Taxonomické studium gramnegativních nefermentujících bakterií izolovaných v Antarktidě

Bc. Blanka Hýžová

Master's thesis

Taxonomic study of Gram-negative non-fermenting bacteria isolated from Antarctica

Abstract:

Antarktida představuje extrémně chladné a nehostinné prostředí. Nejen nízká teplota, ale i vysoká ozářenost, sucho nebo silné poryvy větru, z ní činí prostředí náročné pro život. Navzdory tomu zde bakterie dokáží kolonizovat množství rozličných habitatů. Recentní studie ukazují, že mikrobiální diverzita Antarktidy je podstatně vyšší, než jsme si dosud mysleli a jsou zde pravidelně objevovány nové prokaryotické druhy. V této práci byl charakterizován soubor 152 izolátů gramnegativních nefermentujících bakterií získaných z environmentálních vzorků z Antarktidy. Šlo o pestrý soubor mikroorganismů pocházejících například z půdy, hornin, peří či hnízd ptáků. Za použití typizační techniky rep-PCR s primery REP bylo 42 izolátů rozděleno do 18 geneticky příbuzných shluků, zatímco s primery ERIC bylo do 22 shluků rozděleno celkem 54 kmenů. Zbývající kmeny tvořily vzájemně odlišné unikátní fingrprinty. Následně byl celý soubor studovaných kmenů charakterizován metodou MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie a nakonec byly reprezentativní izoláty vybrané z jednotlivých rep-PCR shluků identifikovány pomocí sekvenace genu pro 16S rRNA. S využitím kombinace těchto metod bylo identifikováno celkem 95 kmenů, které byly zařazeny do rodů Sphingomonas, Brevundimonas, Pedobacter, Pseudomonas, Flavobacterium, Psychrobacter, Halpernia, Chryseobacterium a Massilia. Z toho bylo 13 kmenů identifikováno až na úroveň druhu a 8 kmenů pravděpodobně představuje dosud nepopsané druhy. Zvolená kombinace metod rep-PCR, MALDI-TOF a sekvenace genu pro 16S rRNA se ukázala jako vhodná pro rychlou charakterizaci heterogenních souborů gramnegativních nefermentujících bakterií.

Abstract:

Antarctica is an extremely cold and inhospitable environment. Not only low temperatures, but also high irradiance, drought or strong winds make it difficult for living. Despite this, bacteria can colonize a variety of different habitats. Recent studies showed that the microbial diversity of Antarctica is significantly higher than previously thought, and new prokaryotic species are being regularly discovered here. In this work, a set of 152 isolates of Gram-negative non-fermenting bacteria obtained from environmental samples from Antarctica was characterized. It was a diverse group of microorganisms originating for example from soils, rocks, feathers or bird nests. By the rep-PCR typing technique using the REP primers, 42 isolates were divided into 18 genetically related clusters and using the ERIC primer, 54 strains formed 22 clusters in total. Rest of the strains formed unique fingerprints. Further analysis was performed by MALDI-TOF mass spectrometry, and finally representative isolates selected from the clusters were identified by 16S rRNA gene sequencing. The combination of these methods identified a total of 95 strains, which were classified as members of the genera Sphingomonas, Brevundimonas, Pedobacter, Pseudomonas, Flavobacterium, Psychrobacter, Halpernia, Chryseobacterium and Massilia. Of these, 13 strains were identified on the species level and 8 strains probably represent yet undescribed species. The selected combination of rep-PCR, MALDI-TOF and 16S rRNA gene sequencing has proven to be convenient for rapid characterization of heterogeneous sets of Gram-negative non-fermenting bacteria.

Keywords

Antarktida, ostrov Jamese Rosse, rep-PCR, MALDI-TOF, hmotnostní spektrometrie, 16S rRNA, genotypizace, taxonomie, identifikace, gramnegativní bakterie, nefermentující bakterie, Antarctica, James Ross Island, mass spectrometry, genotyping, taxonomy, identification, gram-negative bacteria, non-fermenting bacteria

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 20. 6. 2022
• Supervisor: doc. RNDr. Pavel Švec, Ph.D.
• Reader: Mgr. Dana Nováková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Microbiology / Microbiology