Screening and Characterization of Calcite Solubilizing Bacteria isolated from Marble Slurry dumped in Sukher, Udaipur, Rajasthan, India

Rajasthan is known as mineral majestic state as more than 50 types of minerals are produced including marble. Various types of marbles are spread over in 16 belts in 33 districts of the State. Large amount of marble slurry is discharged as a waste generated by the quarries which is dumped in empty pits in the forest area; thereby creating huge dumping area. The present study was undertaken for screening and characterization of calcite solubilizing bacteria from marble slurry collected from dumping yard in Sukher, Udaipur, India. Screening of calcite solubilizing bacteria was done on calcite agar medium. Calcite solubilizing efficiency (CSE) and calcite solubilizing activity index (CSAI) of the isolates were determined using 0.1% calcite agar medium at 37C for 10 days of incubation. Characterization of the isolates was done on the basis of morphological, biochemical and molecular methods. A total of 27 isolates appeared on calcite agar medium after an incubation of 24 hours at 37°C. Among them only 3 isolates namely isolate CS6, CS13 and CS25 showed clear halo zone of 20 mm, 29 mm and 2mm diameters respectively after 10 days of incubation indicating demonstrable calcite solubilizing activity. The maximum CSE and CSAI 362% and 4.62 respectively were observed for isolate CS13. Isolates CS6, CS13 and CS25 were identified as Exiguobacterium aquaticum CS6 (accession no. MK353511), Staphylococcous aureus CS13 (accession no. KY694446) and Bacillus endophyticus CS25 (accession no. MK353513) respectively. Two isolates that showed remarkable calcite solubilizing activity can be further analyzed for their possible use in restoration of marble slurry contaminated soil.

Statistical optimisation of polyhydroxyalkanoate production in Bacillus endophyticus using sucrose as sole source of carbon

Microorganisms have been contemplated as a promising source for the inexhaustible synthesis of many novel materials utilizing renewable sources. Among many of such products, polyhydroxyalkanoate (PHA) remains as an essential biodegradable polymer with functions similar to conventional plastics. Bacillus endophyticus is capable of accumulating biopolymer PHA in nutrient limiting conditions with excess of carbon source. Screening and optimizing the parameters for increased PHA production was done statistically. The optimized medium gave a maximum yield of 46.57% which was in well agreement with the given predicted value provided by response surface methodology model yield of 47.02%. Optimal media conditions when extrapolated in bioreactor gave an even higher production percentage of 49.9. This is the first report highlighting 49% of polyhydroxybutyrate statistically using sucrose as a source. The main highlight of the study was the use of wild type strain for producing high quality PHA using simple carbon source which can be a starting platform for using this strain for large scale PHA production industrially. FTIR and 1HNMR analysis confirmed the polymer produced.

PHOTO EFFECT AND BIO-AUTOGRAPHIC STUDIES OF INTRACELLULAR ORANGE FLUORESCENT PIGMENT PRODUCED BY Bacillus endophyticus

Present study has focused on the effect of chemical (solvents) and physical (photo) conditions on pigment production and its bioactivity of intracellular orange fluorescent pigment (IOFP) extracted from soil bacterium Bacillus endophyticus. Standardization of pigment and its colour stability was confirmed by using different solvents (70% & 100% ethanol, hexane, heptane, ethyl acetate, acetone, petroleum ether, chloroform, methanol and distilled water), photo conditions (Dark, U.V light and White light) on pigment production and its bio-activeness by antibacterial activity using agar cup plate method against gram-positive (Staphylococcus aureus, streptococcus pyogenes and Listeria monocytogenes) and gram-negative (Salmonella typhi, Vibrio cholera, Shigella Flexneri and E.coli) human pathogens and purification of pigment by TLC coupled with bio-autographic studies. Acetone is proved to be the best solvent for extraction and the pigment was stable in all solvents without changing its colour except heptane. When compared to control (dark incubation) antibacterial activity of IOFP produced in U.V and W. Light was effective against all tested pathogens with slight differences in their antibacterial activity. TLC bio-autographic studies reveal that the separated pure band shows clear zone of inhibition under red back ground of live cells stating that, the compound is active against human bacterial pathogens. Hence this study concludes that, the production and biological activity of the IOFP was independent of light incubation, and TLC guided bio-autographic approach offers a rapid detection technique that avoids the testing of purified fraction once again.

