Институт молекулярных и клеточных биологических наук, Университет Токио, находящийся в Yayoi 1−1−1, Bunkyo-ku, Токио 113, и Лаборатория экологической биотехнологии (Компания Konishi Co.), расположенная в Yokokawa, Sumida-ku, Токио 130, Япония. Филогенетические родство среди штаммов зооглей и родственных таксонов было выявлено методом секвирования рибосомной ДНК 16s и гибридизацией геномной ДНК. Ген рибосомной ДНК 16s был усилен цепной реакцией полимеразы с парой эубактериальных согласованных праймеров и упорядочен использованием автоматизированного флуоресцентного секвенатора ДНК. Последовательное сопоставление и анализ дерева матричных расстояний показали, что Zoogloea ramigera IAM 12136 (= N. C. Dondero 106, типичный штамм) и зооглея вида ATCC 19324 образуют общий род с Rhodocyclus purpureus в подклассе «f3» протеобактерий, а Zoogloea ramigera IAM 12670 (= P. R. Dugan 115) принадлежит другой группе с Akaligenes eutrophus и Pseudomonas cepacia в подклассе «B». И наоборот, оказалось, что штамм Z. ramigera IAM 12669 (= K. Crabtree I-16-M), входит в подкласс «Y» протеобактерий, имеющий близкое родство с Agrobacterium tumefmiens. Изучение гибридизации геномной ДНК также показало, что среди штаммов, обозначенных Z. ramigera, существует генетическое многообразие, однако типичные штаммы зооглей, характеризующиеся производством родохинонов, плотно связаны друг с другом и могут рассматриваться как один вид. На основе молекулярных данных, а также ранее известной фенотипичной и хемотаксономичной информации нами были внесены уточнения в описание рода Zoogloea.

Штаммы рода Zoogloea Itzigsohn 1868, который сегодня включает только один вид, Zoogloea ramigera, являются грамотрицательными аэробными хемоорганотрофными бактериями, способными к формированию так называемых зооглей, которые являются хлопьевидными массами клеток, плавающими в студенистом межклеточном материале и характеризующимися разветвленной пальцевидной морфологией (8, 33). Поскольку морфологически подобные бактериальные хлопья часто встречаются в биопленке и системах активного ила, предполагается, что организмы зооглей могут сыграть важную роль в процессах очистки сточных вод.

Способность зооглей к образованию хлопьев долгое время использовалась в качестве важного критерия при классификации и идентификации штаммов зооглей, поскольку других отличных черт, подходящих для этой цели, попросту не существовало. Однако данная способность сама по себе обнаружена не только в штаммах зооглей, но также и во многих других штаммах метаболически сходных бактерий, живущих в сточных водах (3, 19, 21, 31). К сожалению, исходный изолят наряду с другими ранними штаммами зооглей (1, 7, 11, 22,34) не сохранились, а потому провести их сравнительный таксономический анализ невозможно. Такая ситуация породила противоречивые утверждения и порядочную путаницу в таксономии и номенклатуре рода Zoogloea, что наблюдается у Звирбалиса и Хатта (38). В 1967 году Крабтри и Маккой (2) предложили назвать штамм I-16-M неотипом штамма Z. ramigera. Однако, несколько лет спустя, Унц (32) в прошении о заключении эксперта предложил отказаться от штамма I-16-M как неотипа и заменить его штаммом 106, поскольку прежний был неспособен к образованию настоящих зооглей, так называемых Itzigsohn (1868), в своем первоначальном описании этого вида. После внесения данного предложения таксономическая путаница относительно рода Zoogloea начала проясняться, однако текущий статус рода все еще остается неудовлетворительным.

Существует три штамма Z. ramigera известные своим экспериментальным использованием: 106T (T = типичный штамм) (32), I-16-M (2) и 115 (8, 10). Они выделены из сточных вод и обладают свойством образовывать хлопья, но имеют значительные фенотипичные различия. Было предложено убрать два последних штамма из рода Zoogloea на основе фенотипичных расхождений. В предыдущем исследовании нами был использован хемотаксономичный инструментарий, чтобы решить таксономическую проблему рода Zoogloea (17). Самым поразительным оказался тот факт, что типичные штаммы зооглей в дополнение к убихинону-8 (Q-8), как главному органическому соединению, характеризуются производством необычного хинона, родохинона-8 (RQ-8), тогда как штаммы Z. ramigera I-16-M и 115 образуют его в недостаточном количестве. Хемотаксономичные данные подтверждают результаты ранних фенотипичных исследований, уточняют информацию о роде Zoogloea и предлагают эффективный родохиноновый анализ в качестве нового инструмента для идентификации штаммов зооглей.

Род Zoogloea исторически считается частью семьи Pseudomonadaceae (25, 26), но данное утверждение является предполагаемым и базируется лишь на фенотипичной информации.

Филогенетические связи штаммов зооглей с другими псевдомонадами пока не объяснимы. Целью данного исследования является определение внутри — и межродовых отношений среди штаммов зооглей и родственных таксонов при помощи молекулярных методов. Применяемая стратегия заключается в усилении цепной реакции полимеразы (ЦРП) и прямом автоматизированном секвенировании рибосомной ДНК 16s, проведении компьютеризированного филогенетического анализа, прямого хроматографического анализа основного состава ДНК, а также колориметрического исследования ДНК-ДНК гибридизации. На основании молекулярных данных и ранее известной фенотипичной и хемотаксономичной информации (16, 32, 33) нами были внесены уточнения в описание рода Zoogloea.

Авторы: Йонг Кук Шин, Акира Хираиши, Джанта Сагияма