microbiological criteria. Ecology, Environment and Conservation. V. 24. Iss. 4. P. 1574−1584. URL: http://www.envirobiotechjournals.com/article_abstract.php?aid=9185&iid=265&jid=3
31. Yun L., Wang W., Li Y., Xie M., Chen T., Hu C. et al. Potential application values of a marine red yeast, Rhodosporidiums sphaerocarpum YLY01, in aquaculture and tail water treatment assessed by the removal of ammonia nitrogen, the inhibition toVibrio, and nutrient composition. PLoS ONE. 2021. V. 16 (2). P. e0246841. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0246841
32. Yurkov A.M., Kemler M., Begerow D. Species accumulation curves and incidence-based species richness estimators to appraise the diversity of cultivable yeasts from beech forest soils. PLoS ONE. 2011. V. 6 (8). P. e23671. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0023671
33. Zinjarde S.S., Pant A.A. Hydrocarbon degraders from tropical marine environments. Pollut. Bull. 2002. V. 44. No. 2. P. 118–121. DOI: https://doi.org/10.1016/S0025-326X(01)00185-0

Authors

Doroshenko Yuliya V. 

Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS, Sevastopol, Russia

julia_doroshenko@mail.ru

https://orcid.org/0000-0003-0498-3369 

Gymenyuk Kristina A.

Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS, Sevastopol, Russia

https://orcid.org/0000-0003-3893-4039 

ARTICLE LINK:

Doroshenko Y.V., Gymenyuk K.A. Biochemical activity of marine yeast bottom sediments of Sevastopol bays (Black Sea). Hydrosphere Ecology. 2022. №1 (7). P. 29–38. URL: http://hydrosphere-ecology.ru/282

DOI – https://doi.org/10.33624/2587-9367-2022-1(7)-29-38

EDN – GICWLJ

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor,please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@hydrosphere-ecology.ru

На ГЛАВНУЮ

К разделу ПУБЛИКАЦИИ