relative effects of bacterial and protozoan predators on

8/10/2019 Relative Effects of Bacterial and Protozoan Predators On

1/5

A P P L I E D AND

E N V I R O N M E N T A L

M I C R O B I O L O G Y ,

N o v . 1 9 8 0 ,

p .

9 0 7 - 9 1 1

0 0 9 9 - 2 2 4 0 / 8 0 / 1 1 - 0 9 0 7 / 0 5 0 2 . 0 0 / 0

V o l .

4 0 , N o . 5

R e l a t i v e

E f f e c t s o f B a c t e r i a l

a n d P r o t o z o a n

P r e d a t o r s on

S u r v i v a l

o f

E s c h e r i c h i a

c o l i

i n

E s t u a r i n e

Water

Samples

J . McCAMBRIDGE

ND T .

A . McMEEKIN

F a c u l t y

o f

A g r i c u l t u r a l

S c i e n c e ,

U n i v e r s i t y

o f

T a s m a n i a ,

H o b a r t ,

Tasmania

7 0 0 1 ,

Australia

The r e l a t i v e

e f f e c t o f

p r o t o z o a n

a n d

b a c t e r i a l

p r e d a t o r s

on

t h e

s u r v i v a l

o f


c o l i

i n

e s t u a r i n e

w a t e r s a m p l e s

was e x a m i n e d .

P r e d a c i o u s

protozoa

e x e r t e d t h e i r

major i n f l u e n c e

on E . c o l i d e s t r u c t i o n

d u r i n g

t h e f i r s t 2 d a y s o f

a 1 0 -

d a y - d e c l i n e

p e r i o d .

I n h i b i t i o n o f p r o t o z o a

a f t e r d a y

2 had

l i t t l e e f f e c t

on E . c o l i

s u r v i v a l . B a c t e r i a l p r e d a t o r s

a l s o

c o n t r i b u t e d

t o

E .

c o l i d e s t r u c t i o n

b u t i n n a t u r a l

e s t u a r i n e w a t e r s a m p l e s

were m a i n t a i n e d

a t

l o w e r l e v e l s

d u e t o g r a z i n g

by

p r e d a c i o u s p r o t o z o a .

T h e

s u r v i v a l

o f s e w a g e b a c t e r i a

i n

s e a w a t e r

h a s

b e e n a t t r i b u t e d

t o many

f a c t o r s

w h i c h

h a v e

b e e n r e v i e w e d

i n

d e t a i l 9 ) , a n d t h e

r o l e o f

m i c r o b i a l

p r e d a t o r s

i n t h e d e s t r u c t i o n o f

f e c a l

b a c t e r i a

h a s

b e e n s u g g e s t e d

b y s e v e r a l w o r k e r s .

M i t c h e l l e t

a l .

( 1 2 )

i s o l a t e d t w o m a r i n e b a c t e r i a

r e s p o n s i b l e

f o r

t h e d e a t h

o f


c o l i

i n

s e a w a t e r ,

M i t c h e l l a n d

M o r r i s

( 1 0 )

o b s e r v e d t h e

d o m i n a n c e o f

p r o t o z o a n s ,

a n d R o p e r a n d

M a r -

s h a l l

( 1 3 )

i n v e s t i g a t e d

t h e r o l e o f

a f r u i t i n g

m y x o b a c t e r

( P o l y a n g i u m

s p . )

a n d a s m a l l

a m o e b a

( V e x i l l i f e r a

s p . ) i n t h i s c o n t e x t .

E n z i n -

g e r

a n d

C o o p e r

( 5 )

s t u d i e d t h e

r e l a t i v e r o l e s

o f

b a c t e r i a

a n d

p r o t o z o a

i n

t h e r e m o v a l o f E .

c o l i

f r o m e s t u a r i n e

w a t e r a n d

s u g g e s t e d

t h a t c o l i -

f o r m

d e s t r u c t i o n w a s

i n s i g n i f i c a n t

i n t h e

a b s e n c e

o f

p r o t o z o a

a n d

t h a t

b a c t e r i a l p r e d a t o r s

w e r e

n o t

i m p o r t a n t .

