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Selective screening: isolation of fungal strains from contaminated soils in Austria

Caroline Poyntner
Caroline Poyntner
, 
Max Prem
Max Prem
, 
Oliver Mann
Oliver Mann
, 
Barbara Blasi
Barbara Blasi
 and 
Katja Sterflinger
Katja Sterflinger
   | Mar 02, 2018
Die Bodenkultur: Journal of Land Management, Food and Environment's Cover Image
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Article Category: Research Article
Published Online: Mar 02, 2018
Page range: 157 - 169
Received: Sep 14, 2017
Accepted: Dec 07, 2017
DOI: https://doi.org/10.1515/boku-2017-0014
Keywords
© 2017 Caroline Poyntner, Max Prem, Oliver Mann, Barbara Blasi, Katja Sterflinger
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Figure 1

Regression model of PAH ratio against fungal colonies and fungal colonies isolated from each sample. A: Ratio of high molecular weight (HMW) PAHs to total PAHs on the y-axis against the total number of fungal colonies (x-axis) was plotted. A linear regression was done (black line) using the samples with low HMW/total PAH ratio (blue dots) with a confidence interval of 95% (blue line). The excluded samples with high HMW/total PAH ratio (indicating high age) was colored in green and excluded from the linear regression. B: Number of fungal colonies isolated from each sample grown on toluene (red), PCB 126 (green) and hexadecane (blue).Abbildung 1. Regressionsmodell des PAK-Verhältnisses gegen die Anzahl der Pilzkolonien und der Gesamtanzahl der Pilzkolonien isoliert von den verschiedenen Proben. A: Verhältnis der hochmolekulargewichtigen (HMW) PAKs gegen die Gesamtanzahl der PAKs auf der y-Achse geplottet gegen die Gesamtanzahl der isolierten Pilzkolonien auf der x-Achse. Eine lineare Regressionsgerade wurde geplottet (schwarze Linie) mit Proben mit niedrigem HMW/total PAK Verhältnis (blau, runde Symbole) und ein Konfidenzintervall von 95 % berechnet (blaue Linie). Proben mit hohem HMW/total PAK-Verhältnisses wurden nicht in die lineare Regression genommen (grüne Punkte). B: Anzahl der Pilzkolonien isoliert von jeder Probe, welche in Anwesenheit von Toluol (rot), PCB 126 (grün) und Hexadekan (blau) gewachsen sind.
Regression model of PAH ratio against fungal colonies and fungal colonies isolated from each sample. A: Ratio of high molecular weight (HMW) PAHs to total PAHs on the y-axis against the total number of fungal colonies (x-axis) was plotted. A linear regression was done (black line) using the samples with low HMW/total PAH ratio (blue dots) with a confidence interval of 95% (blue line). The excluded samples with high HMW/total PAH ratio (indicating high age) was colored in green and excluded from the linear regression. B: Number of fungal colonies isolated from each sample grown on toluene (red), PCB 126 (green) and hexadecane (blue).Abbildung 1. Regressionsmodell des PAK-Verhältnisses gegen die Anzahl der Pilzkolonien und der Gesamtanzahl der Pilzkolonien isoliert von den verschiedenen Proben. A: Verhältnis der hochmolekulargewichtigen (HMW) PAKs gegen die Gesamtanzahl der PAKs auf der y-Achse geplottet gegen die Gesamtanzahl der isolierten Pilzkolonien auf der x-Achse. Eine lineare Regressionsgerade wurde geplottet (schwarze Linie) mit Proben mit niedrigem HMW/total PAK Verhältnis (blau, runde Symbole) und ein Konfidenzintervall von 95 % berechnet (blaue Linie). Proben mit hohem HMW/total PAK-Verhältnisses wurden nicht in die lineare Regression genommen (grüne Punkte). B: Anzahl der Pilzkolonien isoliert von jeder Probe, welche in Anwesenheit von Toluol (rot), PCB 126 (grün) und Hexadekan (blau) gewachsen sind.

Figure 2

Fungal growth curves. Growth curves of the 11 selected fungal strains for identification grown in the presence of A hexadecane, B toluene and C PCB 126. Growth was measured through detected changes in the OD 700 using a Tecan reader.Abbildung 2. Wachstumskurven der Pilzstämme. Wachstumskurven der 11 identifizierten Pilzstämme, die in Gegenwart von A Hexadekan, B Toluol und C PCB 126 gewachsen sind. Das Wachstum wurde durch Änderung der OD 700 mit Hilfe eines Tecan Readers detektiert.
Fungal growth curves. Growth curves of the 11 selected fungal strains for identification grown in the presence of A hexadecane, B toluene and C PCB 126. Growth was measured through detected changes in the OD 700 using a Tecan reader.Abbildung 2. Wachstumskurven der Pilzstämme. Wachstumskurven der 11 identifizierten Pilzstämme, die in Gegenwart von A Hexadekan, B Toluol und C PCB 126 gewachsen sind. Das Wachstum wurde durch Änderung der OD 700 mit Hilfe eines Tecan Readers detektiert.

