Khả năng đáp ứng và đột biến của Bacillus subtilis và Pseudomonas fluorescens dưới tác dụng của xung ánh sáng

Nguyễn Bảo Lộc * và Nicorescu Irina

* Tác giả liên hệ (nbloc@ctu.edu.vn)

Article Sidebar

Full Text: PDF

Ngày nhận bài: 07-04-2015
Ngày duyệt đăng: 21-12-2015
Ngày xuất bản: 30-12-2015
Title: Adaptation and mutation ability of Bacillus subtilis and Pseudomonas fluorescens vegetative cells under the effect of a pulsed light stress
Lượt xem
124
Downloads
60
Trích dẫn
Lộc, N. B., & Irina, N. . (2015). Khả năng đáp ứng và đột biến của Bacillus subtilis và Pseudomonas fluorescens dưới tác dụng của xung ánh sáng. Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ, (41), 21-29. Truy vấn từ https://ctujsvn.ctu.edu.vn/index.php/ctujsvn/article/view/2183
Số báo
Số. 41 (2015)
Chuyên mục
Công nghệ thực phẩm

Abstract

The main objectives of this work were: (a) to compare the inactivation mechanisms and (b) to discuss similarities and differences in the adaptation and mutation behaviours of two bacterial model systems (Bacillus subtilis and Pseudomonas fluorescens) under a Pulsed Light (PL)-induced stress. When adaptation ability was investigated, firstly cells were exposed to sublethal PL doses (2×10-5 or 0.06 J.cm-2) and then submitted to a lethal PL treatment of 0.3 or 0.5 J.cm-2. Antibiotic resistance assays were carried out on bacterial suspensions in exponential growth phase in order to determine their mutagenic ability. For that, the effect of three PL lethal doses (0.2, 0.3 and 0.4 J.cm-2) was investigated. Experimental results showed that a low-energy PL dose (0.06 J.cm-2) was sufficient to produce B. subtilis adaptation, leading to an enhanced resistance to a subsequent lethal treatment. Conversely, P. fluorescens was not able to adapt to sublethal PL doses and more, 1 log additional microbial reduction was found when applying a lethal treatment. Applying a 0.2 J.cm-2 PL dose strongly increased the number of P. fluorescens resistant mutants compared to non-treated cells, while the mutation frequency was not modified for B. subtilis. As a conclusion, this study showed that these two highly adaptable Gram negative and positive bacteria have developed different behaviour as a response to low-energy PL.
Keywords: Pulsed light, inactivation, B. subtilis, P. fluorescens, adaptation, mutation

Tóm tắt

Mục đích của nghiên cứu này là (a) so sánh cơ chế tiêu diệt vi sinh vật và (b) khảo sát khả năng đáp ứng và đột biến của 2 giống vi sinh vật (Bacillus subtilis và Pseudomonas fluorescens) dưới tác dụng của xung ánh sáng. Để đánh giá khả năng đáp ứng, đầu tiên tế bào được xử lý bằng xung ánh sáng với liều năng lượng thích nghi (2x10-5 hoặc 0,06 J.cm-2), sau đó những tế bào này được xử lý tiếp với liều năng lượng tiêu diệt 0,3 hoặc 0,5 J.cm-2. Thí nghiệm thử khả năng kháng kháng sinh được thực hiện trên huyền phù vi sinh vật ở giai đoạn phát triển logarit để xác định khả năng đột biến của các vi sinh vật này. Thí nghiệm được thực hiện với 3 mức độ năng lượng của xung ánh sáng (0,2; 0,3 và 0,4 J.cm-2). Kết quả thí nghiệm cho thấy ở mức độ năng lượng xử lý thấp (0,06 J.cm-2) làm tăng khả năng đáp ứng của vi khuẩn B. subtilis, giúp cho vi khuẩn này chống chịu tốt hơn với liều năng lượng tiêu diệt xử lý tiếp theo. Ngược lại, P. fluorescens không đáp ứng với liều năng lượng thấp và hơn thế, việc tiền xử lý bằng liều năng lượng thấp còn làm tăng mức độ nhạy cảm của loài vi khuẩn này với liều năng lượng cao tiếp theo. Năng lượng xử lý 0,2 J.cm-2 làm tăng đáng kể số lượng vi khuẩn P. fluorescens đột biến so với mẫu không xử lý, trong khi đó kết quả này không được thể hiện ở vi khuẩn B. subtilis. Tóm lại, kết quả thí nghiệm cho thấy cả hai loại vi khuẩn Gram âm và Gram dương trong thí nghiệm này đều có khả năng đáp ứng với phương pháp xử lý xung ánh sáng, tuy nhiên cơ chế đáp ứng của mỗi loại không giống nhau.
Từ khóa: xung ánh sáng, ức chế, B. subtilis, P. fluorescens, đáp ứng, đột biến

