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A survey of indigenous microbial hydrocarbon degradation genes in soils from Antarctica and Brazil

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Abstract:

Total community DNA from 29 noncontaminated soils and soils impacted by petroleum hydrocarbons and chloro-organics from Antarctica and Brazil were screened for the presence of nine catabolic genes, encoding alkane monooxygenase or aromatic dioxygenases, from known bacterial biodegradation pathways. Specific primers and probes targeting alkane monooxygenase genes were derived from Pseudomonas putida ATCC 29347 (Pp alkB), Rhodococcus sp. strain Q15 (Rh alkB1, Rh alkB2), and Acinetobacter sp. ADP-1 (Ac alkM). In addition, primers and probes detecting aromatic dioxygenase genes were derived from P. putida ATCC 17484 (ndoB), P. putida F1 (todC1), P. putida ATCC 33015 (xylE and cat23), and P. pseudoalcaligenes KF707 (bphA). The primers and probes were used to analyze total community DNA extracts by using PCR and hybridization analysis. All the catabolic genes, except the Ac alkM, were detected in contaminated and control soils from both geographic regions, with a higher frequency in the Antarctic soils. The alkane monooxygenase genes, Rh alkB1 and Rh alkB2, were the most frequently detected alk genes in both regions, while Pp alkB was not detected in Brazil soils. Genes encoding the aromatic dioxygenases toluene dioxygenase (todC1) and biphenyl dioxygenase (bphA) were the most frequently detected in Antarctica, and todC1 and catechol-2,3-dioxygenase (cat23) were the most frequent in Brazil soils. Hybridization analysis confirmed the PCR results, indicating that the probes used had a high degree of homology to the genes detected in the soil extracts and were effective in detecting biodegradative potential in the indigenous microbial population.Key words: catabolic genes, anthropogenic compounds, petroleum hydrocarbons, alkane monooxygenases, aromatic dioxygenases.

L'ADN total de communautés de 29 sols non contaminés et contaminés avec des hydrocarbures de pétrole et des organochlorés de l'Antarctique et du Brésil, ont été criblés pour la présence de neuf génes cataboliques, codant des monooxygénases d'alcanes ou des dioxygénases d'aromatiques, faisant partie de voies de biodégradation bactériennes connues. Des amorces et des sondes ciblant les génes de monooxygénases d'alcanes ont été dérivées de Pseudomonas putida ATCC 29347 (Pp alkB), Rhodococcus sp. souche Q15 (Rh alkB1, Rh alkB2) et Acinetobacter sp. ADP-1 (Ac alkM). De plus, les amorces et les sondes détectant les génes de dioxygénases d'aromatiques ont été dérivées de P. putida ATCC 17484 (ndoB), P. putida F1 (todC1), P. putida ATCC 33015 (xylE et cat23) et P. pseudoalcaligenes KF707 (bphA). Les amorces et les sondes ont été utilisées pour analyser les extraits totaux d'ADN des communautés à l'aide d'analyses par PCR et par hybridation. Tous les génes cataboliques, sauf le géne Ac alkM, ont été détectés dans les sols contaminés et témoins des deux régions géographiques, avec une plus haute fréquence retrouvée dans les sols de l'Antarctique. Les génes de monooxygénases d'alcanes Rh alkB1 et Rh alkB2 étaient les génes alk les plus fréquemment détectés dans les deux régions, alors que le géne Pp alkB n'a pas été détecté dans les sols de Brésil. Les génes codant des dioxygénases d'aromatiques, la toluéne dioxygénase (todC1) et la biphényle dioxygénase (bphA), étaient les plus fréquemment détectés en Antarctique; le géne todC1 et la catéchol-2,3-dioxygénase (cat23) étaient les plus fréquents dans les sols du Brésil. Les analyses d'hybridation ont confirmé les résultats de PCR, ce qui indique que les sondes utilisées avaient un haut degré d'homologie avec les génes détectés dans les extraits de sol, et ont pu détecter efficacement le potentiel de biodégradation dans les populations microbiennes indiégnes. Mots clés : génes cataboliques, composés anthropiques, hydrocarbures du pétrole, monooxygénases d'alcanes, dioxygénases d'aromatiques. [Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2004

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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