Assessment of the effects of sulfate and nitrate on the temporal evolution of Klebsiella oxytoca and Staphylococcus aureus abundance under shaking conditions, in aquatic microcosm Évaluation de l’influence du nitrate et du sulfate sur l’évolution temporelle d’abondance de Klebsiella oxytoca et Staphylococcus aureus sous conditions agitées en milieu aquatique en microcosme

Abstract

Most chemicals in natural aquatic media can be assimilated by bacteria. The impact of various environmental conditions on this microbial process is not always clear. This study aimed at investigating changes in the abundance of Klebsiella oxytoca and Staphylococcus aureus under different shaking conditions, in aquatic microcosms containing nitrate and sulfate. Sodium chloride solution (8.5 g NaCl•L^-1), and nitrate and sulfate solutions (0.005, 0.05, 0.5 and 5 g•L^-1) containing bacteria were supplemented with tryptic peptone at a final concentration of 10 g•L^-1. The solutions were incubated under shaking conditions (300, 350 and 400 rev•min^-1). Bacteriological analyses were performed hourly over a 6-h period. During the first 3 h of incubation, results showed that the highest values of the apparent cell growth rates (CAGRs) with K₂SO₄ in pure cultures, at a shaking speed 400 rev•min^-1, were 0.656 h^-1 for S. aureus, and 0.364 h^-1 for K. oxytoca. In mixed culture, the CAGR was 0.235 h^-1 for S. aureus, and 0.388 h^-1 for K. oxytoca, both recorded at 300 rev•min^-1. With KNO₃ in pure culture solutions, the CAGR was 0.353 h^-1 for S. aureus at 300 rev•min^-1, and 0.367 h^-1 for K. oxytoca at 350 rev•min^-1. In mixed culture it was 0.454 h^-1 for S. aureus and 0.393 h^-1 for K. oxytoca, both recorded at 350 rev•min^-1. The highest value of the apparent cell inhibition rate (CAIR) for S. aureus was 0.520 h^-1 in K₂SO₄ (5 g•L^-1, 400 rev•min^-1), and 0.115 h^-1 in KNO₃ (5 g•L^-1, 300 rev•min^-1). For K. oxytoca, it was 0.07 h^-1 in K₂SO₄ in pure culture (0.05 g•L^-1, 300 rev•min^-1), and 0.044 h^-1 in mixed culture (0.05 g•L^-1, 350 rev•min^-1). In KNO₃ it was 0.239 h^-1 in mixed culture (5 g•L^-1, 300 rev•min^-1). The growth and inhibition potentials of different microbial species were impacted by the chemical concentrations and the movement speeds.

Keywords:

• aquatic microcosm,
• shaking,
• sulfate,
• nitrate,
• bacteria evolution

Résumé

L’impact de diverses conditions environnementales sur l’assimilation bactérienne dans l’eau, des composés chimiques est peu connu. La présente étude a visé l’évaluation de la dynamique d’abondance de Klebsiella oxytoca et Staphylococcus aureus sous diverses conditions, en milieu aquatique microcosme contenant du sulfate ou nitrate. Des solutions du NaCl (8,5 g•L^-1), sulfate et nitrate (0,005, 0,05, 0,5 et 5 g•L^-1) contenant des cellules ont été enrichies à la peptone trypsique (concentration finale 10 g•L^-1), puis incubées sous conditions dynamiques (300, 350 et 400 tr•min^-1). Les analyses bactériologiques ont été effectuées pendant 6 h. Il ressort qu’au cours des trois premières heures d'incubation, le taux de croissance cellulaire apparent (TCCA) le plus élevé en culture pure, contenant du K₂SO₄, est de 0,656 h^-1 pour S. aureus, et 0,364 h^-1 pour K. oxytoca, enregistrés à 400 tr•min^-1. En culture mixte, il est de 0,235 h^-1 pour S. aureus, et 0,388 h^-1 pour K. oxytoca, enregistrés à 300 tr•min^-1. Avec du KNO₃, en culture pure, le TCCA est de 0,353 h^-1 pour S. aureus à 300 tr•min^-1, et 0,367 h^-1 à 350 tr•min^-1 pour K. oxytoka. En culture mixte, il est de 0,454 h^-1 pour S. aureus et 0,393 h^-1 pour K. oxytoca, enregistrés à 350 tr•min^-1. Le taux d’inhibition cellulaire apparent (TICA) le plus élevé de S. aureus est de 0,520 h^-1 en présence du K₂SO₄ (5 g•L^-1, 400 tr•min^-1), et 0,115 h^-1 en présence de KNO₃ (5 g•L^-1, 300 tr•min^-1). Pour K. oxytoca, il est de 0,07 h^-1 avec du K₂SO₄ en culture pure (0,05 g•L^-1, 300 tr•min^-1), et 0,044 h^-1 en culture mixte (0,05 g•L^-1, 350 tr•min^-1). Avec du KNO₃, il est de 0,239 h^-1 en culture mixte (5 g•L^-1, 300 tr•min^-1). La croissance et l’inhibition des microorganismes sont affectées par les concentrations en sels et la vitesse de mouvements du milieu.

Mots-clés :

• milieu aquatique en microcosme,
• agitation,
• sulfate,
• nitrate,
• évolution bactérienne