Article Details

Tài liệu tham khảo

Alcántara-Díaz, D., Breña-Valle, M., & Serment-Guerrero, J. (2004). Divergent adaptation of Escherichia coli to cyclic ultraviolet light exposures. Mutagenesis, 19, 349–354.

Beit-Halachmy, I., & Mannheim, C. H. (1992). Is modified atmosphere packaging beneficial for fresh mushrooms? Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie, 25, 426–432.

Bialka, K. L., & Demirci, A. (2008). Efficacy of pulsed UV-light for the decontamination of E. coli O157:H7 and Salmonella spp. on raspberries and strawberries. Journal of Food Science, 73, 201–207.

Bintsis, T., Litopoulou-Tzanetaki, E., & Robinson, R. K. (2000). Existing and potential applications of ultraviolet light in the food industry – A critical review. Journal of Science and Food Agriculture, 80, 637–645.

Bradford, M. M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72, 248–254.

Doudney, C. O., & Young, C. S. (1962). Ultraviolet light induced mutation and deoxyribonucleic acid replication in bacteria. Genetics, 47, 1125–1138.

Elmnasser, N., Guillou, S., Leroi, F., Orange, N., Bakhrouf, A., & Federighi, M. (2007). Pulsed-light system as a novel food decontamination technology: A review. Canadian Journal of Microbiology, 53, 813–821.

Ewing, D. (1995). The directed evolution of radiation resistance in E. coli. Biochemical and Biophysical Research Communications, 216, 549–553.

Ewing, D. (1997). Production of radiation-resistant E. coli strains by daily X-irradiation. International Journal of Radiation Biology, 71, 253–258.

Giese, N., & Darby, J. (2000). Sensitivity of microorganisms to different wavelengths of UV light: implications on modeling of medium pressure UV system. Water Research, 34, 4007–4013.

Gómez-López, V. M., Devlieghere, F., Bonduelle, V., & Debevere, J. (2005). Intense light pulses decontamination of minimally processed vegetables and their shelf-life. International Journal of Food Microbiology, 103, 79–89.

Gómez-López, V. M., Ragaert, P., Debevere, J., & Devlieghere, F. (2007) Pulsed light for food decontamination: A review. Trends in Food Science and Technology, 18, 464–473.

Huffman, D. E., Slifko, T. R., Salisbury, K. & Rose, J. B. (2000). Inactivation of bacteria, virus and Cryptosporidium by a point-of-use device using pulsed broad spectrum white light. Water Research, 34, 2491–2498.

Kramer, J. M., & Gilbert, R. J. (1989). Bacillus cereus and other Bacillus species. In M. P. Doyle (Ed.) Foodborne Bacterial Pathogens. Marcel Dekker, New York, NY, pp. 21–70.

Krishnamurthy, K. (2006). Decontamination of milk and water by pulsed UV-light and infrared heating (pp. 84-85). phD thesis (in English). Pennsylvania State University, USA.

