See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Eesti Teadusfondi uurimistoetus (ETF)" projekt ETF6621
ETF6621 "Viie Pseudomonase tüve plasmiidide molekulaarne struktuur enne ja pärast bioaugmentatsioonikatseid mikrokosmis ja poolkoksimägede katselappidel (1.01.2006−31.12.2008)", Eve Naanuri, Tartu Ülikool, Tartu Ülikool, Bioloogia-geograafiateaduskond, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond.
ETF6621
Viie Pseudomonase tüve plasmiidide molekulaarne struktuur enne ja pärast bioaugmentatsioonikatseid mikrokosmis ja poolkoksimägede katselappidel
Molecular structure of the plasmids of five Pseudomonas strains before and after bioaugmentation of microcosms and field semi-coke test plots
1.01.2006
31.12.2008
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus (ETF)
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.3. Geneetika601 1.3. Keemiateadused (keemia ja muud seotud teadused)100,0
AsutusRollPeriood
Tartu Ülikoolkoordinaator01.01.2006−31.12.2007
Tartu Ülikool, Bioloogia-geograafiateaduskondkoordinaator01.01.2006−31.12.2007
Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskondkoordinaator01.01.2008−31.12.2008
PerioodSumma
01.01.2007−31.12.2007125 400,00 EEK (8 014,52 EUR)
01.01.2006−31.12.2006125 400,00 EEK (8 014,52 EUR)
01.01.2008−31.12.2008127 440,00 EEK (8 144,90 EUR)
24 173,94 EUR

Plasmiidid on kromosoomivälised mobiilsed geneetilised elemendid (MGE-d), millel on väga oluline roll bakteripopulatsioonide võimes lagundada väga erinevaid keemilisi ühendeid – kataboolsete geenide kiire leviku bakteripopulatsioonides tagab suuresti plasmiidide poolt vahendatud horisontaalne geeniülekanne (HG). Plasmiidide molekulaarne struktuur väga muutlik – HG käigus pidevalt lisanduvad ja eemalduvad plasmiidide koosseisust näiteks IS elemendid, transposoonid jt. DNA järjestused, peegeldades sellega HG käigus aset leidvaid sündmusi. Viimaseid uurides omandame me väärtuslikke teadmisi looduses toimuvatest evolutiooniprotsessidest ja see omakorda aitab meil paremini disainida tehnoloogiaid, kus kasutatakse HG-d, näiteks saastunud pinnase bioremediatsioon kasutades bioaugmentatiooni. Rohkem kui 70 aastase põlevkivi termilise töötlemise tagajärjeks on hiiglaslikud poolkoksi ladestusalad keemiatööstuse tehaste ümber Kirde-Eestis. Juulis 2001 rajas meie töögrupp neli fütoremediatsiooni katselappi ühele neist poolkoksi ladestusaladest. Juulis 2002 viisime me oma fütoremediatsiooni katselappidel läbi bioaugmentatsioonikatse, kasutades kolme bakteritüve - Pseudomonas mendocina PC1, P. fluorescens PC18 ja PC24. Juunis 2005 viisime me läbi uue bioaugmentatsioonikatse, kasutades samu tüvesid ja lisaks ka veel P. fluorescens PC20 ja P. corrugata PC17. Sageli ei ole lisatud mikroobitüved võimelised kohanema uute keskkonnatingimustega ega võistlema kohalike mikroorganismidega. Selle tulemusena ei jää nad mikroobikooslusesse püsima. Hoolimata sellest võivad kohalikud hästikohanenud mikroorganismid omandada sisseviidud mikroorganismidelt vajaliku geneetilise informatsiooni HG teel. On korduvalt tõestatud, et MGE-d mängivad olulist rolli nii olemasolevate kataboolsete radade horisontaalses levikus kui ka uute radade looduslikus tekkes. Meie katselappidel täheldatud bioaugmentatsiooni positiivne effekt võib rajaneda introdutseeritud bakterite endi aktiivsusele ja/või nende poolt kodeeritud saasteainete lagundamiseks vajaliku geneetilise informatsiooni horisontaalsele ülekandele kohalikele bakteripopulatsioonidele. Neljal bioaugmentatsioonil kasutatud viiest tüvest on olemas plasmiid(id) - PC17 (1 plasmiid), PC18 (4 plasmiidi), PC20 (2 plasmiidi) ja PC24 (1 plasmiid). Võimalik, et ka tüvi PC1 sisaldab plasmiidi(e), mida seniste meetoditega ei ole lihtsalt detekteeritud. Käesoleva projekti esimeseks eesmärgiks ongi analüüsida nende bioaugmentatsioonil kasutatud viie bakteritüve plasmiidide molekulaarset struktuuri – määrata nende mittesobivusgrupid ja teha kindlaks, milliseid kataboolseid transposoone ja/või geene ning muid tähtsaid elemente (näiteks HG jaoks vajalikud geenid) need sisaldavad. Teiseks eesmärgiks on analüüsida ülalmainitud plasmiidide molekulaarset struktuuri pärast neid kandvate tüvede inokuleerimist meie poolkoksi katselappide mikroobikooslustesse. Selle eesmärgi saavutamiseks planeerime me läbi viia nii mikrokosmi bioaugmentatsiooni katseid, kasutades meie katselappide pinnast, kui ka sarnaseid katseid poolkoksimäe katselappidel. Nende katsete läbiviimiseks