Extremely halophilic bacterial communities in Şerflikoçhisar Salt Lake in Turkey

İç Anadolu Bölgesinde bulunan Şereflikoçhisar Gölü, Türkiye'nin en büyük tuz gölüdür. Bu gölden elde edilen tuz, gıda ve deri sektörü dahil olmak üzere Türkiye'deki pek çok endüstride yaygınca kullanılmaktadır. Tuz Gölünden elde edilen tuzun büyük ekonomik önemi olmasından dolayı, gölden 6 adet tuz ve 3 adet tuzlu su örneği toplanarak fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik analizleri yapılmıştır. Bu örneklerde aşırı halofilik bakterilerin gelişmesini destekleyecek oranlarda iyonlara rastlanılmıştır. Bir gram tuz örneğinde aşırı halofilik bakteri sayısı $10^4$-$10^6$ kob, bir ml tuzlu su örneğinde ise aşırı halofilik bakteri sayısı $10^3$-$10^5$ kob olarak bulunmuştur. Bu suşlar farklı kırmızı ye pembe tonlarında koloniler oluşturmuşlardır. Gölden toplam olarak 82 adet saf, aerobik, halofilik bakteri susun ayrımı yapılmış ancak bu suşlardan 32 adeti detaylıca incelenmiştir. Kiremit kırmızısı renkli kolonilerin tuz gölünde en fazla sayıda olduğu ve tuz gölünün farklı bakteri türleri içerdiği saptanmıştır. Suşların büyük bir çoğunluğu, l ile 2 mm çapında, yuvarlak, konveks, parlak ve düzgün kenarlı koloniler oluşturmuşlardır. Bu mikroorganizmalar, en iyi şekilde %25 NaCl içeren besiyerlerinde, 40$circ$C'de ve pH 7.5 da gelişmişlerdir. Suşların 17 adeti gelişebilmek için besiyerinde en az %10 NaCl'ye ihtiyaç duymuştur. Gölden ayırımı yapılan suşların hareketli, Gram negatif ve düzensiz çomaklar olduğu görülmüştür. Bu suşların bazıları lipazlar, jelatinazlar, selülazlar ve ß-galaktosidazlar gibi endüstriyel önemi olan enzimler üretmiştir. Tüm suşlar Tween 80'i hidrolize etmiştir. Suşların 23 adeti jelatinaz enzimini, 14 adeti selülaz enzimini ve sadece l adeti ise ß-galaktosidaz enzimini üretmiştir. Suşların 10 adeti triptofandan indol oluşturmuştur. 23 adet suş pozitif metil red reaksiyonu, suşların tümü ise negatif Voges-Proskauer reaksiyonu göstermiştir.Bu suşların 13 farklı antibiyotiğe duyarlılıkları disk difüzyon metodu ile tespit edilmiştir. Suşların çoğunun ampisilin (10 $mu$g), kloramfenikol (30 $mu$g), sefadroksil (30 $mu$g), eritromisin (15 $mu$g), penisilin G (10 U) ve streptomisin'e (25 $mu$g) karşı dirençli olduğu görülmüştür. Tüm suşların amikasin (30 $mu$g) , siprofloksasin (5 $mu$g), neomisin (30 $mu$g) ve spiramisin 'e (100 $mu$g) dirençli olduğu belirlenmiştir. Suşların çoğunun ise basitrasin (10 U) ve novobiosin'e (5 $mu$g) karşı duyarlı olduğu tespit edilmiştir. Suşların yarısının sulfametoksazol and trimetoprim'e (1.25 $mu$g / 23.75 $mu$g) karşı duyarlı olduğu görülmüştür. Bu araştırma, Şereflikoçhisar Tuz Gölünün aşırı halofilik bakteriler için ideal bir ortam olduğunu ve gölün canlı, çeşitli, potansiyel ve endüstriyel olarak önemli mikroorganizma topluluklarını içerdiğini göstermiştir. Tuz gölünden elde edilen tuzda ve tuzlu suda çok sayıda proteolitik bakterinin varlığı, bu tuzun deri tuzlamada direkt olarak kullanılamayacağını, kullanıldığı takdirde deri endüstrisinde önemli ölçüde kalite problemlerine neden olabileceğini ortaya koymaktadır.

