Effect of metal concentration on growth and luminescence of luminous bacteria straims isolated from golfo de Nicoya, Costa Rica

Abstract

Luminescence in bacteria is catalyzed by luciferase. When these microorganisms are exposed to toxic substances, the bioluminescent enzyme system can be inhibited. The objective of this study was to analyze the potential that these microorganisms offer as native bioindicators of coastal marine pollution. The dynamics of luminescence intensity by visual classification and the effect of metal concentration on the growth and luminescence of 25 strains of luminescent bacteria, isolated during 2016 from seawater samples from the gulf of Nicoya, Costa Rica, was evaluated by the disk diffusion method. The sensitivity of each strain to different concentrations (0.1, 0.5 and 1 mg mL-1) of Cd, Cu, Cr, Pb and Zn was determined by its bioluminescent phenotype. In susceptible strains, a range of metal concentrations less than the growth inhibitory concentration affected the expression of luminescence. Strains with intense luminescence and defined zones of luminescence inhibition were considered to have greater potential as native bioindicators for monitoring environmental toxicity. More studies are required to determine the minimum concentrations that inhibit growth and luminescence with respect to the tested metals and other potentially toxic substances for the coastal marine ecosystems of Costa Rica.

La luminiscencia en bacterias es catalizada por la luciferasa. Cuando estos microorganismos se exponen a sustancias tóxicas, el sistema enzimático bioluminiscente puede ser inhibido. El objetivo de este estudio fue analizar el potencial que tienen estos microorganismos, como bioindicadores nativos de contaminación marino costera. La dinámica de la intensidad de la luminiscencia por clasificación visual y el efecto de la concentración de metales en el crecimiento y la luminiscencia de 25 cepas de bacterias luminiscentes, aisladas durante el 2016, a partir de muestras de agua marina del golfo de Nicoya, Costa Rica, fue evaluada por el método de difusión en disco. La sensibilidad de cada cepa a diferentes concentraciones (0.1, 0.5 y 1 mg mL-1) de Cd, Cu, Cr, Pb y Zn fue determinada por su fenotipo bioluminiscente. En las cepas sensibles, un rango de concentraciones del metal menor a la concentración inhibitoria del crecimiento afectó la expresión. Se consideró que las cepas con luminiscencia intensa y zonas de inhibición de luminiscencia esta, definidas, tienen un mayor potencial como bioindicadores nativos para la vigilancia de la toxicidad ambiental. Se requieren más estudios para determinar las concentraciones mínimas que inhiben el crecimiento y la luminiscencia con respecto a los metales analizados y demás sustancias, potencialmente tóxicas, para los ambientes marino costeros de Costa Rica.