Detection of filamentous genus Gordonia in foam samples using genus-specific primers combined with PCR – denaturing gradient gel electrophoresis analysis

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Abstract:

A nested-PCR amplification combined with denaturing gradient gel electrophoresis (PCR–DGGE) approach was used to detect and identify Gordonia populations from wastewater treatment plant foam samples. The PCR-amplified region (position 722–1119) by specifically designed primers G699F and G1096R covered the hypervariable region of the Gordonia 16S rRNA gene sequence. This approach successfully distinguished Gordonia species to the interspecies level. The differential ability of PCR–DGGE analysis was effectively used to separate 12 Gordonia species belonging to different 16S rRNA gene-based phylogenetic lineages into 8 groups. Based on this method, the minimum limit of Gordonia detection was 5× 104 CFU·g –1 in the seeded soil samples. The PCR–DGGE bands obtained were excised and identified by sequence analysis. Gordonia polyisoprenivorans, Gordonia amicalis, DGGE type II Gordonia species, and an uncertain Gordonia species dominated the activated sludge foam samples. Results of this study indicate that the detection and analyses of genus Gordonia within a complex microbial community could be accomplished using the PCR–DGGE approach to a larger extent, with certain limitations. Detection of diverse Gordonia populations in foam samples from wastewater treatment plants revealed the significant role of Gordonia in biological foaming during wastewater treatment. The nested-PCR amplification and DGGE can be used as a diagnostic tool for the early detection of foaming incidents in wastewater treatment plants using Gordonia as indicator organism.

Une approche combinant une amplification par PCR nichée (nested-PCR) et une électrophorèse sur gel en gradient dénaturant (PCR–DGGE) a été utilisée pour détecter et identifier des populations de Gordonia présentes dans des échantillons de mousse d’une usine de traitement des eaux usées. La région amplifiée par PCR (position 722–1119) par les amorces spécifiques G699F et G1096R, couvrait la région hypervariable de la séquence du gène codant l’ARNr 16S du genre Gordonia. Cette approche a permis de distinguer Gordonia au niveau de l’espèce à l’inter-espèce. La capacité d’analyse différentielle de la PCR–DGGE a été effectivement utilisée pour séparer 12 espèces de Gordonia appartenant à 8 groupes phylogénétiques différents selon la séquence du gène de l’ARNr 16S. Grâce à cette méthode, la limite minimale de détection de Gordonia est de 5 × 104 CFU·g–1 dans des échantillons de sols ensemencés. Les bandes obtenues en PCR–DGGE ont été excisées et identifiées par analyse de séquence. Gordonia polyisoprenivorans, Gordonia amicalis, des espèces de Gordonia de type II selon la DGGE, et des espèces incertaines de Gordonia dominaient les échantillons de mousse de boues activées. Les résultats de cette étude indiquent que la détection et l’analyse du genre Gordonia au sein d’une communauté microbienne complexe peuvent être accomplies grâce à la PCR–DGGE à plus large échelle avec certaines limitations. La détection de diverses populations de Gordonia dans les échantillons de mousse d’usines de traitement des eaux usées a révélé que Gordonia joue un rôle significatif dans le moussage biologique au cours du traitement des eaux usées. L’amplification par PCR nichée et la DGGE peuvent être utilisées comme outil diagnostique pour la détection précoce de moussage lors du traitement des eaux usées en se servant de Gordonia comme organisme indicateur.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2007

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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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