Колиформные бактерии как компоненты биопленок навозных стоков

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. сoli к воздействию химических реагентов, используемых для обезврежи- вания 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. сoli, 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.

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. 1335–1337. 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/j.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