The

p u r p o s e

o f t h i s s t u d y w a s

t o

e x a m i n e

t h e

i m p o r t a n c e

o f

b o t h

b a c t e r i a l a n d

p r o t o z o a n

p r e d a t o r s

a n d

t o

d e t e r m i n e

t h e

t i m e

p e r i o d

d u r i n g

w h i c h

t h e

l a t t e r

o r g a n i s m s

w e r e

m o s t a c t i v e

i n t h e

d e c l i n e

o f E . c o l i i n e s t u a r i n e

w a t e r

s a m p l e s .

MATERIALS A N D

METHODS

C u l t u r e s .

E . c o l i

s t r a i n

M13

( c u l t u r e c o l l e c t i o n

o f

t h e

D e p a r t m e n t

o f

A g r i c u l t u r a l

S c i e n c e , U n i v e r s i t y

o f

T a s m a n i a )

w a s u s e d i n t h i s

s t u d y .

C e l l s

w e r e g r o w n

i n

n u t r i e n t

b r o t h

( O x o i d )

w i t h

s h a k i n g

a t

2 2 C f o r

2 4 h ,

w a s h e d

t w i c e

i n

s a l i n e

( 0 . 9

[ w t / v o l ] N a C i ) , a n d

h a r -

v e s t e d b y c e n t r i f u g a t i o n

( 4 , 0 0 0

x

g

f o r 2 0 m i n )

t o

p r o v i d e

a w a s h e d c e l l

s u s p e n s i o n ( a p p r o x i m a t e l y

1 0 1 0

c e l l s

p e r m l ) .

T h i s

s u s p e n s i o n

w a s u s e d a s

a

n u t r i e n t

s o u r c e

f o r

e n u m e r a t i o n

o f

p r e d a c i o u s m i c r o o r g a n i s m s

a n d ,

when

a p p r o p r i a t e l y

d i l u t e d ,

t o i n o c u l a t e e s t u a r i n e

w a t e r

s a m p l e s .

C o u n t i n g

m e t h o d s .

V i a b l e c o u n t s

o f a l l

o r g a n i s m s

w e r e made

a t

2 - d a y

i n t e r v a l s

b y p r e p a r i n g

a

s t a n d a r d

d e c i m a l

d i l u t i o n

s e r i e s

i n

s a l i n e

( 0 . 9 [ w t / v o l ]

N a C l ) .

E . c o l i

c e l l s

w e r e e n u m e r a t e d

on

M a c C o n k e y

a g a r

( O x o i d )

a f t e r

i n c u b a t i o n

a t

3 7 C

f o r 1 8

h . B a c t e r i a l

a n d

p r o t o z o a n p r e d a t o r s

o f E . c o l i

w e r e

c o u n t e d

a s

p l a q u e - f o r m i n g

u n i t s

( P F U )

o n

d o u b l e - l a y e r p l a t e s

( b o t t o m

l a y e r , D a v i s a g a r ,

1 . 5 % [ w t / v o l ]

i n

e s t u a r i n e

w a t e r ,

t o p l a y e r , D a v i s

a g a r ,

0 . 7 %

[ w t / v o l ]

i n e s t u a r i n e

w a t e r p l u s

0 . 5

m l

o f E . c o l i

s u s p e n s i o n [ a p p r o x i m a t e l y

1 0 1 0 c e l l s

p e r

m l ]

a n d 0 . 5 m l

o f

t h e

e s t u a r i n e

w a t e r

s a m p l e t o b e

e x a m i n e d ) .

