This document is downloaded at: 2018-05-21T21:50:48Z

Title Notes on Classification of Mixed Flagellation Type, Marine BacteriaWhich Utilize Algal Polysaccharides

Author(s) Fujita, Yuji; Zenitani, Buhei

Citation 長崎大学水産学部研究報告, v.32, pp.79-84; 1971

Issue Date 1971-12

URL http://hdl.handle.net/10069/31088

Right

NAOSITE: Nagasaki University's Academic Output SITE

http://naosite.lb.nagasaki-u.ac.jp

79

Notes on Classification of Mixed Flagellation

Type, Marine Bacteria Which Utilize

Algal Polysaccharides

Yuji FUJITA and Buhei ZENITANI

Abstract

Mixed flagellation type was found on sixteen strains of marine bacteria which

attack algal polysaccharide or chitin. Cf these, six strains were identified as

chitinoclastic Beneckea spp. , but the digestion of agar or alginate was not a

suitable property to characterize a genus in the family Achromobacteriaceae from

a numerical analysis.

Introduction

In the course of a study of bacteria of marine origin, we found mixed

flagellation types of marine bacteria which attack agar, alginate or chitin. Such

a mixed flagellation type is considered to be a specific character, because the

flagellation, either polar or peritrichous, is usually a useful diagnostic criterion

for bacterial classification. On the other hand, YAPHE1) presented some

proposals on the classification of bacteria which utilize the polysaccharide of

marine algae, and also WOOD2) considered to be undesirable to use polysaccharide

attacking ability as genus key for pragmatic classification.

In this paper, notes on the presence of specific flagellation of the isolates

and on the applicability of agar- and alginate-decomposition as genus key will be

described.

Materials and Methods

Bacterial strains : Sixteen strains with mixed flagella were isolated from

Porphyra yezoensis which were decaying or diseased in the laver culture farm.

Characteristics of test strains : Detailed characteristics of the test strains

will be described elsewhere. Agar digestion in ZOBELL's 2216E agar plate was

observed visually, and agar softening was tested by an addition of Lugol solution

Alginic acid-digestion was detected by the method of KIMURA3) . The degradation

of chitin was determined by the formation of clear ring around the colonies

developed on ZOBELL's 2216E agar plate containing 0.4% chitin. The cultures

were incubated at 20°C for one week.

80 Bull．　Fac，　Fish．，　Nagasaki　Univ．，　No．　32　（1971）

　　　　Observation　of　cell　morphology　：　The　flagella　of　test　strains　were　examined

by　electron　microscope　after　cultivation　on　ZOBELL’s　2216E　agar　plate　for　10　hrs．

A　suspention　of　cells　was　prepared　with　distilled　water，　and　it　was　placed　on　a

grid．　Cultivation　with　collodion　film　was　also　used；　cell　suspension　with　75％o　aged

sea　water　was　inoculated　on　collodion　film　covering　the　surface　of　the　agar　plate，

and　observations　were　made　on　the　bacteria　grown　on　the　film　for　5　to　6　hrs．

Metal－shadowed　preparations　were　made　by　drying　the　suspention　on　a　grid　and

shadowing　with　platinum－palladium　at　an　angle　of　450．

　　　ldentification　of　test　strains　：　Similarity　values　of　all　the　test　strains　were

calculated　by　SNEATH’s　method4）：　S－value　＝　Ns／Ns＋Nd　（90）．　Reciprocal　mean

similarity　values5）　were　obtained　by　formula，　RMS－value　：　Ts／N一一一1　（％）．　The

groups　obtained　by　numerical　analysis　were　identified　by　BERGEY’s　manua16）．

Results　and　Discussion

　　　All　the　tested　strains　were　gram－negative，　KOVACS’　oxidase－positive　；　the

cell　form　was　rods　in　most　strains　and　slightly　curved　rods　or　pleomorphic　in

some　strains．　Electron　microscopic　observation　revealed　that　the　flagellated　form

with　a　thick　polar　flagellum　in　addition　to　finer　lateral　flagella　or　a　polar

flagellum　only　was　unusual．　Various　types　of　flagellated　bacteria　are　shown　in

Figs．1to　6．　The　lateral　and　single　polar　flagellations　observed　in　the　same

strain　are　shown　in　Figs．　7　to　10．　The　morphology　of　these　is　similar　to　the

phenomenon　of　mixed　flagellation　which　was　first　fully　described　by　LEIFSON

and　HuGH7）．

　　　　In　the　identification　of　bacteria　by　BERGEY／s　manual，　it　is　necessary　to

determine　the　true　morphology　of　such　a　mixed　flagellated　form　to　be　either

polar　or　peritrichous．　LEIFSON8）　considered　that　mixed　polar　and　peritrichous

flagellation　is　a　characteristic　of　Aeromonas　spp．　．　Species　of　Aeromonas　generally

