Isolation and characterization of halophilic bacteria from salt pans of Ria de Aveiro

Abstract

Halophilic microorganisms and the metabolites involved in their adaptive strategies offer a wide variety of potential biotechnological applications and like other extreme environments, hypersaline habitats represent reservoirs of new bioactive compounds. The main objective of this work was to assess the biotechnological potential of halophilic bacteria from traditional salt pans of Ria de Aveiro in terms of biosurfactant production, plant growth promoting traits, quorum-quenching effect and extracellular enzymatic activity. Water from an active salt pan of Ria de Aveiro was collected in early autumn when the concentration of salt was at the saturation level. Using a culture-dependent approach, 14 bacterial strains were isolated and identified by sequencing of 16S rRNA gene fragments as species of Bacillus, Halobacillus, Idiomarina and Marinobacter. In order to assess the biotechnological potential of these halophiles, they were tested for biosurfactant production, plant growth promoting traits (motility, biocontrol effect and siderophore production), quorum-quenching effect and, activity of extracellular enzymes (phosphatase and esterase). None of the isolates demonstrated significant tensioactive or emulsification effects that could be interpreted as indicative of biosurfactant production. However, all isolates were motile even in presence of 10% NaCl and produced siderophores. All Idiomarina and Marinobacter strains caused growth inhibition of the phytopathogenic fungus Alternaria. Quorum sensing inhibition was also detected in isolates of the 4 genera although with differences between species and, in some cases, depending on the salinity of the culture medium. Esterase and phosphatase activity was detected in all isolates and maximum hydrolysis rates of the model substrates were the highest in Halobacillus species. Although biosurfactant production could not be demonstrated, the halophilic isolates displayed an interesting set of features in terms of plant-growth promoting traits with potential application on the emerging field of saline agriculture.

Os microrganismos halofílicos e os metabolitos envolvidos nas suas estratégias adaptativas apresentam uma ampla gama de potenciais aplicações biotecnológicas e, tal como outros ambientes extremos, os habitats hipersalinos são vistos como um reservatório de novos compostos bioativos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial biotecnológico de bactérias halofílicas de salinas da Ria de Aveiro em termos de produção de biossurfactantes, características de promoção do crescimento de plantas, efeito de quorum-quenching e atividade enzimática extracelular. No início do outono de 2016, quando a concentração de sal atinge os valores máximos colheu-se água do tanque de cristalização de uma salina ativa da Ria de Aveiro (Marinha de Santiago da Fonte). Utilizando uma abordagem dependente de cultivo, foram isoladas 14 estirpes bacterianas que foram posteriormente identificadas por sequenciação de fragmentos de genes de rRNA 16S como espécies de Bacillus, Halobacillus, Idiomarina e Marinobacter. Para avaliar o potencial biotecnológico destas halófilas, testou-se a produção de biossurfactantes, características de promoção do crescimento de plantas (mobilidade, efeito de biocontrolo e produção de sideróforos), efeito de quorum-quenching e atividade enzimática extracelular (fosfatase e esterase). Nenhum dos isolados demonstrou efeitos tensioativos ou de emulsificação significativos que pudessem ser interpretados como indicativos da produção de biossurfactantes. No entanto, todos os isolados exibiram mobilidade, mesmo na presença de 10% de NaCl e produziram sideróforos. Todas as estirpes de Idiomarina e Marinobacter causaram inibição do crescimento do fungo fitopatogénico Alternaria. A inibição de quorum sensing também foi detetada em isolados dos 4 géneros, embora com diferenças entre espécies e, em alguns casos, dependendo da salinidade do meio de cultura. A atividade de esterases e da fosfatases foi detetada em todos os isolados e as mais altas taxas de hidrólise dos substratos modelo foram observadas nas espécies de Halobacillus. Embora a produção de biossurfactantes não tenha sido demonstrada, os isolados halofílicos exibem um conjunto de características interessantes em termos de promoção do crescimento de plantas, com potencial aplicação no campo emergente da agricultura salina.