I n

s o m e e x p e r i m e n t s ,

t h e

a d d i t i o n

o f t h e c r y s t a l l i n e

a n t i b i o t i c

c y c l o h e x i m i d e

( T h e

U p j o h n

C o . )

t o t h i s

t o p

l a y e r

a t a c o n c e n t r a t i o n

o f 5 0 0 m g / l i t e r e n a b l e d

t h e e n u m e r a t i o n

o f

p r e d a c i o u s

b a c t e r i a

o n l y . T h i s

c o m p o u n d

i s

a c t i v e

a g a i n s t

e u c a r -

y o t i c o r g a n i s m s

s u c h a s p r o t o z o a ,

f u n g i ,

a n d

y e a s t s ,

b u t

i s t o l e r a t e d i n t h e c o n c e n t r a t i o n s u s e d

b y m o s t

b a c t e r i a , i n c l u d i n g

E .

c o l i

1 6 ) .

E f f e c t

o f

b a c t e r i a and

p r o t o z o a

on

E .

c o l i

s u r -

v i v a l .

To

d e t e r m i n e t h e

e f f e c t

o f

b o t h

p r o t o z o a n

a n d


a c t i n g

t o g e t h e r

o n t h e s u r v i v a l

o f

E . c o l i

i n

e s t u a r i n e

w a t e r

s a m p l e s ,

a n

E . c o l i

s u s p e n -

s i o n w a s

a d d e d

t o

4 9

m l

o f

f r e s h l y

c o l l e c t e d

e s t u a r i n e

w a t e r

t o g i v e

a f i n a l c o n c e n t r a t i o n

o f

a p p r o x i m a t e l y

1 0 8

c e l l s

p e r

m l . The

e f f e c t o f

b a c t e r i a l

p r e d a t o r s

a l o n e

o n

t h e

s u r v i v a l o f E . c o l i

w a s d e t e r m i n e d

b y

t h e

i n h i b i t i o n

o f

t h e

p r o t o z o a n

p r e d a t o r s .

T h i s w a s

a c h i e v e d

b y

t h e

a d d i t i o n

o f t h e a n t i b i o t i c

c y c l o h e x i -

m i d e

( f i n a l

c o n c e n t r a t i o n ,

5 0 0

m g / l i t e r )

t o

4 9

m l

o f

e s t u a r i n e

w a t e r

c o n t a i n i n g

a n E .

c o l i

s u s p e n s i o n ( a p -

p r o x i m a t e l y

1 0 8

c e l l s

p e r

m l ) .

M i c r o s c o p i c

e x a m i n a t i o n

o f w a t e r

s a m p l e s

a n d

p l a q u e s p r o d u c e d

on

d o u b l e -

l a y e r

p l a t e s

w a s c a r r i e d

o u t

t h r o u g h o u t

t h e

d u r a t i o n

o f

t h e

e x p e r i m e n t .

Tw o

a u t o c l a v e d

e s t u a r i n e w a t e r

s a m p l e s c o n t a i n i n g

a

s i m i l a r

E . c o l i

s u s p e n s i o n

were

i n c l u d e d

a s

c o n t r o l

t r e a t m e n t s .

O n e

o f

t h e s e c o n t a i n e d

c y c l o h e x i m i d e ( 5 0 0

m g / l i t e r )

t o

d e t e r m i n e

d i r e c t l y

t h e

e f f e c t

o f

t h i s a n t i b i o t i c

on E . c o l i .

T h r e e

r e p l i c a t i o n s

o f

e a c h

t r e a t m e n t

were i n c u b a t e d

a t

2 2 C

f o r 1 0

d a y s .

R e s u l t s

f o r

E . c o l i s u r v i v a l

w e r e

a n a l y z e d

b y u s i n g

a n a l y s i s

o f

v a r i a n c e

t e c h n i q u e s .

E f f e c t

o f

p e r i o d i c

i n h i b i t i o n

o f

p r o t o z o a n s

o n

E . c o l i

s u r v i v a l .