Dissolved oxygen as a propulsive parameter for polyhydroxyalkanoate production using Bacillus endophyticus cultures

Conventional biopolymers resembling synthetic polymers produced from microorganisms, polyhydroxyalkanoate (PHA) synthesized utilizing renewable resources have gained supreme attention recently. PHA accumulation within the microbial cell is an innate capability of bacteria to store carbon and energy when nutrient imbalance pertains. Gram positive Bacillus endophyticus capable of synthesizing PHA was focused in this study. Study focuses on the possibility of attaining high PHA yield in relation to the varying dissolved oxygen levels induced during production phase. There was a gradual increment in PHA production from 34.5 to 53.03% when cultivated in bioreactor that maintained least dissolved oxygen of 0.4 mg/L at 32 °C. The metabolic flux of organism was altered during oxygen stress brought by varying agitation rate and volume resulting in the accumulation of Nicotinamide Adenine Dinucleotide Hydrogen (NADH), which led to increase in the overall PHA production. PHA yield was found to be favored by decreasing the oxygen supply thereby inducing an oxygen stress environment. This report was the first one that was correlating the hypothesis that links PHA yield and oxygen stress condition during production phase. PHA produced was characterized by FTIR and 1HNMR spectra in which the presence of Polyhydroxybutyrate was confirmed. Graphical abstract

Bacterial Strain Isolated from High-Salt Environments Can Produce Large Amounts of New Polyhydroxyalkanoate (PHA)

Since the major problem connected to the industrial production of Polyhydroxyalkanoates (PHAs) is their high production price, this study was performed to inspect the new potential bacterial species for industrial PHA production. The bacterial samples were collected during a screening program from Pink Salt Lake as an extreme environment in the south of Iran, Fars province. The PHA-producing bacteria were isolated. Then further studies on different morphological, cultural, and physiological characteristics of isolates were performed. Among the isolated microorganisms in this study, 18 of 143 bacteria were selected as PHA-producer microorganisms to be studied for analysis along with a partial sequence of the 16S rRNA gene. This study introduces two bacteria; Bacillus endophyticus BCCS 011 and Lysobacter sp. BCCS 052 as new potential PHA producer that has not been reported previously. They could be an ideal option for cheaper PHAs production.

Efecto de probióticos sobre el crecimiento de semillas de ostión del pacífico Crassostrea gigas

Se realizó un estudio en juveniles de Crassostrea gigas para investigar el potencial efecto probiótico de Streptomyces spp. (cepas V4, N7 y RL8) y de una mezcla de Bacillus (BMix) teniendo como variable de respuesta su crecimiento. Las bacterias fueron adicionadas con el alimento vivo (microalgas), para ser ingeridas por los ostiones mediante filtración. El diseño experimental incluyó cuatro tratamientos bacterianos: [T1 (Streptomyces sp. V4); T2 (Streptomyces sp. N7); T3 (Streptomyces sp. RL8); T4, una mezcla de bacilos BMix (Bacillus tequilensis YC5-2, Bacillus endophyticus C2-2 y Bacillus endophyticus YC3-B] y un tratamiento Control (T5) con solo microalgas como alimento. Estas cepas potencialmente probióticas fueron suministradas a una concentración final de 1 × 106 UFC mL-1 y las microalgas (Isochrysis galbana y Chaetoceros calcitrans en proporción 1:1) a una densidad de 70-80 × 103 células mL-1). Los tratamientos T1 y T3 (Streptomyces spp. V4 y RL8, respectivamente), incrementaron significativamente el área y el diámetro teórico de la concha de C. gigas. Esto sugiere que la adición Strepromyces spp. V4 y RL8 puede mejorar el crecimiento de C. gigas durante el proceso de preengorda de semillas en laboratorio.

Απομόνωση και ταυτοποίηση βιοδραστικών δευτερογενών μεταβολιτών από βακτήρια θαλάσσιας προέλευσης

