batteri psicrotrofi provenienti da habitat diversi del mare di

Biol. Mar. Medit. (2003), 10 (2): 1108-1111
A. Lo Giudice, L. Michaud, A. Allegra, V. Bruni
Dipartimento di Biologia Animale ed Ecologia Marina, Università di Messina,
Salita Sperone, 31 - 98166 Messina, Italia.
[email protected]
BATTERI PSICROTROFI PROVENIENTI DA HABITAT DIVERSI DEL
MARE DI ROSS (BAIA TERRA NOVA, ANTARTIDE)
PSYCHROTROPHIC BACTERIA ISOLATED FROM VARIOUS HABITATS OF
THE ROSS SEA (TERRA NOVA BAY, ANTARCTICA)
Abstract
Samples of superficial microfilm, sediments by sedimentation traps, mollusk fecal pellets and intestinal
content of two Antarctic fishes were collected at Terra Nova Bay (Antarctica) during the XIII Oceanographic
Cruise in the 1997-1998 Antarctic Summer. Fifty-three aerobic heterotrophic cultivable bacterial strains were
isolated from these different habitats and their morphological, physiological and biochemical characteristics
were analyzed. Phenotypic tests have led to their identification at the genus level.
Key-words: psychrotrophic marine bacteria, phenotypic characterization.
Introduzione
Nel corso di precedenti indagini (Bruni et al., 1999; Maugeri et al., 1991, 1996)
erano stati caratterizzati fenotipicamente ceppi batterici isolati solo da campioni d’acqua del Mare di Ross, mentre lo studio di cui si riferiscono i risultati è stato condotto su
ceppi isolati da habitat marini diversi (film superficiale, sedimenti da trappole di sedimentazione, fecal pellet di mollusco e contenuto intestinale di due specie di pesci). Lo
scopo di questo lavoro è stato, pertanto, quello di ampliare le conoscenze attuali sulla
comunità batterica vitale e coltivabile dell’ambiente marino Antartico, analizzando dal
punto di vista fenotipico ceppi batterici eterotrofi provenienti dal Mare di Ross (Baia
Terra Nova).
Materiali e metodi
Lo studio è stato condotto su 53 ceppi di batteri eterotrofi, vitali e coltivabili, isolati
su Marine Agar 2216 (Difco) da campioni di fecal pellet di mollusco, di sedimento (da
trappole di sedimentazione), di contenuto intestinale di Cygnodraco mawsoni e Trematomus bernacchii e di film superficiale (20 micron), prelevati a Baia Terra Nova durante
la XIII Spedizione Italiana in Antartide (Estate Antartica 1997-98).
I ceppi batterici in esame sono stati sottoposti ad un insieme di analisi di tipo morfologico, fisiologico e biochimico utilizzando metodiche classiche. Per tutti i test effettuati, dove non specificato altrimenti, l’incubazione è stata condotta alla temperatura di
12 °C per un periodo di tre settimane.
Per quanto riguarda i test morfologici sono state effettuate la reazione al Gram e la
colorazione di spore e flagelli (Leifson et al., 1964). Gli isolati sono stati sottoposti a
prove di crescita in Marine Broth (Difco) alle temperature di +4 °C, +20 °C e +30 °C
per un periodo di incubazione di 21 giorni. È stata testata l’idrolisi di sostanze complesse quali chitina (Brisou et al., 1964) e agar (Vera et al., 1998). L’attività lipolitica
(Sierra, 1957) è stata valutata su Tween 80 alle stesse condizioni adottate per la crescita
Batteri psicrotrofi provenienti da habitat diversi del Mare di Ross
Batteri psicrotrofi provenienti da habitat diversi del Mare di Ross (Baia Terra Nova, Antartide)
1109
in Marine Broth. È stata saggiata la sensibilità a due antibiotici (Penicillina G e Polimixina B) ed un vibriostatico (O/129). Le principali caratteristiche biochimiche sono
state studiate utilizzando i sistemi miniaturizzati API 20E e API 20NE. La capacità di
utilizzare il glucosio è stata valutata sul terreno proposto da Lemos et al. (1985).
L’identificazione fino a livello di genere dei 53 ceppi batterici isolati è stata condotta
sulla base dello schema tassonomico di Oliver (1982) per i batteri Gram negativi e della
chiave
proposta da Dainty
et al. (1979)
per dei
quelli
Gram batterici
positivi.isolati è stata condotta
L’identificazione
fino a livello
di genere
53 ceppi
sulla base dello schema tassonomico di Oliver (1982) per i batteri Gram negativi e della
chiave
proposta da Dainty et al. (1979) per quelli Gram positivi.
Risultati
I batteri Gram negativi a forma di bastoncello sono risultati predominanti (85%).
Risultati
Il 30% era dotato di motilità per presenza di un flagello polare. Il 45% dei ceppi
I batteri
Gram negativi
di bastoncello
(85%). Il 30%
batterici
esplicava
attivitàa forma
lipolitica
su Tweensono
80, risultati
l’11,3%predominanti
attività chitinolitica
e il
era
dotato
di motilitàQuest’ultima
per presenza attività
di un flagello
polare. Il 45%
dei ceppi batterici
esplicava
26,5%
agarolitica.
era attribuibile
principalmente
ai ceppi
isolati
attività
su Tween
l’11,3%
attivitàerachitinolitica
il 26,5% agarolitica.
dal filmlipolitica
superficiale.
Il 68% 80,
dei ceppi
batterici
in grado die idrolizzare
l’esculina,
Quest’ultima
attività
era attribuibile
principalmente
ai ceppi
isolati sono
dal film
mentre il 26,4%
la gelatina.
