Tilbake til søkeresultatene

PETROMAKS2-Stort program petroleum

Hydrocarbon-utilizing microorganisms as oil indicators and oil spill destructors in the water and deposits of Barents Sea

Alternativ tittel: Hydrokarbon-spisende mikroorganismer som olje-indikatorer og oljesøl-opprensere i vann og sedimenter i Barentshavet.

Tildelt: kr 2,9 mill.

Prosjektnummer:

308831

Prosjektperiode:

2020 - 2022

Midlene er mottatt fra:

Geografi:

Barentshavet er en av de økonomisk sett mest attraktive områdene i Arktis på grunn av alle gass-oppkommene og de store gass- og oljereservoarene som ligger i de russiske og norske sektorene. Hydrokarboner kan tjene som karbon- og energikilder for mikroorganismer, inkludert de som lever i ekstremt kalde marine arktiske miljø, og tilstedeværelse av hydrokarbon-nedbrytende mikroorganismer kan derfor brukes som biologiske indikator for olje- og gassforekomster. Disse mikroorganismene deltar i naturlige biologiske (selvrensende) prosesser for fjerning av hydrokarbonforurensing i deres miljø. Målsettingen med dette prosjektet er å øke våre kunnskaper om de kulde-tilpassede hydrokarbondegraderende bakteriene sitt mangfold, aktivitet og utbredelse i vannmassene i Barentshavet ved å bruke dyrkningsbaserte og metagenomikk-baserte analyser. Hydrokarbondegraderende bakterier vil også bli isolert og karakterisert, og aktive populasjoner studert ved hjelp av stabil-isotop-probing (DNA-SIP) teknikker. Resultatene vil kunne identifisere korrelasjoner mellom oljeforekomster og hydrokarbondegraderende mikrober, noe som i fremtiden kan bidra til utvikling av hurtige metoder for påvisning av oljeforekomster i forbindelse med olje- og gassleting i Arktis. Muligheten for å bruke kuldetilpassede marine mikrobielle samfunn til biologisk opprensing i oljeforurensede områder vil bli evaluert. Den basale forståelsen av mangfoldet av kuldetilpassede hydrokarbondegraderende mikrober og deres metabolisme vil bli forbedret. Den norske partneren vil fokusere på metanoksiderende bakterier (også kalt «metanotrofer») og aktive populasjoner ved bruk av DNA-SIP eksperimenter mens den russiske partneren på mikrober som degraderer høyere hydrokarboner. Fra den Russiske partneren mottok vi 41 prøver av bunnslam (0 ? 5 cm dybder) fra mange områder i Barentshavet. Alle prøvene ble brukt i anrikninger av metanoksyderende bakterier ved 10oC. For hver prøve ble det satt opp to anrikningskulturer med metan som eneste karbon- og energikilde med og uten tilsats av kobberioner, dette fordi det finnes to grupper av metanoksiderende bakterier, en (nesten) kobber-uavhengig og en kobber-avhengig gruppe. I alt 21 anrikningskulturer vokste og oksyderte metan etter flere ukers inkubasjon, og disse ble brukt til metagenomanalyse. Resultatene viste at alle kulturene hadde populasjoner av metanoksiderende bakterier, men disse utgjorde oftest en mindre andel av det totale mikrobesamfunnet. Dette tyder på at metan som er tilsatt og som oksyderes av metanotrofe bakterier, danner grunnlag som primærenergikilde for et komplekst bakteriesamfunn. Ved bruk av bioinformatikk har vi satt sammen flere MAGer (metagenome-assembled-genomes) som representerer nesten komplette eller deler av genomer fra flere ulike metanotrofer. Disse analysene pågår fortsatt. Vi har også brukt nøkkelgener i disse MAGene, som f.eks. genene som koder for enzymer som deltar i oksidasjon av metan, for å kartlegge fylogenetiske tilknytninger og diversitet. Mange av MAGene inneholder det kobber-avhengige enzymet «partikulær metan monooxygenase» og representerer nye metanotrofe bakteriearter. For å forsøke å isolere metanoksiderende bakterier (anlegge renkulturer) fra prøvene har vi foretatt fortynninger av kulturene (dilution to extinction) og videre inkubering med metan. Dette arbeidet pågår fortsatt, og virker lovende. Vi har også prøvd å dyrke på faste medier for å anlegge kolonier (også renkulturer), men dette har ikke lykkes siden metanotrofer ofte ikke vil vokse på overflater. Forsøk ved bruk av DNA-SIP for å identifisere og analysere aktive populasjoner pågår.

Natural resources, conditions and the geographic location of the Barents Sea make it the most economically attractive region of the Arctic. The Barents Sea bed is characterized by numerous gas seepages and one of the biggest gas deposits, Shtokman. The large oil deposit, Goliat, is located in the Norwegian segment. Hydrocarbons can serve as substrates for microorganisms, including those inhabiting extremely low-temperature marine environments. Some of them use hydrocarbons as sole energy and carbon source and, thus, their occurrence and numbers could be used as biological indicators of presence of oil. Hydrocarbon-degrading microorganisms, including psychrophiles, participate in self-purification of hydrocarbon contamination in natural habitats. The goal of this project is to study the psychrophilic hydrocarbon-utilizing (including methane oxidizers) bacterial diversity and their distribution in the Barents Sea by cultural and molecular approaches. Metabolism of uncultured hydrocarbon-oxidizing bacteria detected in metagenomes by the key genes of hydrocarbon oxidation will be studied using their metagenome assembled into complete genomes. Hydrocarbon degraders will also be isolated and characterized, and active hydrocarbon-degrading populations studied using DNA-stable-isotope probing. Data obtained would allow us to assess the correlation between the presence and diversity of hydrocarbons and hydrocarbon-utilizing microorganisms in water and ground samples of Barents Sea which would in the future help to develop rapid methods of oil deposits exploration in Arctic sea region. The ability of marine psychrophilic microbial communities to be used for bioremediation of oil contamination will be evaluated. The basic understanding of the diversity of psychrophilic hydrocarbon-utilizing microorganisms and their metabolism will be enhanced. The Norwegian team will focus on methanotrophs and DNA-SIP experiments while the Russian team on degraders of higher hydrocarbons.

Aktivitet:

PETROMAKS2-Stort program petroleum