Biocontrol of Toxin Producing Cyanobacterium Microcystis aeruginosa by Algicidal Bacterium Exiguobacterium acetylicum Strain TM2 Isolated from Mid-Altitudinal Himalayan Lake of Northern India

Microcystis aeruginosa is a hepatotoxin producing cyanobacteria, found globally in freshwaters. In the present study, an algicidal bacterium against M. aeruginosa was isolated from Bhimtal Lake (29°20’39”N; 79°33’32”E) of Himalayan region of Uttarakhand, India. The isolated bacterium Exiguobacterium acetylicum strainTM2was identified by morphological characteristics, biochemical characteristics and partial 16S ribosomal DNA (rDNA) gene amplification (GenBank accession number: KX155561). Efficacy of E. acetylicum TM2, and its mode of algicidal activity was evaluated against M. aeruginosa. E. acetylicum TM2 showed intense anti-cyanobacterial effect against M. aeruginosa, and approximately 90.0 % death of M. aeruginosa cells were observed after 10 days of incubation. The bacterium attacked the M. aeruginosa cells directly by physically coming in contact and caused damaged to its membrane and internal organelles. Cell free filtrate of E. acetylicum TM2 did not exhibited algicidal activity, which indicates that mode of algicidal mechanism, is cell to cell contact, and not chemically mediated damage by algicidal compounds released from E. acetylicum TM2. Furthermore, in vitro and in vivo pathogenicity test confirm the non-virulence of E. acetylicum TM2 and so it could be potentially useful in mitigation of M. aeruginosa blooms in water.

A INFLUÊNCIA DE VARIÁVEIS AMBIENTAIS NA BIORREMOÇÃO DE CROMO POR EXIGUOBACTERIUM ACETYLICUM

Introdução: O Cromo (Cr) é um metal pesado encontrado principalmente nos estados de oxidação Cr(III) e Cr(VI). Pequenas concentrações de Cr(III) são essenciais à nutrição humana, porém o Cr(VI), que ocorre basicamente através da oxidação do Cr(III) durante alguns processos industriais, é altamente tóxico, teratogênico e mutagênico. O Cr que é descartado em grandes quantidades como resíduo industrial, na maioria das vezes sem um tratamento adequado, torna-se um contaminante altamente prejudicial. A biorremediação, alternativa sustentável de descontaminação, é realizada através de organismos capazes de sobreviver em ambientes contaminados, que desenvolvem mecanismos de resistência e adaptação aos elementos aos quais estão expostos. Objetivos: Realizar tratamentos específicos com a estirpe bacteriana Exiguobacterium acetylicum, avaliando as condições ambientais ideais para crescimento em meio contendo Cromo e de biorremoção deste metal do meio. Material e métodos: Foi realizado o isolamento de rizobactérias resistentes ao Cromo encontradas na macrófita aquática Himenachne grumosa, retirada do Arroio Santa Bárbara (Pelotas, RS, Brasil). Após testes de crescimento e biorremoção em meio contendo Cromo, uma das estirpes foi selecionada e identificada como E. acetylicum. Esta estirpe passou então por testes mais específicos, em meios com concentrações diferentes de Cromo, diferentes pHs do meio, diferentes temperaturas e diferentes tempos de incubação. Resultados: Taxas de remoção da ordem dos 50% foram obtidas por E. acetylicum após 24 horas de incubação, em pH 7 e temperaturas entre 35 e 40 °C, para uma concentração inicial em solução de 50 mg Cr L -1. Já no que se refere à remoção na presença de diferentes concentrações de Cr, foi possível observar que quanto maior a concentração do metal em solução, maior a percentagem de remoção obtida. Conclusão: Alterações nos parâmetros físicos e químicos, que representam alterações de variáveis ambientais reais, afetaram de diferentes formas a eficiência e o sucesso da biorremediação, por se tratar da ação de organismos vivos. Observando os efeitos da variação do tempo de contato, temperatura de incubação, pH e concentração de Cr no meio, E. acetylicum apresentou resultados satisfatórios de crescimento e biorremoção, caracterizando-se como potencial biorremediador, podendo ser aplicado com sucesso para remoção de Cr de ambientes contaminados.

In vitro biosynthesis of Ag, Au and Te-containing nanostructures by Exiguobacterium cell-free extracts

Background: The bacterial genus Exiguobacterium includes several species that inhabit environments with a wide range of temperature, salinity, and pH. This is why the microorganisms from this genus are known generically as polyextremophiles. Several environmental isolates have been explored and characterized for enzyme production as well as for bioremediation purposes. In this line, toxic metal(loid) reduction by these microorganisms represents an approach to decontaminate soluble metal ions via their transformation into less toxic, insoluble derivatives. Microbial-mediated metal(loid) reduction frequently results in the synthesis of nanoscale structures—nanostructures (NS) —. Thus, microorganisms could be used as an ecofriendly way to get NS.Results: We analyzed the tolerance of Exiguobacterium acetylicum MF03, E. aurantiacum MF06, and E. profundum MF08 to silver(I), gold(III), and tellurium(IV) compounds. Specifically, we explored the ability of cell-free extracts from these bacteria to reduce these toxicants and synthesize NS in vitro, both in the presence or absence of oxygen.All isolates exhibited higher tolerance to these toxicants in anaerobiosis. While in the absence of oxygen they showed high tellurite- and silver-reducing activity at pH 9.0, whereas AuCl4- which was reduced at pH 7.0 in both conditions. Given these results, cell-free extracts were used to synthesize NS containing silver, gold or tellurium, characterizing their size, morphology and chemical composition. Silver and tellurium NS exhibited smaller size under anaerobiosis and their morphology was circular (silver NS), starred (tellurium NS) or amorphous (gold NS). Conclusions: This nanostructure-synthesizing ability makes these isolates interesting candidates to get NS with biotechnological potential.