Λόγω της ιδιαιτερότητας του θαλάσσιου περιβάλλοντος, τα φυσικά προϊόντα που απομονώνονται από θαλάσσιους οργανισμούς παρουσιάζουν συχνά διαφοροποιημένες χημικές δομές με ευρύ φάσμα βιολογικών δράσεων μέσω εξειδικευμένων μηχανισμών. Στο εμπόριο κυκλοφορούν ήδη αρκετά φαρμακευτικά σκευάσματα με τη δραστική ουσία να είναι θαλάσσιας προέλευσης, ενώ πολλά βρίσκονται σε στάδιο προκλινικών και κλινικών δοκιμών. Ακόμη, τα θαλάσσια φυσικά προϊόντα βρίσκουν εφαρμογή στην κοσμητολογία, στη διατροφή, στη βιοτεχνολογία και στην επιστήμη υλικών. Τα τελευταία χρόνια, οι θαλάσσιοι μικροοργανισμοί παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς έχουν αποδειχθεί πλούσιες πηγές νέων βιοδραστικών μορίων με πρωτότυπους ανθρακικούς σκελετούς ή σπάνιες δραστικές ομάδες. Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής μελετήθηκε η χημική σύσταση των οργανικών εκχυλισμάτων που παραλήφθηκαν έπειτα από υγρή καλλιέργεια σε μεγάλη κλίμακα τεσσάρων επιλεγμένων βακτηριακών στελεχών, τα οποία έχουν απομονωθεί από θαλάσσια ιζήματα που συλλέχθηκαν στο Αιγαίο (Μήλος) και το Ιόνιο (Κεφαλονιά και Κέρκυρα) Πέλαγος. Τα εκχυλίσματα υποβλήθηκαν σε σειρά χρωματογραφικών διαχωρισμών με σκοπό την απομόνωση των δευτερογενών μεταβολιτών τους, οι οποίοι ταυτοποιήθηκαν με βάση την ανάλυση των φασματοσκοπικών τους δεδομένων (κυρίως NMR και MS). Συνολικά, απομονώθηκαν 78 διαφορετικοί δευτερογενείς μεταβολίτες, εκ των οποίων μέχρι στιγμής έχουν ταυτοποιηθεί οι 75. Εξ αυτών, οι 12 αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα, ενώ οι 6 απομονώθηκαν για πρώτη φορά από φυσική πηγή. Από το στέλεχος Bacillus endophyticus ΒΙ0327 απομονώθηκαν και ταυτοποιήθηκαν 25 δευτερογενείς μεταβολίτες: (α) εννέα 2,5-δικετοπιπεραζίνες (2,5-DKPs), (β) τρία παράγωγα ινδολίου, (γ) μία ναφθοκινόνη, (δ) δύο τριτερπένια, (ε) οκτώ απλά αρωματικά παράγωγα και (στ) δύο παράγωγα μεθακρυλικού οξέος, εκ των οποίων δύο αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα, ενώ ένας απομονώθηκε πρώτη φορά από φυσική πηγή. Από το στέλεχος Streptomyces althioticus ΒΙ0850 απομονώθηκαν και ταυτοποιήθηκαν 2 δευτερογενείς μεταβολίτες, εκ των οποίων μία 2,5-DKP και μία απλή αζωτούχος ένωση.Από το στέλεχος Streptomyces smyrnaeus ΒΙ0918 απομονώθηκαν και ταυτοποιήθηκαν 44 δευτερογενείς μεταβολίτες: (α) εικοσιτέσσερις 2,5-DKPs, εκ των οποίων μία αποτελεί νέο φυσικό προϊόν, (β) επτά παράγωγα βενζοδιαζεπινών, εκ των οποίων τέσσερα αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα και δύο απομονώθηκαν πρώτη φορά από φυσική πηγή, (γ) ένα παράγωγο ινδολίου, (δ) δύο νουκλεοσιδικά παράγωγα, (ε) δύο άλλες αζωτούχες ενώσεις, εκ των οποίων μία απομονώθηκε πρώτη φορά από φυσική πηγή, (στ) μία απλή θειούχος ένωση, (ζ) δύο παράγωγα βενζοϊκού οξέος, (η) ένα απλό παράγωγο γλυκερόλης, (θ) ένα παράγωγο μεθακρυλικού οξέος, το οποίο αποτελεί νέο φυσικό προϊόν και (ι) τρεις πολυαιθερικοί μεταβολίτες μεγάλου μοριακού βάρους. Από το στέλεχος Bacillus subtilis ΒΙ0980 απομονώθηκαν και ταυτοποιήθηκαν 34 δευτερογενείς μεταβολίτες: (α) δεκαεννέα 2,5-DKPs, εκ των οποίων δύο αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα και μία απομονώθηκε πρώτη φορά από φυσική πηγή, (β) τρία παράγωγα ινδολίου, (γ) ένα νουκλεοσιδικό παράγωγο, (δ) ένα φλαβονοειδές, (ε) πέντε παράγωγα βενζοϊκού οξέος, (στ) τέσσερεις μεταβολίτες διαφορετικών κατηγοριών, εκ των οποίων δύο αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα και ένα απομονώθηκε πρώτη φορά από φυσική πηγή και (ζ) ένα παράγωγο μεθακρυλικού οξέος. Η αξιολόγηση της βιολογικής δράσης των μεταβολιτών που έχουν απομονωθεί σε ικανές ποσότητες βρίσκεται επί του παρόντος σε εξέλιξη.