Türkiye' de Şereflikoçhisar Tuz Gölünde bulunan aşırı halofilik mikroorganizma toplulukları

Şereflikoçhisar Lake is the largest salt lake in central Turkey. This lake is a major source of solar salt for food, hide and other industries locally. Due to the economic importance of salt obtained from this lake, a microbial survey has been conducted. Six salt and three brine samples were obtained from the lake for physico-chemical and microbiological analyses. Physico-chemical analysis showed that the salts and brines contain sufficient ions and hardness to support extremely halophilic bacteria. The salt collected from the lake contained $10^4$-$10^6$ colony-forming units of extremely halophilic bacteria per gram and brine taken from the lake contained $10^3$-$10^5$ colony-forming units of extremely halophilic bacteria per ml. Colonial pigmentation from these samples ranged from bloodred to pale-pink. A total of 82 extremely halophilic aerobic strains were isolated from the salt and brine samples, 32 of which were randomly selected strains examined in greater detail. While brick-red colonies outnumbered all other colony pigmentations, the lake does appear to support a diverse bacterial community. Most colonies were 1 to 2 mm in diameter, circular, convex, glistening and entire. Optimum growth occurred at 25% (w/v) NaCl at 40 şC and a pH of 7.5. Seventeen strains required at least 10% (w/v) NaClfor growth. Most cells of the strains were pleomorphic and stained Gram-negative. All strains were motile. Some of these strains produced industrially important enzymes such as lipases, gelatinases, cellulases and b-galactosidases. All of the strains hydrolysed Tween 80. Twenty-three strains produced gelatinase enzymes. Cellulase enzymes were produced by 14 of these strains. Only one strain showed positive $beta$-galactosidase activity. Ten strains produced indol from tryptophan. Twenty-three strains showed positive methyl-red reactions. All strains showed negative Voges-Proskauer reactions. Thirty-two strains were tested by the disc diffusion method for their sensitivity to 13 different antibiotics. Most of these strains were resistant to ampicillin (10 µg), chloramphenicol (30 µg), cefadroxil (30 µg), erythromycin (15 µg), penicillin G (10U) and streptomycin (25 µg). All strains were resistant to amikacin (30 µg), ciprofloxacin (5 µg), neomycin (30 µg) and spiramycin (100 µg). Most strains were sensitive to bacitracin (10 U) and novobiocin (5 µg). Half of these strains were sensitive to sulfamethoxazole and trimethoprim (25 µg). These studies showed that Şereflikoçhisar Salt Lake is an optimal environment for extremely halophilic bacteria and the lake contains a viable, diverse, potentially and industrially important bacterial community. The extremely halophilic proteolytic bacterial contents of the salt and brine samples were too high to use directly in hide preservation. The presence of proteolytic strains in the lake's salt may cause an important quality problem in the leather business.

