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Phosphate removal under denitrifying conditions by Brachymonas sp. strain P12 and Paracoccus denitrificans PP15

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Abstract:

In this study, we used the denitrifying phosphorus-removing bacterium Brachymonas sp. strain P12 to investigate the enhanced biologic phosphorus-removal (EBPR) mechanism involved with polyhydroxybutyrate (PHB), glycogen, and phosphorus uptake in the presence of acetate under anoxic or aerobic conditions. The results showed that excess acetate concentration and aerobic cultivation can enhance PHB formation efficiency and that PHB formation might be stimulated by glycogenolysis of the cellular glycogen. The efficiency of the uptake of anoxic phosphorus was greater when PHB production was lower. The EBPR mechanism of Brachymonas sp. strain P12 for PHB, phosphorus, and glycogen was similar to the conventional anaerobic–aerobic (or anaerobic–anoxic) EBPR models, but these models were developed under anoxic or aerobic conditions only, without an anaerobic stage. The anoxic or aerobic log phase of growth is divided into two main phases: the early log phase, in which acetate and glycogen are consumed to supply enough energy and reducing power for PHB formation and cell growth (phosphorus assimilation), and the late log phase, which ends the simultaneous degradation of PHB and remaining acetate for polyphosphate accumulation. Glycogenolysis plays a significant role in the alternate responses between PHB formation and phosphorus uptake under anoxic or aerobic conditions. After the application of the denitrifying phosphorus-removing bacterium Brachymonas sp. strain P12, aerobic cultivation increases the level of PHB production, and anoxic cultivation further increases phosphorus uptake.

Dans cette étude, nous avons utilisé la bactérie dénitrifiante Brachymonas sp. souche P12, capable d’extraire le phosphore, afin d’examiner le mécanisme d’augmentation de l’extraction biologique du phosphore (EBPR) impliqué dans le métabolisme du polyhydroxybutyrate (PHB), du glycogène et de la capture du phosphore en présence d’acétate en conditions aérobie et anaérobie. Les résultats ont démontré qu’une concentration d’acétate en excès et la culture aérobie pouvaient augmenter l’efficacité de formation de PHB et que la formation de PHB pouvait être stimulée par la glycogénolyse du glycogène cellulaire. L’efficacité de capture de phosphore anoxique était plus élevée lorsque la production de PHB était faible. Le mécanisme de EBPR chez Brachymonas sp. souche P12 relativement au PHB, au phosphore et au glycogène était similaire aux modèles de EBPR conventionnels anaérobie–aérobie (ou anaérobie–anoxique), mais ces modèles ont été développés sous des conditions anoxiques ou anaérobies seulement, sans étape anaérobie. La phase logarithmique de croissance anoxique ou aérobie était divisée en deux étapes principales: une phase logarithmique précoce, où l’acétate et le glycogène sont consommés afin de fournir suffisamment d’énergie et de potentiel réducteur pour la formation de PHB et la croissance cellulaire (assimilation de P), et une phase logarithmique tardive qui achève la dégradation simultanée du PHB et de l’acétate résiduel nécessaires à l’accumulation de polyP. La glycogénolyse joue un rôle significatif dans les réponses alternées de formation de PHB et de capture de P sous conditions anoxiques ou aérobies. Dans la perspective de l’utilisation de la bactérie dénitrifiante Brachymonas sp. souche P12 capable d’extraire le phosphore, la culture aérobie pourrait augmenter la production de PHB alors que la culture anoxique augmenterait davantage l’extraction du phosphore.

Document Type: Research Article

Publication date: 2007-06-01

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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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