Figure 3

PAH concentrations and number of fungal colonies isolated from each sample. Top, left axis (green): Total sum of colonies isolated in the presence of toluene, PCB 126 or hexadecane, and wells containing glucose. Bottom, right axis: total concentration (pattern) and proportion of HMW PAHs (blue). X-axis presents the different samples.Abbildung 3. PAK-Konzentrationen und die Anzahl der von jeder Probe isolierten Pilzkolonien. Obere, linke Achse: grün: Gesamtanzahl der Kolonien isoliert in Anwesenheit von Toluol, PCB 126 oder Hexadecan als einzige Kohlenstoffquelle und Näpfchen mit Glukose. Untere, rechte Achse: Gesamtkonzentration (Muster) und Proportion an hochmolekulargewichtigen PAKs (blau). Die x-Achse zeigt die verschiedenen Proben.
PAH concentrations and number of fungal colonies isolated from each sample. Top, left axis (green): Total sum of colonies isolated in the presence of toluene, PCB 126 or hexadecane, and wells containing glucose. Bottom, right axis: total concentration (pattern) and proportion of HMW PAHs (blue). X-axis presents the different samples.Abbildung 3. PAK-Konzentrationen und die Anzahl der von jeder Probe isolierten Pilzkolonien. Obere, linke Achse: grün: Gesamtanzahl der Kolonien isoliert in Anwesenheit von Toluol, PCB 126 oder Hexadecan als einzige Kohlenstoffquelle und Näpfchen mit Glukose. Untere, rechte Achse: Gesamtkonzentration (Muster) und Proportion an hochmolekulargewichtigen PAKs (blau). Die x-Achse zeigt die verschiedenen Proben.

GC Results: Measured US EPA PAH concentrations and standard deviations of the 12 soil samples (S1-12). Values are presented as mg/kg dry weight and standard deviations were calculated (mg/kg dryweight±standard deviation)Tabelle 2. GC-Ergebnisse: Gemessene US EPA PAK-Konzentrationen und Standardabweichungen der 12 Bodenproben (S1-12) sind in der Tabelle dargestellt. Die Werte sind also mg/kg Trockengeweicht dargestellt und die Standardabweichung wurde berechnet (mg/kg Trockengewicht±Standardabbweichung)

sampleS1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12
Naphtalene5.8±1.24.8±1.012.8±2.69.4±1.96.8±1.431.5±6.30.1±0.02<0.3(0.0)<0.3 (0.0)0.1±0.01<0.3(0.0)<0.3(0.0)
Acenaphthylene5.8±1.21.8±0.4<2.7(0.00)0.9±0.20.9±0.25.2±1.00.1±0.02<0.3(0.0)0.4±0.10.2±0.030.7±0.10.3±0.1
Acenatphene6.9±1.44.3±0.911.2±2.28.5±1.76.8±1.424.9±5.00.6±0.10.4±0.10.4±0.10.1±0.02<0.3 (0.0)0.3±0.1
Flurene10.1±2.06.3±1.314.8±3.010.3±2.18.3±1.734.3±6.90.5±0.10.4±0.10.4±0.10.1±0.020.5±0.10.6±0.1
Phenanthrene55.20±11.028.3±5.770.2±14.048.3±9.736.5±7.3154.0±31.05.9±1.24.4±0.94.1±0.81.0±0.26.4±1.35.7±1.2
Anthracene22.5±4.511.4±2.322.2±4.418.1±3.614.4±2.967.7±13.51.4±0.31.2±0.21.6±20.30.4±0.012.1±0.41.4±0.3
Fluoranthene78.0±15.629.1±5.848.2±9.639.0±7.830.8±6.2141.0±28.07.5±1.512.6±2.510.0±2.02.9±0.617.5±3.59.8±2.0
Pyrene77.8±15.630.4±6.147.9±9.641.6±8.332.2±6.4108.0±22.07.5±1.524.4±4.910.0±2.02.3±0.514.5±2.97.7±2.0
Benz[a]anthracene36.5±7.313.5±2.719.9±4.016.6±3.313.0±2.664.3±12.94.7±1.023.5±4.79.8±2.01.9±0.49.8±2.05.9±1.2
Chrysene37.4±7.513.3±2.720.7±4.115.8±3.212.5±2.568.6±13.75.9±1.227.3±5.511.0±2.22.2±0.410.2±2.07.1±1.4
Benzo(b) fluoranthene33.0±6.610.4±2.114.4±2.910.9±2.29.0±1.836.1±7.26.5±1.328.1±5.611.9±2.41.9±0.49.1±1.87.1±1.4
Benzo(k) fluoranthene26.6±5.39.5±1.912.7±2.510.6±2.18.5±1.745.3±9.14.2±0.833.0±6.610.4±2.11.7±0.38.0±1.65.0±1.0
Benzo(a)pyrene30.6±6.110.9±2.214.3±2.911.9±2.49.76±2.044.7±8.95.0±1.027.1±5.49.8±2.01.8±0.48.5±1.75.1±1.0
Indeno(1,2,3-cd)pyrene21.3±4.37.0±1.48.5±1.78.3±1.76.0±1.220.1±4.03.1±0.619.6±3.98.2±1.61.7±0.35.2±1.02.8±0.6
Dibenzo(a,h) anthracene5.9±1.21.7±0.4<2.7(0.0)1.6±0.31.3±0.34.8±1.01.1±0.25.5±1.12.0±0.40.5±0.11.2±0.20.7±0.1
Benzo(g,hi,i) perylene19.6+3.96.5±1.37.8±1.66.4±1.35.2±1.117.2±3.43.4±0.722.7±4.57.2±1.51.8±0.44.2±0.82.7±0.5
sum472.9±94.6189.4±38.0325.6±65.1258.1±51.7202.0±40.4867.8±173.957.4±11.5230.2±46.097.2±39.520.6±4.097.6±19.462.2±12.9