Liu, Y. (2009). A study of bacterial adaptation to ultraviolet light in ultrapure water systems (pp.21). phD thesis (in English). The University of Arizona, USA.

Marquenie, D., Michiels, C.W., Van Impe, J.F., Schrevens, E. & Nicolai, B.N. (2003) Pulsed white light in combination with UV-C and heat to reduce storage rot of strawberry. Postharvest Biology and Technology, 28, 455–461.

Massier, S., Rincé, A., Maillot, O., Feuilloley, M. G. J., Orange, N. & Chevalier, S. (2012a). Adaptation Pseudomonas aeruginosa to a pulsed light induced stress. Journal of Applied Microbiology, 112, 502–511.

Massier, S., Bouffartigues, E., Rincé, A., Maillot, O., Feuilloley, M. G. J., Orange, N. & Chevalier, S. (2012b). Effects of a pulsed light-induced stress on Enterococcus faecalis. Journal of Applied Microbiology, 114, 186–195.

Nicorescu, I., Nguyen, B., Morreau-Ferret, M., Agoulon, A., Chevalier, S. & Orange, N. (2013). Pulsed light inactivation of Bacillus subtilis vegetative cells in suspensions and spices. Food Control Journal, 31, 151–157.

Ozer, N. P., & Demirci, A. (2006). Inactivation of Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes inoculated on raw salmon fillets by pulsed UV-light treatment. International Journal of Food Science and Technology, 41, 354–360.

Rames, J., Chaloupecky, V., Sojkova, N., & Bencko, V. (1997). An attempt to demonstrate the increased resistance of selected bacterial strains during repeated exposure to UV radiation at 254 nm. Central European Journal of Public Health, 5, 30–31.

Rowan, N. J., S. J. MacGregor, J. G. Anderson, R. A. Fouracre, L. McIlvaney, & O. Farish. (1999). Pulsed-light inactivation of food related microorganisms. Applied and Environemental Microbiology, 65, 1312–1315.

Sonenshein, A. L. (2003). Killing of Bacillus spores by high-intensity ultra violet light. In Sterilization and decontamination using high energy light. Xenon Corporation, Woburn, Mass. pp. 15–19.

Sauer, A., & Moraru, C. I. (2009). Inactivation of Escherichia coli ATCC 25922 and Escherichia coli O157:H7 in apple juice and apple cider, using pulsed light treatment. Journal of Food Protection, 72, 937–944.

Takeshita, K., Shibato, J., Sameshima, T., Fukunaga, S., Isobe, S., Arihara, K., & Itoh, M. (2003). Damage of yeast cells induced by pulsed light irradiation. International Journal of Food Microbiology, 85, 151–158.

Tyrer, H. (1998). The effect of storage temperature on the measured and predicted shelf-life of chilled prepared meals. PhD thesis, Manchester Metropolitan University, Manchester, UK.

Uesugi, A. R., & Moraru, C. I. (2009). Reduction of Listeria on ready-to-eat sausages after exposure to a combination of pulsed light and nisin. Journal of Food Protection, 72, 347–353.

Wang, T., S. J. MacGregor, J. G. Anderson, & G. A. Woolsey. (2005). Pulsed ultra-violet inactivation spectrum of Escherichia coli. Water Research, 39, 2921–2925.

Wekhof, A. (2000). Desinfection with flash lamps. PDA Journal of Pharmaceutical Science and Technology, 54, 264–276.

Woodling, S. E., & C. I. Moraru. (2007). Effect of spectral range in surface inactivation of Listeria innocua using broad-spectrum pulsed light. Journal of Food Protection, 70, 909–916.

Wuytack, E.Y., Phuong, L.D.T., Aertsen, A., Reyns, K.M.F., Marquenie, D., De Ketelaere, B., Masschalck, B., Van Opstal, I. et al. (2003). Comparison of sublethal injury Induced in Salmonella enterica serovar Typhimurium by heat and by different nonthermal treatments. Journal of Food Protection, 66, 31–37.