Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.30
no.1
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pp.79-84
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2008
This paper describes the application of bioluminescence stimulating agents on a genetically engineered microorganism, Pseudomonas putida mt-2 KG1206, to monitor toluene analogs using in groundwater samples from petroleum hydrocarbon contaminated sites. The maximum bioluminescent response with pure chemicals followed in the order: m-methyl benzyl alchohol > m-toluate > toluene > m-xylene > benzoate > p-xylene > o-xylene. Generally, the bioluminescence production of strain mixed with groundwater samples was dependent on the contaminated total inducer concentrations. However, few samples showed opposite results, where these phenomena may be caused by the complexicity of environmental samples. Two chemicals, SL(sodium lactate) and KNO$_3$, were tested to determine a better bioluminescence stimulant. Both chemicals stimulate the bioluminescence activity of strain KG1206, however, a slightly high bioluminescence was observed with nitrogen chemical. This selected stimulant was then tested on samples collected from contaminated groundwater samples. The bioluminescence activity of all samples mixed with the strain was stimulated with KNO$_3$ amendment. This suggests that the low bioluminescence activity exhibited by the environmental groundwater samples can be stimulated by amending the culture with a proper agent, such as nitrogen compound. These findings would be useful, especially, when strain was used to monitor the groundwater samples contaminated with low inducer contaminants. Overall, the results of this study found the ability of bioluminescence producing bacteria to biosensor a specific group of environmental contaminants, and suggest the potential for more efficient preliminary application of this engineered strain in a field-ready bioassay.
Aspergillus oryzae U1521, which was a genetically engineered strain, produced 1,000,600 U per g . glucose of extracellular alkaline protease within 72 h in a submerged fermentation. However, the alkaline protease was not detected during the first 24 h. Northern blot analysis indicated that the enzyme synthesis was repressed at the transcriptional level during the lag period. Both catabolite repression and pH of the growth medium significantly affected the enzyme production. Use of this enzyme as a silver recovery agent from used X-ray film was confirmed by experiments in the shake-flask scale.
Bioreporter bacteria, such as recombinant bioluminescent bacteria, have been used for the detection of specific compounds in complex environmental media. In this study, optimum conditions for the preparation and application of deep-freezed and Iyophilized recombinant bioluminescent strain KG1206 were investigated for the future application on contaminated environmental sites. Genetically engineered microorganism, Pseudomonas putida mt-2 KG1206, contains TOL plasmid and the plasmid inserted $P_{m}$, promoter on the upper part of lux gone in vector pUCD615, and m-toluate and benzoate are considered direct inducers for bioluminescence. Optimum conditions determined for the preparation and application of the deep-freezed and lyophilized strain were followings: cryoprotective agent (24% sucrose), lyophilization time (12 hrs), strain concentration ($OD_{600}=0.6$), reconstitution for freezed strain (quick reconstitution at $35^{\circ}C$), reconstitution for lyophilized strain ($3{\sim}6$ hrs exposure on LB medium), carrying conditions (keep at $20^{\circ}C$ after reconstitution). These results demonstrate the feasibility of deep-freezed or lyophilized state of genetically engineered bioluminescent strain for environmental usage.
The ability of neurotropic alpha herpesviruses to replicate within synaptically linked neurons has made these pathogens valuable tools for transneuronal analysis. Recent studies suggest that unique gene products expressed by genetically engineered strains of virus may permit the use of multiple strains in complex tracing paradigms. In the present study we have examined the invasiveness of two genetically engineered strains of the swine pathogen known as pseudorabies virus(PRV). The two strains were isogenic with the attenuated Bartha strain of PRV; in one strain a lacZ reporter gene was inserted into the gC locus (PRV-BaBlu; $4.75\times10^8pfu/ml$) contrained a PRV envelope glycoprotein gene that was absent in PRV-BaBlu. Simultaneous or temporally separated sequential injection of $4\mu\ell$ of each strain into the ventral wall of the stomach produced a predictale course of retrograde synaptic infection. The results were as follows: 1. PRV-BaBlu and PRV-D infected the dorsal motor nucleus of vagus nerve(DMV) and paraventricular nucleus(PVN). 2. Invasion and replication of PRV-D occured at a faster rate than the parental strain or PRV-BaBlu. 3. PRV-D was much more virulent than PRV-BaBlu or the parental strain. 4. Co-injection of PRV-D and PRV-BaBlu produced an infection that was more virulent than that produced by the parental strain (PRV-Bartha), 5. Neurons in DMV were permissive to co-infection with PRV-D and PRV-BaBlu when they were injected simultaneously into the same site. 6. Replication of PRV-BaBlu was compromised by prior infection of the same circuit with PRV-D. 7. Prior infection of neurons with PRV-D maked them resistant to infection with PRV-BaBlu.