Growth pattern of the chosen fungal isolates for sequencing: + = good growth, ~ = very slow growth and - = no growth. Hex = hexadecane, Tol = toluene, PCB = PCB 126Tabelle 4. Wachstumsmuster der zum Sequenzieren ausgewählten Pilzisolate: + = gutes Wachstum, ~ = sehr langsames Wachstum und - = kein Wachstum. Hex = Hexadekan Tol = Toluol, PCB = PCB 126

NoHexTolPCB
α 14++~
O++-
U+++
V++-
X 1++-
Y++-
Z++~
BL 3+++
BL 4~+~
G+-~
H+-~

Results of the second microtiter plate screening: Number of colonies of having the same growth pattern of all 93 fungal isolates on toluene, hexadecane and PCB 126. + = good growth, ~ = very slow growth and - = no growth. Hex = hexadecane, Tol = toluene, PCB = PCB 126Tabelle 3. Ergebnisse des zweiten Mikrotiterplatten-Screenings: Anzahl der Kolonien mit demselben Wachstumsmuster innerhalb der 93 isolierten Kolonien in Gegenwart von Toluol, Hexadekan und PCB 126. + = gutes Wachstum, ~ = sehr langsames Wachstum und - = kein Wachstum. Hex = Hexadekan Tol = Toluol, PCB = PCB 126

colony numbersHexTolPCB
21++-
14++~
9+++
8+--
6+~~
5+-~
4---
3~+-
3+~-
2-+-
2~--
2~-~
2~~~
2~+~
2+~+
2~~+
1-~-
1--~
1-~~
1~~-
1-~+
1~~~

Phylogenetic classification of the ITS/18S rDNA coding sequences of the fungal isolatesTabelle 1. Phylogenetische Klassifikation der ITS/18S rDNA kodierenden Sequenzen der Pilzisolate

NoPrimer PairClosest identified phylogenetic relatives [EMBL accession numbers]Query coverIdentACBR strain Noaccession No
α 14NL1/NL4Doratomyces purpureofuscus (Cephalotrichum purpureofuscum) genomic DNA sequence contains 28S rRNA gene, strain UAMH 9209 [LN851018.1]99%99%MA6020KY454753
ONS5/NS8Roussoella intermedia strain CBS 170.96 18S ribosomal RNA gene, partial sequence [KF443390.1]99%100%MA6025KY454758
YNL1/NL4Purpureocillium sp. JCM 28545 gene for 28S ribosomal RNA, partial sequence [LC134235.1]100%99%MA6015KY454754
BL 3NL1/NL4Ochroconis longiphorum strain CBS 435.76 28S ribosomal RNA gene, partial sequence [KF156135.1]96%99%MA6021KY454755
BL 4NL1/NL4Ochroconis longiphorum strain CBS 435.76 28S ribosomal RNA gene, partial sequence [KF156135.1]99%99%MA6017KY454756
VITS1/ITS4Penicillium janthinellum [EF634422.1]100%99%MA6016KY454760
ZITS1/ITS4Pyrenochaeta inflorescentiae [EU552153.1]97%98%MA6019KY454761
HITS1/ITS4Penicillium canescens [AY373901.1]100%99%MA6018KY454762
NL1/NL4Pyrenochaeta inflorescentiae culture-collection CBS:119222 18S ribosomal RNA gene, partial sequence; internal transcribed spacer 1, 5.8S ribosomal RNA gene, and internal transcribed spacer 2, complete sequence; and 28S ribosomal RNA gene, partial sequence99%99%KY454757
U[EU552153.1]MA6024
NS5/NS8Pyrenochaeta sp. GMG_PPb7 18S ribosomal RNA gene, partial sequence; internal transcribed spacer 1, 5.8S ribosomal RNA gene, and internal transcribed spacer 2, complete sequence; and 28S ribosomal RNA gene, partial sequence [FJ439593.2]99%99%KY454759
X1ITS1/ITS4Purpureocillium lilacinum99%100%MA6022KY454763
GITS1/ITS4Penicillium canescens [AF033493.1]99%99%MA6023KY454764
eISSN:
0006-5471
Language:
English
Publication timeframe:
4 times per year
Journal Subjects:
Life Sciences, Ecology, other
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