valime me ülalmainitud 5 tüve seast välja kõige sobivamad tüved, baseerudes selleks ajaks saadud tulemustele, ning introdutseeritavad tüved ja nende plasmiidid märgistame me sobivate detekteeritavate markeritega. Nende katsete käigus me kõigepealt jälgime introdutseeritavate bakteritüvede ja nende plasmiidide (MGE-de) käekäiku vastavates pinnastes ning seejärel isoleerime märgistatud plasmiide kandvaid baktereid, kas siis esialgseid, introdutseeritud tüvesid, ja/või kohalikke tüvesid, kes on meie poolt uuritava(d) plasmiid(id) omandanud HG teel. Kõige lõpuks me analüüsime niimoodi isoleeritud plasmiidide molekulaarset struktuuri ja võrdleme neid esialgsete plasmiidide struktuuriga, et teha kindlaks võimalikke HG ajal toimunud muudatusi neis.
Plasmids are extrachromosomal mobile genetic elements (MGEs), largely responsible for horizontal gene transfer (HGT) in nature. Plasmids play a major role in the ability of bacterial populations to degrade a wide variety of chemical compounds, and also in their adaptation to novel substances. The molecular structure of plasmids is a subject to frequent changes (e.g. integration and excision of IS elements, transposons and other DNA elements) reflecting the events taking place during HGT. Studying such changes gives us very valuable knowledge about the evolution in nature. This in turn helps us to better design technologies exploiting HGT, for example bioremediation of polluted soils using bioaugmentation. More than 70 years of oil shale thermal processing has resulted in huge dump sites of semi-coke in the areas surrounding oil shale chemical industry plants in the northeastern part of Estonia. In July 2001, our research group established four phytoremediation test plots at one of these semi-coke dump sites. In July 2002, we conducted the bioaugmentation experiment in these test plots using the set of bacteria consisting of three strains, Pseudomonas mendocina PC1, P. fluorescens PC18 and PC24. In June 2005, we performed bioaugmentation of other parts of our test plots using the same three strains plus P. fluorescens PC20 and P. corrugata PC17. Introduced microbial strains are often not able to adapt to new environmental conditions and to compete with indigenous microorganisms. As the result, they rapidly vanish from the microbial community. However, the well adapted local microorganisms may acquire the necessary genetic information from the introduced microorganisms by HGT. Strong evidence has been provided that MGEs play an important role in the horizontal spread of existing catabolic pathways, as well as in the natural construction of novel ones. The positive effect of bioaugmentation observed in our test plots could be attributed either to the activity of the introduced bacterial strains or to horizontal transfer of the genetic information encoding degradation of pollutants from the inoculated strains to indigenous bacterial populations. Four of the five strains used in bioaugmentation were revealed to contain plasmid DNA - PC17 (1 plasmid), PC18 (4 plasmids), PC20 (2 plasmids) and PC24 (1 plasmid). It is possible that the strain PC1 contains very large plasmid(s) not detected so far. The first aim of this project is to analyze the plasmids of the five strains used in bioaugmentation – to determine their incompatibility group and find out which catabolic transposons and/or genes and other important elements (e.g. genes necessary for HGT) they carry. The second aim of this project is to analyze the structure of the above mentioned plasmids after inoculation of the strains carrying these molecules into soil microbial communities residing in our semi-coke test plots. In order to do that we are planning to perform both microcosm (using soils from our test plots) and field (in our test plots in semi-coke mounds) bioaugmentation experiments. For that purpose the most promising strains are selected based on the results obtained so far and the introduced strains and their plasmids are labeled with detectable markers. During these experiments we will first monitor the fate of the introduced strains and their plasmids (MGEs) in these soils and then we will isolate bacteria carrying the labeled plasmids, both/either the original introduced strains and/or the indigenous strains which have acquired these plasmids through HGT. Finally, we will analyze the molecular structure of the isolated plasmids and compare these structures with the original ones.