The genetically engineered microorganisms (GEMS) could be released accidentally or ii)rexperimental purposes, as the genetic engineering, technique ha:. become very popular inany laboratories of biological sciences. But there have been littlt: informations on transkrbehavior of the genetically ~nodified genes in the natural en\ironmentx. In this stutly.antibiotic resistant bacteria were isolated from nat.ural waters. and then GEM strains wereconstructed i'rom the natural isolate (NI) by ~noclification oi' the Km' plasmitl. Thetransferability of the plasmids in the GEM and NI strains were examinetl by con-jugationin Luria-Bertani broth :it 30$^{\circ}$C. Also the cff'ccts 01' mating strain and pH on their transferfrequency and rearrangement of the plasmids in tl-~ec o~ijugantsM ere comp:irati\ely stuclictl.I'hc transkr frequency of Km' plasmid in donor of GEM and N1 strains wah similar a.;about 10 ' when co~ljugation was conducted wit11 M'I'I strain is recipient at pH 7. butthat of 1)KCOOI was lowered to 1.2X 10 '. And when the lab. stlain was uhccl as recipient.the transfer tendency of the plasmid was about same in both (;EM and NI strains usedas donor. All thc tionor 5trains. except for I)KC601. showecl the Ilighcs~ frequency of about10 ' at pH 7 and the frequcncics were lowered at both pH 5 and 9. Hut the mocliliedKm' plasmid in the cloned strain of DKC601 was transferred hy very low frequency of10 "at pH 5 ant1 7 comparing to other GEM strains. especiall! any co~~.jugantws ere notobtained at pH 4 and 9 even after conjugation for 6 hours. Rearrangement of the plasmidstranskrred into the lab. strain was not found in the conjugants. I\ulcornerut a lot of rearrangclncntwas ohservecl nlhen they were transferred into the NI strain. Such a rearrangement wasmore severe when donor was GEM strain rather then NI strain Hut such ;r phenomenonwas less affected by p!-l values.r phenomenon was less affected by p!-l values.
Lu, Wenwei;Zhang, Weiqiong;Bai, Yan;Fu, Yingying;Chen, Jun;Geng, Xiaolu;Wang, Yujing;Xiao, Ming
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.20
no.2
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pp.281-286
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2010
A Pseudomonas fluorescens strain was isolated and found to show antagonistic activity against phytopathogenic fungi and to possess a gene responsible for production of antibiotic 2,4-diacetylphloroglucinol. For the extension of biocontrol range, a gene for an Androetonus australis Hector insect toxin 1 (AaHIT1), one of the most known toxic insect-selective peptides, was designed and synthesized according to the preferred codon usage of Pseudomonas fluorescens, cloned, and transformed into the strain by pSUP106 vector, a broad-host-range plasmid. Bioassays indicated that the engineered strain was able to produce AaHIT1 with insecticidal activity, and at the same time retain the activity against plant pathogen. The experiments for nonplanted soil and rhizosphere colonization showed that, similar to the population of the wild-type strain, that of the engineered strain remained relatively constant in the first 10 days, and the subsequent 50 days, suggesting that AaHIT1 expression in the bacterial cell does not substantially impair its long-term colonization. It is first reported that a Pseudomonas fluorescens strain expressing an active scorpion neurotoxin has dual activity against phytopathogenic fungi and insects, making at attractive for agronomic applications.
