Сибирский федеральный университет

Перевод названия: Development of scientific bases of a complex estimation of risk of generically modified microorganisms introduction into natural ecosystems (hierarchical principles of drawing up the ecological passports)

Тип публикации: отчёт о НИР

Год издания: 1997

Аннотация: Проведен анализ адаптации популяции ГММО E.coli Z905 (ApRLux+) к разным условиям существования. Показано, что изоляты E.coli, выделенные из микрокосмов, не имеют преимуществ в конкуренции за субстрат в условиях разных экосистемах. Установлена способность E. coli занимать нишу, менее всего заселенную аборигенной микрофлорой, что обусловлено его способностью к адаптации в условиях среды, лимитированной по углероду и, одновременно, по азоту и фосфору. Природные микроорганизмы имеют более высокие кинетические характеристики роста, особенно в среде, лимитированной по азоту. Однако, менее чем через год после интродукции ГММО, снижается численность природных видов Enterobacteriaceae. Проверено предположение о селективном преимуществе ГММО, несущем в векторной плазмиде гены, кодирующие синтез b-лактамазы. Устойчивость к токсинам проверялась у ГММО E.coli в сравнении с некоторыми представителями микрофлоры водных и почвенных экосистем. Показано, что в ряде случаев штамм E.coli проявляет не только большую устойчивость к токсинам, но и способен использовать их как единственный источник углерода. Изучен плазмидный профиль и идентифицированы внехромосомные генетические элементы у ряда природных микроорганизмов: Flavobacterium sp., Caulobacter sp., Pseudomonas sp., Bacillus mesentericus, Vibrio sp., а также у средних, умеренных и экстремальных галофилов, выделенных из соленого озера. Показано, что в штамме Flavobacterium sp. 14, полученном при совместном культивировании с клетками штамма E. coli Z905, при наличии четырех собственных плазмид, более 3 лет сохраняется рекомбинантная плазмида pPHL7 (ApRLux+) в условиях поддержания в музейной культуре. В условиях водных микрокосмов новый рекомбинантный микроорганизм не проявил себя более конкурентоспособным, чем исходный родительский штамм; его численность оставалась на низком (менее 10 кл/мл) уровне в течение полугода, и далее его присутствие в звене микрофлоры не обнаруживалось. Экспрессия клонированных lux-генов в условиях микрокосмов в трансформанте Flavobacterium sp. 14 снижалась за счет снижения копийности рекомбинантной плазмиды, которое коррелировалоа со снижением числа копий всех остальных характерных для данного штамма плазмид. Принципиальная возможность миграции рекомбинантных плазмид в клетки природных микроорганизмов, а также возможная миграция природных плазмид в клетки ГММО значительно усложняет мониторинг рекомбинантных плазмид в окружающей среде и увеличивает требования к экологическим паспортам на конкретные рекомбинантные микроорганизмы. Analysis of adaptation of E.coli Z905 (ApRLux+) population (GMMO) to different conditions of existence is carry out. E.coli cells, isolated from microcosms, is shown to have not advantages in a competition for substrate in conditions of different ecosystems. Ability of E. coli to occupy a niche, less inhabited by indigenous micriflora is established. This fact is that recombinant strain has ability to adaptation in environmental conditions, limited on carbon and, simultaneously, on nitrogen and phosphorus. Natural microorganisms have higher growth kinetical characteristics, especially in media limited on nitrogen. However, less than in a year after GMMO introduction number of indigenous Enterobacteriaceae species is reduced. Assumption about selective advantage of GMMO, carrying plasmid with b-lactamase genes is checked. Toxin resistance of GMMO celss in comparison with some indigenous soil and aquatic microflora was being checked too. It is shown, that in a number of cases E.coli strain displays not only toxin resistance, but it is also capable to use them as a unique source of carbon. The plasmid profile is investigated and intrachromosomal genetic elements are identified in a number of natural microorganisms: Flavobacterium sp., Caulobacter sp., Pseudomonas sp., Bacillus mesentericus, Vibrio sp., and also at average, moderate and extreme halophyles, isolated from salty lake. It is also shown, that in Flavobacterium sp. 14 strain having four own plasmids, more than 3 years keeps the recombinant plasmid pPHL7 (ApRLux+), which was received by him at joint cultivation with E. coli Z905 cells. In conditions of aquatic microcosms new recombinant microorganism has not displayed self more competitive, than initial parental strain. Number of its cells remained on low (less than 10 CFU) level during a half-year, and further its presence in microflora chain did not find out. Lux-genes expression of Flavobacterium sp. 14 cells in microecosystem conditions reduced because of the reduction of recombinant plasmid copies, which correlated with decrising of other plasmid copies of this strain. Basic opportunity of recombinant plasmid migration into indigenous microflora cells and also probable natural plasmid migration into GMMO cells much complicate recombinant plasmid monitoring in an environment and increase the requirements to the ecological passports on specific GMMO.

• Печуркин Н.С. (Институт биофизики СО РАН (ИБФ СО РАН))
• Белявская В.А. (Институт биофизики СО РАН (ИБФ СО РАН))
• Бояндин А.Н. (Институт биофизики СО РАН (ИБФ СО РАН))
• Ермощенко Л.А. (Институт биофизики СО РАН (ИБФ СО РАН))
• Каргатова Т. (Институт биофизики СО РАН (ИБФ СО РАН))
• Крылова Т.Ю. (Институт биофизики СО РАН (ИБФ СО РАН))
• Лобова Т.И. (Институт биофизики СО РАН (ИБФ СО РАН))
• Максимова Е.Е. (Институт биофизики СО РАН (ИБФ СО РАН))
• Попова Л.Ю. (Институт биофизики СО РАН (ИБФ СО РАН))

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)