have　a　polar　flagellumi．　But，　in　OF　test　with’，MOF　medium9）　by　HUGH　and

LEIFSON’s　method，iO）　our　strains　were　not　fermentative　without　producing　any

large　amount　of　gas，　which　is　an　important　character　of　Aeromonas　i　i）．　When

’the　true　morphology　of　these　strains　are　assumed　to　be　peritrichous　flagella　as

Agarbacte7ium　alginicum　of　ADAMS　et　ali2）．，　the　test　strains　should　be　classified

in　the　family　Achromobacteriaceae．　According　to　the　abilitieS　to　attack　algal

polysaccharide　or　chitin，　the　test　strains　belong　to　either　Agarbactevium　which

attacks　agar　and／or　alginate　or　Benechea　which　attacks　chitin　and　sometimes　horny

substances．　Therefore，　for　the　strains　having　the　abilities　to　attack　both　algal

polysaccharide　and’　chitin，　it　is　difficult　to　determine　the　genus　they　belong．

　　　　Hence，　we　attempted　to　submit　a　numerical　analysis　based　on　89　unit　chara－

cters　of　test　strains，　and　obtained　the　results　as　shown　in　Table　1．　．All　the　test

strains　were　divided　at　least　into　three　groups　（Table　2）．　Group　1　was　identified

81Y．　FuJITA　and　B．　ZENITANI：　Mixed　Flagellation　of　Marine　Bacteria

　　　く　　

、灘欝．縫繍懸盤・

縫

　　　　轟

聡礫難難灘騒嚢L讐…

Fig．　3．　Strain　P3．×7，400

Fig．　6．　Strain　Sl．×7，600

Fig．　2．　Strain　A3．×8，500．

Fig．　5．　Strain　S3．×8，800．

Fig．　1．　Strain　A3．×8，000．

Fig．　4．　Strain　K7．×7，100．

Bull　Fac　Fish，Nagasaki　Univ，No　32　（1971）82

綴

　騨獣蟻　

　　

C灘総懸難灘・

Fig　8　Stram　P3　×7，700　Fig　9　Stram　P3　×7，300

Figs　11　and　12　Strain　K7　by　membrane　culture　with

Fig　7　Stram　P3　×8，400

Fig　10　Stram　P3　×7，700

collodion　film　×6，800

Y．　FuJITA　and　B．　ZENITANI　：　Mixed　Flagellation　of　Marine　Bacteria 83

Table　1． Similarity　values　of　sixteen　strains　of　mixed

flagellation　type　marine　bacteria．

Strain 1 2 3 4 5 6　　7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

L2。34ゑ色乳＆軌n瓦拡鳳肱凪鳳

2723333113212311

KKLLPFBBPSFSAAAE

00

X2

V9

U8

U6

U5

U6

U5

T6

S9

U4

U2

T2

U0

S6

S5

1

00

W0

W0

U9

U9

U1

U4

T6

T0

T7

T0

T2

T6

S1

S2

1

100

77　100

67　83　100

67　74　85

63　67　54

60　61　53

57　54　50

43　52　52

59　57　51

56　49　49

52　52　53

43　43　45

32　34　37

41　46　41

100

52　100

51　90　100

40　69　78

43　63　68

51　59　63

43　63　69

47　55　62

46　47　51

36　36　41

33　43　52

100

78　100

63　70　100

64　70　70

59　65　68

49　52　52

49　57　48

51　54　58

100

71　100

55　66

51　53

65　65

100

65

77

100

61　100

Table　2． Reciprocal　mean　similarity　values　（RMS－value）　of　16　strains

of　bacteria　which　attack　agar，　alginate　or　chitin．

Group1

1

皿

皿

Strain RMS－value，　％ 　　　Decomposition　of

Agar　Alginate　Chitin

ロ　　　の　　　サ　　　

リ　　　　　　　の

123456

ロ　　　コ　　　ロ　　　ロ　　　ロ　　　　

78901⊥2

　　　1⊥1⊥－⊥

コ　　　

の　　　

サ　　　　コ

QU4戸06

111⊥－⊥

272333　311321　2311

KKLLPF　BBPSFS　AAAE

1一　16　62

　　　　　61

　　　　　58

　　　　　60

　　　　　57

　　　　　54

　　　　　59

　　　　　62

　　　　　58

　　　　　60

　　　　　59

　　　　　59

　　　　　58

　　　　　54

　　　　　46

　　　　　52

1－6’