Sayler, Gary;Burlage, Robert;Cox, Chris;Nivens, David;Ripp, Steven;Ahn, Yeonghee;Easter, Jim;Wrner, Claudia;Jarrell, John
Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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2000.11a
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pp.153-162
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2000
A field study was performed to test effectiveness of a bloluminescent genetically engineered microorganism (GEM) for bioremediation process monitoring and control. The study employed Pseudomonas fluorescens HK44 that was the first strain approved for field application in the U.S. for bioremediation purposes. HK44 contains lux gene fused within a naphthalene degradative pathway, allowing this GEM to bioluminesce as it degrades naphthalene as well as substituted naphthalenes and other polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) , Results showed that HK44 was maintained in both PAH-contarninated and uncontaminated soils even 660 days after inoculation. HK44 was able to produce bioluminescence in response to PAHs in soil. Although effectiveness of chemical remediation was not assessed due to heterogeneous distribution of contaminants, decreased concentration of naphthalene was shown in the soils, Taken together, HK44 was useful for in situ bioremediation process monitoring and control. This work is so far the only field release of a GEM for bioremediation purposes.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.31
no.2
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pp.147-152
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2009
In this study, the applicability of alginate-immobilized Pseudomonas putida mt-2 KG1206 on the environments, contaminated with toluene analogs was conducted. Genetically engineered strain KG1206 produces light by direct (m-toluate, benzoate) and indirect (toluene, xylenes) inducers. The protocol for the alginate-immobilization was determined in terms of the cell to alginate ratio, solution, proper number of alginate beads, and other conditions. Maximum bioluminescences of five chemicals by immobilized strain were generally observed in following orders: m-toluate > p-xylene > toluene > o-xylene > m-xylene. In relationship between bioluminescence activity and inducer reduction, initial m-toluate (5 mM) in solution was removed approximately 48% of initial at 5 h exposure, showing continuous decrease of inducer chemical in solution. These results of study with alginate-immobilized beads would be useful, especially, for biomonitoring of contaminated environments with specific compounds, such as petroleum hydrocarbon compounds including toluene analogs.
A kanamycin resistance($Km^r$) gene was studied for its transfer in natural freshwater environments by using the natural bacterial isolate(M1) of DK1 and the DKC601 strain, $Km^r$ plasmid of which was genetically engineered from the NI strain. The transfer frequency ofthe $Km^r$ gene and rearrangement of the $Km^r$ plasmid were compared between the gnetically engineered microorganism(GEM) and the NI parental strain by conjugation with the same recipient strain. The transfer frequency of the $Km^r$ gene was about $9.1\times 10^{-12}-1.8\times 10^{-11}$ in both the GEM and NI strains at 5 to $10^{\circ}C$, but the frequency of the NI was about 10 times higher than that of the GEM at 20 to $30^{\circ}C$. The $Km^r$ plasmid in the transconjugants obtained by conjugation of the NI with the MY1 strain as a ricipient showed alot of rearrangement, but the $Km^r$ plasmid transferred from the GEM was stable without alteration of its size. When the MT2 strain was used as a recipient, however, such a rearrangement of the $Km^r$ plamid was observed in the transconjugants obtained from the GEM as well as the NI strain. In those transconjugants obtained from different mating pairs and water environments, the plasmid were appeared to decrease in their number as the period of conjugation time was prolonged, but only the $Km^r$ plasmid transferred from the GEM kept having its size of 52kb. Therefore, the $Km^r$ gene was transferred at the same rate from the GEM and NI strains in natural freshwater environment, but the gene of the GEM strain was more stable than the NIduring conjugation and the $Km^r$ plasmid was rearranged by changing the recipient strain for conjugation in any water environments.
The regulation of xylE gene expression was examined by using vector promoter and construction of genetically engineered microorganisms (GEMs) for application in microcosm. When the xylE gene wsa subcloned into pBluscript SK(+) under the control of lac promoter (pTY1) in E. coli, and the expression was induced by IPTG, the enzyme activity of catechol 2, 3-dioxygenase was increased 4.7 times more than that of the crude extracts from transformants harboring pTY1. We suggest that the xylE gene has its own promoter at the upstream portion, because it was able to be expressed even in the absence of IPTG. A recombinant plasmid, pSW3a harboring the xylE gene under the T7 promotor, showed the activity of 14.5 units/mg protein, higher than that of parental strain, E. coli PYT1. The xylE gene in recombinant plasmid pSW3a was used as reporter gene for the application in microcosm ecosystem, since it was used for detection of xylE-positive clones by catechol spray on the agar plates. The pSW3a in E. coli was introduced into Pseudomonas patida to construct GEM strain, and examined for the exxpression and functional stability in microcosms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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