The construction of a bacterial bioluminescent bioreporter based on the mer operon gene of bacteria isolated from Tussilago farfara L. growing in mercury-contaminated areas, in order to detect bioavailable mercury ions

Zanieczyszczenia terenów metalami ciężkimi, takimi jak rtęć to jedno z głównych wyzwań biotechnologii środowiskowej. Wykorzystując mikroorganizmy oporne na rtęć możliwe jest stworzenia narzędzi służących do detekcji zanieczyszczenia środowiska, jak również jego bioremediacji. Badane izolaty środowiskowe pochodzące z mikrobioty podbiału pospolitego (Tussilago farfara L.) rosnącego na terenach nieskażonychi skażonych rtęcią posłużyły jako model do identyfikacji mechanizmu oporności na rtęć oraz jako źródło genu regulatorowego niezbędnego do skonstruowania bakteryjnego bioluminescencyjnego bioreportera biodostępnych jonów rtęci.Celem pracy była konstrukcja bakteryjnego, bioluminescencyjnego bioreportera na bazie genu operonu mer bakterii wyizolowanych z podbiału pospolitego (Tussilago farfara L.) rosnącego na terenach skażonych, w celu detekcji biodostępnych jonów rtęciW pracy magisterskiej przeprowadzono analizy parametrów kinetyki wzrostu bakteriiw podłożu bez i z dodatkiem rtęci (0,01% (w/o)). Zaprojektowano startery służące potwierdzeniu obecności wybrany genów operonu mer, za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR). Stwierdzono różnice w kinetyce wzrostu izolatów pochodzących z podbiału pospolitego rosnącego na trenie nieskażonym rtęcią na pożywce z rtęcią oraz bez dodatku rtęci. Potwierdzono obecność wybranych genów operonu mer, w plazmidowym DNA bakterii pochodzących z podbiału pospolitego rosnącego na trenie skażonym oraz nieskażonym rtęcią.Przygotowano plazmidowy konstrukt zawierający kasetę genów lux pod kontrolą genu operonu mer. Zoptymalizowano metodę transformacji bakteryjnych izolatów pochodzących z mikrobioty podbiału pospolitego rosnącego na terenach skażonych rtęcią. Przeprowadzając pomiary bioluminescencji, potwierdzono możliwość detekcji biodostępnych jonów rtęci w środowisku przez przygotowany bioreporter.

Environment contamination with heavy metals such as mercury is one of the main challenges of environmental biotechnology. With the usage of mercury-resistant microorganisms, it is possible to create tools for the detection of environmental contamination and bioremediation. The studied environmental isolates from the coltsfoot (Tussilago farfara L.) microbiota growing in mercury non-contaminated and mercury-contaminated areas were a model to identify the mercury resistance mechanism anda source of the regulatory gene necessary to construct a bacterial bioluminescent bioreporter of bioavailable mercury ions.The aim of the study was the construction of a bacterial bioluminescent bioreporter based on the mer operon gene of bacteria isolated from Tussilago farfara L. growing in mercury-contaminated areas, in order to detect bioavailable mercury ions.The project analyses the parameters of bacterial growth kinetics in the medium without and with the addition of mercury (0.01% (w/v)). Primers were designed to confirm the presence of the selected mer operon genes with the polymerase chain reaction (PCR). Differences in the growth kinetics of bacterial isolates from coltsfoot growing in mercury non-contaminated areas on a medium with mercury and without the addition of mercury were observed. Isolates from coltsfoot growing in a mercury non-contaminated areas could not grow in media with mercury addition (0.01% Hg (w/v)). The presence of selected mer operon genes was confirmed in the plasmid DNA of bacteria derived from coltsfoot growing in a mercury contaminated and non-contaminated areas. Prepared plasmid construct was containing the lux gene cassette under the control of the mer operon gene. The method of transforming bacterial isolates from the Tussilago farfara L. microbiota growing in mercury-contaminated areas was optimized. Measurements of bioluminescence were carried out, confirming the possibility of bioavailable mercury ions detection by prepared bioreporter.