I substrati
maggiormente
assimilati
statisuperficiale.
il malato edIl
68%
dei ceppi
battericidal
eracontenuto
in grado diintestinale
idrolizzaredil’esculina,
mentre
il 26,4%
la gelatina.
il glucosio.
Soltanto
T. bernacchii
sono
stati isolati
ceppiI
substrati
maggiormente
fermentanti
il glucosio.assimilati sono stati il malato ed il glucosio. Soltanto dal contenuto
L’analisi
deibernacchii
dati fenotipici
ha consentito
giungere all’identificazione
dei ceppi
intestinale
di T.
sono stati
isolati ceppidifermentanti
il glucosio.
batterici
in esame
appartenenti
generi distinti
(Tab. all’identificazione
1).
L’analisi
dei dati
fenotipici ad
ha otto
consentito
di giungere
dei ceppi
batterici in esame appartenenti ad otto generi distinti (Tab. 1).
Tab. digeneri
generibatterici
batterici
tipologia
di campione.
Tab.11 - - Numero
Numero di
perper
tipologia
di campione.
Number
genera for
foreach
eachkind
kindofofsample.
sample.
Number of bacterial genera
Genere
Tot
Pseudomonas
Micrococcus
Moraxella
Aeromonas
Cytophaga
Acinetobacter
Xanthomonas
Flexibacter
16
8
7
6
6
5
4
1
Totale
53
3
0
2
0
1
0
0
1
Film
superficiale
8
8
2
0
5
4
3
0
Fecal
pellet
0
0
2
0
0
0
1
0
Cygnodraco
mawsoni
1
0
1
0
0
1
0
0
Trematomus
bernacchii
4
0
0
6
0
0
0
0
7
30
3
3
10
Sedimenti
È stata confermata la predominanza del genere Pseudomonas, assente solamente nei
campioni
fecal pellet.laIlpredominanza
genere Micrococcus
è stato
isolato unicamente
campioninei
di
È statadiconfermata
del genere
Pseudomonas,
assentedai
solamente
film
superficiale.
Ceppi
di
Aeromonas
spp.
sono
stati
ottenuti
soltanto
dal
contenuto
campioni di fecal pellet. Il genere Micrococcus è stato isolato unicamente dai campioni
intestinale
del T. bernacchii.
di film superficiale.
Ceppi di Aeromonas spp. sono stati ottenuti soltanto dal contenuto
intestinale del T. bernacchii.
Conclusioni
I batteri isolati erano prevalentemente psicrotrofi (Morita, 1975). È noto, infatti, che
Conclusioni
gran
parte degli attuali procarioti antartici crescano meglio a temperature più elevate
I batteri
isolati
prevalentemente
psicrotrofi
(Morita, 1975). È noto, infatti, che
rispetto
a quelle
cheerano
caratterizzano
il loro ambiente
naturale.
gran
parte
degli
attuali
procarioti
antartici
crescano
Appare confermata la predominanza di ceppi meglio
battericia temperature
appartenenti più
al elevate
genere
Pseudomonas, rilevata anche nel corso di precedenti indagini (Bruni et al., 1999; Maugeri
et al., 1991).
L'abbondanza di ceppi del genere Micrococcus nei campioni di film superficiale è
probabilmente legata alla tipologia del campione. Infatti, è ben noto come il film
superficiale sia più ricco di cellule batteriche Gram positive e, peraltro, pigmentate come
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A. Lo Giudice, L. Michaud, A. Allegra, V. Bruni
rispetto a quelle che caratterizzano il loro ambiente naturale.
Appare confermata la predominanza di ceppi batterici appartenenti al genere Pseudomonas, rilevata anche nel corso di precedenti indagini (Bruni et al., 1999; Maugeri
et al., 1991).
L’abbondanza di ceppi del genere Micrococcus nei campioni di film superficiale è
probabilmente legata alla tipologia del campione. Infatti, è ben noto come il film superficiale sia più ricco di cellule batteriche Gram positive e, peraltro, pigmentate come
protezione nei confronti delle radiazioni solari (Singleton e Boyd, 1992).
L’attività lipolitica è stata rinvenuta in una percentuale più bassa rispetto a quella
registrata nel corso delle precedenti indagini (Bruni et al., 1999; Maugeri et al., 1996).
Da sottolineare che, al contrario, è stata isolata una percentuale maggiore di ceppi batterici chitinolitici (11,3%) e agarolitici (26,5%), questi ultimi decisamente più abbondanti nel film superficiale. L’idrolisi della chitina riveste notevole importanza ecologica
trattandosi di un biopolimero che, essendo il costituente principale dell’esoscheletro
dei crostacei, è presente in notevoli quantità nell’ecosistema marino Antartico dove il
krill è abbondante.
Sono stati isolati soltanto 6 ceppi batterici fermentanti il glucosio (Aeromonas spp.),
tutti derivanti da campioni del contenuto intestinale di T. bernacchii. Ciò potrebbe
essere dovuto alle condizioni di anaerobiosi che si possono riscontrare in alcuni tratti
del canale digerente.
L’indagine condotta ha consentito di ottenere importanti ed ulteriori informazioni
sulle caratteristiche metaboliche e fisiologiche dei ceppi antartici e di arricchire la Collezione del Museo Nazionale dell’Antartide “Felice Ippolito”, la cui banca di batteri
marini ha sede a Messina.
Pur consapevoli che le ricerche sulla caratterizzazione fenotipica di batteri coltivabili sono sottoposte al giorno d’oggi a frequenti critiche poiché vengono considerate
poco oggettive e obsolete, è nostra opinione che esse rappresentino ancora un metodo
valido per verificare le potenziali capacità biochimiche e fisiologiche batteriche, le
quali rivestono notevole importanza nella comprensione del funzionamento di un ecosistema.
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