Микробные сообщества подземных экосистем и их биотехнологический потенциал

Цель работы – получение новых научных результатов о биоразнообразии и функционировании микробных сообществ подземных экосистем, в том числе, месторождений нефти и глубинных водоносных горизонтов, загрязненных радиоактивными отходами. Объектом исследования являются микроорганизмы нефтяных пластов и подземных хранилищ радиоактивных отходов. В работе использовали микробиологические, аналитические, молекулярно-биологические и биоинформатические методы. Выполнение фундаментальных исследований по теме “Микробные сообщества подземных экосистем и их биотехнологический потенциал” позволило получить новую научную информацию о распространении микроорганизмов в подземных экосистемах, связанных с залежами углеводородов (нефтяные пласты, подземные хранилища газа), а также в подземных горизонтах, используемых для захоронения радиоактивных отходов, и в месторождении урана. Выделены анаэробные бродильные бактерии родов Soehngenia и Geotoga, секвенированы их геномы, определены их физиолого-биохимические признаки и функциональная роль в микробном сообществе нефтяных пластов. Описаны новые таксоны анаэробных бродильных бактерий, включающие новые виды Soehngenia longivita sp. nov. и Sphaerochaeta halotolerans sp. nov., новый род Parasphaerochaeta и новое семейство Sphaerochaetaceae fam. nov. Показано присутствие денитрифицирующих прокариот в нефтяных пластах, не содержащих нитрат в пластовой воде. Установлена потенциальная возможность подавления роста сульфидогенных прокариот внесением нитрата в нефтяные пласты с умеренной температурой и соленостью пластовой воды. Определено разнообразие микроорганизмов, формирующих биопленки в нефтяном пласте, и в накопительных и чистых культурах. У галофильных бактерий Halomonas titanicae TAT1 и Chromohalobacter salexigens HO-A4 с использованием подобранных праймеров методом ПЦР детектированы гены alkB, кодирующие алкан-мононооксигеназу, ответственую за окисление алканов. Получен патент RU № 2717025 C1 на штамм Rhodococcus erythropolis HO-KS22, обладающий высокой уреазной активностью, способный к генерации нефтевытесняющего агента (биоПАВ). Выделенный штамм может быть использован для очистки нефтезагрязненных местообитаний и обогащения пластового микробного сообщества с целью повышения нефтеотдачи. Получена новая информация о бактериях, способных деградировать нефтепродукты в экстремальных условиях среды. Определены геномные последовательности аэробных галофильных бактерий, способных расти на тяжелой нефти. Выделены галотолерантные бактерии Acinetobacter seifertii, Pseudomonas extremaustralis, Rhodococcus qingshengii, Gordonia cholesterоlivorans и Dietzia maris, способные деградировать широкий спектр нормальных и изо-алканов и мультиразветвленных алканов при повышенной солености и низкой температуре с образованием биоПАВ. Из арктических грунтов выделены углеводородокисляющие бактерии родов Arthrobacter, Bacillus, Brevibacillus, Janthinobacterium, Paenibacillus, Pseudomonas, Rhodococcus, Sphingomonas, деградирующие дизельное топливо при низкой температуре (5°С). Ряд биотехнологически перспективных штаммов может быть использован при создании биопрепаратов, деградирующих нефтепродукты в условиях Арктики. Определено воздействие микроорганизмов и их экзометаболитов на восстановление радионуклидов (урана, нептуния) и их сорбцию на породах. Выполнены приоритетные исследования подземных горизонтов месторождения урана Добровольное (Курганская обл.). Определен состав бактерий и низших грибов и потенциальная функциональная активность бактерий в превращениях захороненного органического вещества, соединений серы и азота в месторождении урана. Выделены денитрифицирующие бактерии родов Bacillus, Paenibacillus и Acinetobacter, жизнедеятельность которых может приводить к потерям азотной кислоты при выщелачивании урана из подземных горизонтов. Результаты фундаментальных исследований по названной теме характеризуются научной новизной и соответствуют мировому уровню исследований в области микробиологии подземных экосистем. Задачи, поставленные на 2019-2021 годы, выполнены полностью. Всего по теме гос. задания сотрудниками лаборатории были опубликованы 31 статья, 19 тезисов конференций и получен патент на изобретение.