Isolation, characterization and phylogenetic analysis of some new oxalotrophic bacteria

Abstract

vn ÖZET Bazı Yeni Oksalotr ofik Bakterilerin İzolasyonu, Kar akterizasyonu ve Filogenetik Analizi Oksalatı tek karbon ve enerji kaynağı olarak kullanabilen bakteriler (oksalotrof) oksalat bakterileri olarak tanımlanır. Oksalat bakterileri homojen bir taxonomik grup oluşturmamakla birlikte, iyi tanımlanmış bir fizyolojik grup oluşturur. Toprak, rizosfer ve bitkilerin petiol/ gövde doku özsuyundan zenginleştirme tekniği kullanılarak izole edilen mezofilik, aerobik 14 oxalotrofik bakterinin taxonomisi nümerik olarak incelendi. Oksalat bakterilerinin üç referans susu; [Pseudomonas] oxalaticus DSM 1105T, Methylobacterium extorquens DSM 1337T ve [Pseudomonas] sp. NEU 98 çalışmaya dahil edildi. îzolatlar 95 morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal testle karakterize edildi. Tüm izolatlar Gram-negatif, oksidaz ve katalaz pozitiftir ve büyüme faktörlerine gereksinim duymaz. Oksalata ek olarak bazı suşlar methanol ve/veya formatta büyür. Büyüme için ortalama sıcaklık 30 °C'dir ve bazı suşlar 42 °C de büyüyebilir. Yeni izolatlar, referans suşlar veya önceden bildirilen oksalotrofik bakteriler arasındaki taksonomik benzerlik Sokal & Michener (SSM) ve Jaccard (Sj) katsayıları kullanılarak analiz edildi. Ağırlıksız çift grup metodu ve ortalama logaritması (UPGMA) kullanılarak fenogram gösterildi. Oksalotrofik suşlar % 70- 86 benzerlik düzeyinde 5 büyük ve iki tek-üyeli grup oluşturdu. Nümerik taksonomiye dayanılarak izolatlar üç fenotipik grup içinde ayrıldı; M. extorquens'e bağlı pembe-pigmentli suşlar, Xanthobacter autotrophicus ve [Pseudomonas] sp. YOx benzeri san-pigmentli suşlar ve Azospirillum. Ancylobacter, Burkholderia ve Pseudomonas genuslanna yakın heterojenik, pigmentsiz suşlar. Fenotipik verilerin nümerik analizi san pigmentli ve pigmentsiz grup içindeki bazı suşların yeni bir türün temsilcisi olabileceğini gösterdi. Oksalotrof bakterilerin üç susunun filogenetik yeri 16S rRNA gen (rDNA) sekansı ile belirlendi. Filogenetik analizler ; DSM 1105T, NEU 98 ve NS01 suşlannın sırasıyla Ralstonia. Janthinobacterium /Burkholderia ve Azospirillum genuslanna yerleştirilebileceğini gösterdi. Anahtar kelimeler: Oksalat bakterileri, oksalotrof, oksalat, nümerik taksonomi

VI ABSTRACT Isolation, Characterization and Phylogenetic Analysis of Some New Oxalotrophic Bacteria The bacteria, which are capable of using oxalate as a sole carbon and energy source (oxalotrophic), describes as `oxalate-bacteria`. Oxalotrophic bacteria are not constitute a homogeneous taxonomic group, however constitute a well- defined physiological group. Taxonomy of 14 mesophilic, aerobic oxalotrophic bacteria isolated by enrichment culture technique from soil, rhizosphere, and juice of petiole/ stem tissue of plants were numerically investigated. Three reference strains of oxalate bacteria; [Pseudomonas] oxalaticus DSM 1105T, Methylobacterium extorquens DSM 1337T and [Pseudomonas] sp. NEU 98 were included in the study. Isolates were characterized with 95 morphological, biochemical and physiological tests. All isolates were Gram-negative, oxidase and catalase positive and no growth factors required. In addition to oxalate some of the strains grows on methanol and/or formate. The mean temperature for growth was 30 °C and some strains could grow at 42 °C. The taxonomic similarities among isolates, reference strains or previously reported oxalotrophic bacteria were analysed by using the Sokal & Michener (SSM) and Jaccard (Sj) Coefficients. The phenogram was presented with the unweighted pair group method with averages (UPGMA) algorithm. The oxalotrophic strains formed five major and two single-member clusters at the 70- 86% similarity level. Based on the numerical taxonomy isolates were separated into three phenotypic groups. Pink-pigmented strains belonging to M. extorquens, yellow- pigmented strains most similar to [Pseudomonas] sp. YOx and Xanthobacter autotrophicus and heterogeneous non-pigmented strains closely related to genera Azospirillum, Ancylobacter. Burkholderia and Pseudomonas. Numerical analysis of phenotypic data indicated that some strains of the yellow-pigmented and non-pigmented clusters might represent a new species. The phylogenetic position of three strains of oxalotrophic bacteria was determined by 16S rRNA gene (rDNA) sequence analysis. Phylogenetic analysis showed that DSM 1105T, NEU 98 and NS01 could be assigned to the genera Ralstonia. Janthinobacterium/Burkholderia lineage and Azospirillum, respectively. Key words: Oxalate-bacteria, oxalotrophic, oxalate, numerical taxonomy