PDF

___

1 .Koday, S. Tuz Gölü Tuzlaları. Marmara Coğrafya Dergisi 2: 128- 149, 1999.
2. İnandık, H. Türkiye Gölleri. No: 44, İstanbul Üniversitesi Yayını,Baha Matbaası, istanbul; pp. 51-54, 1955.
3. Bryant, M.P., Sharpe, M.E., Williams, ST. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Vol 1-4, Wilkins Company, Philadelphia;1989.
4. Boone, D.R., Garrity, G.M. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Vol 1, The Archaea and the Deeply Branching and Phototrophic Bacteria, Springer-Verlag, New York; 2001.
5. Grant, W.D., Gemmell, R.T., McGenity, TJ. Halophiles. In Horikoshi, K., Grant, W.D eds. Extremophiles: Microbial Life in Extreme Environments, Wiley-Liss Inc.: pp. 93-132, 1998.
6. Sanchez-Porro, C, Martin-Rengel, S., Melado, E.,- Bertoldo, C, Antranikian, G., Ventosa, A. Extracellular enzymes produced by moderately halophilic bacteria. In: Proc. Int. Conf. on Halophilic Microorganisms, 23-27 September, Sevilla-Spain; pp. 51, 2001.
7. Trussell, R., Lenore, S., Clesceri, A., Greenberg, E. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 17th Edition, APHA - AWWA - WPCF. American Public Health Association, Port City Press, Baltimore, Maryland; 1989.
8. Harley, J.P., Prescott, L.M. Laboratory Exercises in Microbiology. 2nd Edition. C. Brown Communications Inc., Dubuque, IA: 1993.
9. Madigan, M.T., Martinko, J.M., Parker, J. Prokaryotic Diversity: Archaea. Brock Biology of Microorganisms. 9th Edition. Prentice Hall International, Inc., New Jersey; pp. 546-552, 2000.
10.Oren, A., Ventosa, A., Grant, W.D. Proposed minimal standards for description of new taxa in the order Halobacteriales. Int J Syst Bacteriol, 47: 233-238, 1997.
11.Dussault, H.P. An improved technique for staining red halophilic bacteria. J Bacteriol, 70: 484-485, 1955.
12.Rodriquez, M.R., Vreeland, R.H., Oren, A., Kessel, M., Betancourt,C, Lopez, G. Halogeometricum borinquense gen. nov. sp. nov. a novel halophilic archeon from Puerto Rico, Int J Syst Bacteriol, 48:1305-1312,1998.
13.Gonzales, C, Gutierrez, C, Ramirez, C. Halobacterium vallismortis sp. nov. an amylolytic and carbohydrate-metabolizing extremely halophilic bacterium. Can J Microbiol, 24: 710-715, 1978.
14.Balows, A., Hausler, W.J., Hermann, K.L., lsenberg, H.D.,Shadomy, HJ. Manual Clinical Microbiology. 5th Edition.American Society for Microbiology, Washington DC; pp. 1322-1325, 1991.
15.Bailey, D.G., Birbir, M. The impact of halophilic organisms on the grain quality of brine cured hides. J Amer Leather Chem Ass, 91:47-51,1996.
16.Benola, G., Ventosa. A., Megias, M., Berraquero, F. The sensitivity of Halobacteria to antibiotics. FEMS Microbiol Lett., 21: 341-345,1984.
17.Bailey, D.G., Birbir, M. A study of the extremely halophilic microorganisms found on commercially brine-cured cattle hides. J Amer Leather Chem Ass, 88: 285-293, 1993.
18.NCCLS Performance standards for antimicrobial disk sensitivity tests. 6th Edition; Approved Standard. NCCLS Document M2-A6:17, Pennsylvania; 1997.
19.Aksöz, N., Kolonkaya, N. Ilımlı tuzcul karakterli bir bakterinin Tuz Gölünden (Türkiye) izolasyonu. Mikrobiyol Bült, 18(2): 107-113,1984.
20.Larsen, H. Halophilism in the Bacteria. Vol: 4. Academic Press,New York; pp. 297-342, 1962.
21.Jones, B.E. Industrial enzymes-do halophiles and alkaliphiles have a role to'play. In: Proc. Int. Conf. on Halophilic Microorganisms,23-27 September, Sevilla-Spain; L 53, 2001.
22.Thongthai, C, Mcgenity T.J., Suntinanalert P., Grant W.D.Isolation and characterization of an extremely halophilic archaeobacterium from traditionally fermented Thai fish sauce (nam pla). Lett Âpp Microbiol, 14: 11 -14, 1992.
23.Aksöz, N. Tuz Gölünden izole edilen, halofilizm gösteren bakterinin fizyolojisi üzerinde çalışmalar, Doktora Tezi Hacettepe Üniversitesi,MESEF, Ankara; 1981.
24.Kallenberger, W.E. Halophilic bacteria in brine curing. J Amer Leather Chem Ass, 79: 04-11, 1988.
25.Birbir, M., İlgaz, A. Isolation and identification of bacteria adversely affecting hide and leather quality. J Soc Leather Technoi Chem, 80: 147-153, 1996.
26.Birbir, M., Kallenberger, W., İlgaz, A., Bailey, D.G. Halophilic bacteria isolated from brine-cured cattle hides. J Soc Leather Technoi Chem, 80: 87-90, 1996.
27.Birbir, M. Investigation of salted-cured France and Russian hides for halophilic bacteria. J of Turkish Microbiol Soc, 27: 68-73,1997.