Hidrológiai Közlöny 1998 (78. évfolyam)
4. szám - Fülöp István Antal–Józsa János: A neruális hálózatok világa
306 Alkalofil Bacillus-ok szerepe a Fertő szervesanyag lebontási folyamataiban Borsodi Andrea Sallai Krisztina ELTE Mikrobiológiai Tanszék, ELTE Mikrobiológiai Tanszék 1088. Budapest, Múzeum krt. 4/A 1088. Budapest, Múzeum krt. 4/A Kivonat: A Fertő fenéküledékéből kitenyésztett alkalofil Bacillus fajok a tó vízkémiai sajátosságainak megfelelően elsősorban a biopolimerek lebontásával fontos szerepet tölthetnek be a szervesanyagok biodegradációs folyamataiban. E szervezetek között az enzim-aktivitások alapján egy szacharoklasztikus és egy proteolitikus csoportot lehetett elkülöníteni. Az elsőbe egyetlen kivétellel döntően alkalitoleráns, míg a másodikba kifejezett alkalofil sajátosságokat mutató baktériumok kerültek. Kulcsszavak: alkalofil, Bacillus, Fertő, enzimaktivitások 1. Bevezetés Régóta ismeretes, hogy sok eukarióta és prokarióta mikroorganizmus egyaránt képes semleges pH értékek felett növekedésre, mégis az alkalofil baktériumok kutatása csak az elmúlt évtizedekben került az érdeklődés frontvonalába (Kruhvich és mtsa, 1989; Kroll, 1990) elsősorban e szervezetek széleskörű ipari felhasználásának köszönhetően. A kutatások eredményeképpen számos enzimük (proteázok, amilázok, ciklodextrin glükoziltranszferáz, celluláz, lipáz, kataláz, stb.) felépítését és funkcióját tárták fel (Horikoshi és Akiba, 1982; Kroll, 1990). Ezen alkalofil baktériumok által termelt extracelluláns enzimek némelyikének fontos funkciója a tápközeg pH kontrollja, ami lehetőséget biztosít e szervezetek növekedésére. A legtöbb enzim lúgos pH optimummal és nagy alkali-stabilitással rendelkezik. 2. Vizsgálati anyag és módszer A Fertőt olyan természetes alkalikus tórendszernek tekinthetjük, melyben az elnádasodás következtében az alábbi szerkezeti alrendszerek különböztethetők meg: nyílt víz, nádas és belső tavak. Mintáinkat ennek a tagolódásnak megfelelően 1996. szeptember 30-án gyűjtöttük az üledékfelszín felső 3-5 cm-es rétegéből. Az alkalitoleráns illetve alkalofil mikroorganizmusok kitenyésztéséhez a Horikoshi (1991) által javasolt szelektív táptalajokat alkalmaztunk. Az izolált és tisztított 153 baktériumtörzset Gordon és mtsai (1973) által Bacillus-ok leírására javasolt vizsgálatoknak vetettük alá, majd az így nyert adatok bináris kódolásával, Jaccard koefficienst alkalmazva numerikus analízist végeztünk (Borsodi, 1997). A fajok meghatározásához a Bergey 's ManuaI of Systematic Bacteriology határozókönyvet (Sneath, 1986) és más releváns taxonómiai irodalmat használtunk. 3. Eredmények A vizsgálatokba vont baktériumtörzseket 12 alkalitoleráns, illetve alkalofil Bacillus fajhoz tartozónak identifikáltuk, melyek között egy szacharoklasztikus (1-7 Bacillus fajok) (1.táblázat) és egy proteolitikus csoportot (812 Bacillus fajok) különítettünk el. Az első csoportba sorolt baktériumfajok között találhatjuk a Fertőre jellemző ubikvista előfordulású alkalitoleráns fajokat (B. pumilus, B. alcalophilus, B. circulans, B. licheniformis, B. flexus, B. simplex), közöttük az egyetlen kivétel a B. alcalophilus. A szacharoklasztikus csoport intenzív glükóz értékesítése (oxidatív, fermentatív és aerob savképzés egyaránt) mellett a-amiláz aktivitásának hiánya feltűnő. A második csoport tagjai között lelhetők fel a kifejezetten alkalofil sajátosságokat mutató baktériumfajok (B. pseudofirmus, B. horikoshii, B. pseudoalcalophilus, B. clarkii, B. clausii). Ezek a proteolitikus baktériumok a glükózt nem, ellenben a keményítőt nagy százalékos arányban hasznosítják (1. ábra). Az alkalofil baktériumokból már számos a-amilázt izoláltak, melyek általában 30-70 %-os arányban hidrolizálják a keményítőt elsősorban glükózra, kisebb mértékben maltózra és maltotriózra (Kroll, 1990, Horikoshi és Grant, 1991). A keményítőbontás képességére laboratóriumi körülmények között pl. a Mn 2', vagy bizonyos aminosavak jelenléte serkentőleg hat (Horikoshi és Grant, 1991). Számos alkalofil mikroorganizmus nagy mennyiségben termel alkalikus proteázokat, melyek enzimatikus sajátosságai sok tekintetben hasonlóak a legjobban ismert alkalikus proteázhoz, a szubtilizinhez, bár az alkalofil baktériumokból izolált proteázok általában magasabb pH és hőmérsékleti optimummal rendelkeznek (Kroll, 1990). Eredményeink megerősítik az előbbi megállapításokat, mivel az összes baktériumtörzsre vonatkozóan 90-100 %ban kazeáz és zselatináz enzim-aktivitást tapasztaltunk (1.táblázat). A biopolimer bontási aktivitásokért felelős enzimek közül eszterázt (tween 80 hidrolízis) szinte minden vizsgált baktériumfaj 80 % feletti arányban termelt. A növényi szervesanyagok biodegradációs folyamataiban ezek a szervezetek főként extracelluláns cellulázaik, xilanázaik és pektinázaik révén vehetnek részt. Bár vizsgálatainkat kiterjesztettük az extracelluláris celluláz aktivitások tesztelésére is, a kísérlet során celluláz aktivitást nem tapasztaltunk. Az általunk vizsgált fajok kénhidrogén felszabadítása ciszteinből alacsony százalékos értéket mutatott, így elképzelhető, hogy szervetlen kénforrás helyett szerves kénforrásra támaszkodnak Az indolképzés hiánya a Bacillus nemzetségbe tartozó baktériumokra jellemző tulajdonság. A tirozin dekompozíció olyan speciális sajátosság, melyre a vizsgált fajok többsége nem képes. A fenilalanin deaminációt vizsgálataink szerint a fajok nem használják ki. Ennek oka feltehetően a Fertőben rendelkezésre álló magas szervetlen nitrogén tartalom (2..táblázat), amiről már korábban Dinka is beszámolt (1991).