7一　12

13－16

484642　940957　1008

　　　　　　　　　　　　　　676ρ0

777777　677666

＊＊＊

十十十一

「

［

＊　　＊＊

一十一十十

十十十十

十十【

十十十十十十　十十十十

十十十十十十

RMS－value　was　calculated　from　the　data　of　Table　1．

十　positive　and　一　negative，　ln　decomposition　of　agar　；

and　十　liquefaction．

十＊　softening

84 Bull．　Fac．　Fish．，　Nagasaki　Univ．，　No．　32　（1971）

as　the　genus　Beneohea，　and　two　strains　attacking　both　chitin　and　alginate　could

be　classified　into　this　group．　Groups　II　and　III　were　suggested　to　be　of　the

genus　Agarbacterium　by　BERGEY’s　system．　But　the　property　of　agar　digestion

was　variable　and　agar－softening　strains　or　alginate　attacking　strains　were　found

even　in　group　1．

　　　　From　the　results　mentioned　above，　the　abilities　to　attack　agar　and／or　alginate

are　not　considered　as　a　suitable　property　to　characterize　a　genus　as　compared

with　the　chitinoclastic　activity．　Furthermore，　the　presence　of　mixed　flagellation

type　remains　as　a　problem　as　to　whether　such　a　genus　should　be　placed　in　the

family　A　chromobacteriaceae　or　family　Pseudomonadaceae，　because　the　type　of

flagellation　of　Agarbacterium　has　not　been　determined．

）1

）2

）3

）4

）5

）6

）7

）8

）9

10）

11）

12）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　References

W．　YApHE：　Proposals　on　the　classification　of　microorganisms　which　utilize　the

polysaccharides　of　marine　algae　and　a　definition　for　agar．　ln　t’　Symp．　Marine

Microbiol．，”　（C．H．　Oppenheimer，　ed，），　pp．　588－593．　Tomas，　C．　C．　Publisher，　lllinois

（1963）

E．　J．　F．　WooD：　Microbiology　of　oceans　and　estuaries．　pp．　42，　51．　Elsevi－er　Publ．

Co．　London　（1967）

T．　KIMuRA　：　A　rnethod　for　rapid　detection　of　alginic　acid　digesting　bacteria．　Bulg．

Fac．　Fish．　Elokkaido　Univ．，12，　41－47　（1961）

P．　H．　A．　SNEATH　：　Some　thoughts　on　bacterial　classification．　」．　gen．　Microbiol．，

17，　184－200　（1957）．　The　application　of　computers　to　taxonomy．　lbid，，　17，　．201－226　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　t

（1957）

K．　HAyAsHI　：　New　concept　of　center　species　and　a　new　genus　llalococcus　induced

theoretically．　ln　”Taxonomy　of　microorganisms”．　Proc．　10th　1．A．M．　Symp．　Microbiol．　，

1968．　pp．　59－88　（1968）

R．　S．　BREED，　E．　G．　D．　MURRAY　and　N．　R．　SMITH　（Eds）　：　BERGEy’s　manual　of

determinative　bacteriology，　7th　ed．　The　Williams　＆　Wilkins　Co．，　Baltimore　（1957）

E．　LEIFsoN　and　R．　HuGH　：　Variation　in　shape　and　arrangement　of　bacterial　flagella．

」．　Baicteriol．，　65，　263－271　（1953）

E．　LEiFsoN　：　Mixed　polar　and　peritrichous　flagellation　of　marine　bacteria．

」．　Bacteriol．，　86，　166－167　（1963）

E．　LEIFsoN　：　Determination　of　carbohydrate　metabolism　of　marine　bacteria．

J．　Ba・cterioZ．，　85，　1183－1184　（1963）

R．　HuGH　and　E．　LEIFsoN　：　The　taxonomic　significance　of　fermentative　versus

oxidative　metabolism　of　carbohydrate　by　various　Gram－negative　bacteria．　f．　Bacteriol．　，

66，　24－26　（1953）

J．　M．　SHEwAN，　G．　HoBBs　and　W，　HODcTKiss：A　determinative　scheme　for　the

identification　of　certain　genera　of　Gram－negative　bacteria，　with　special　reference　to

the　Pseudomonadaceae．　f．　appt．　Bacteriol．，　23，　379－390　（1960）

J．N．ADAMS，　J．　WILLIAMs　and　W．　J．　PAyNE　：　Agarbacteriunz　aZ．pinicunz，　the　appropriate

taxonomic　designation　for　Alginomonas　alginica．　」．　Bacteriol．，　81，　162－163　（1961）