The

t i m e

i n t e r v a l

d u r i n g

w h i c h

p r e d a c i o u s

p r o t o z o a

were

a c t i v e

i n

E . c o l i

d e s t r u c t i o n

i n

a

1 0 - d a y - d e c l i n e

p e r i o d

w as d e t e r m i n e d

b y

t h e

e x p o s u r e

o f

E . c o l i

t o

t h e s e

p r e d a t o r s

f o r

d i f f e r e n t

l e n g t h s

o f

t i m e .

A f t e r

t h i s

e x p o s u r e ,

p r o t o z o a n p r e d a -

t o r s

w e r e

i n h i b i t e d

f o r

t h e

r e m a i n d e r

o f

t h e

e x p e r i -

m e n t .

A n

E .

c o l i

s u s p e n s i o n

f i n a l

c o n c e n t r a t i o n ,

a p p r o x -

i m a t e l y

1 0 8

c e l l s

p e r

m l )

w as

a d d e d t o

a

s a m p l e

o f

f r e s h l y

c o l l e c t e d

e s t u a r i n e

w a t e r

( 4 0 0

m l )

a n d

i n c u -

9 0 7


2/5


3/5

PROTOZOAN

ND

BACTERIAL PREDATION ON E . COLI

9 0 9

p a r e d w i t h

t h a t i n n a t u r a l

e s t u a r i n e

water

( T a -

b l e

1 ) . H o w e v e r , s u b s e q u e n t

i n h i b i t i o n

o f

t h e

p r o t o z o a a t

2 , 2 . 5 , a n d

3

d a y s d i d

n o t i n c r e a s e E .

c o l i s u r v i v a l

c o m p a r e d

w i t h

t h a t i n t h e

n a t u r a l

s a m p l e .

The

l o g i o

number

o f E .

c o l i

c e l l s

s u r v i v -

i n g a t

d a y 1 0

a f t e r

e x p o s u r e

t o

p r o t o z o a

f o r

v a r i o u s t i m e s i s a l s o s h o w n

i n

T a b l e

1 . As t h e

t i m e o f p r o t o z o a n a c t i o n i n c r e a s e d f r o m

t o

2

d a y s ,

t h e

l o g i o

n u m b e r o f

E . c o l i

s u r v i v i n g

a t d a y

1 0 g r a d u a l l y d e c l i n e d .

I n h i b i t i o n

o f

p r e d a c i o u s

p r o t o z o a

a f t e r

d a y 2 , h o w e v e r ,

h a d no

f u r t h e r

e f f e c t on

E . c o l i

s u r v i v a l .

T h e

n u m b e r s

o f

p r e d -

a t o r s d e v e l o p i n g

i n

v a r i o u s t r e a t m e n t s ,

d e t e r -

m i n e d

a s

P F U ,

a r e

s h o w n

i n

T a b l e 2 .

The

l o g i o

n u m b e r

o f

PFU

i n

n a t u r a l

e s t u a r i n e

w a t e r

r e p -

r e s e n t s

b o t h

b a c t e r i a l

a n d p r o t o z o a n p r e d a t o r s ,

w h e r e a s t h o s e

i n

t h e r e m a i n i n g

s a m p l e s a r e b a c -

t e r i a l

p r e d a t o r s

o n l y .

T h e

n u m b e r

o f

PFU

a t

d a y

1 0 i n

s a m p l e s

i n

w h i c h

p r o t o z o a were i n -

h i b i t e d

a f t e r

0 ,

0 . 5 , 1 , 1 . 5 , a n d

2

d a y s

were

s i g n i f i c a n t l y

h i g h e r t h a n

t h e n u m b e r o f PFU

p r e s e n t i n n a t u r a l e s t u a r i n e

w a t e r . I nh i b i t i on o f

p r o t o z o a

a f t e r 2 . 5

a n d 3

d a y s ,

h o w e v e r , r e s u l t e d

i n no s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e

b e t w e e n t h e number

o f

PFU

i n

t h e s e

s a m p l e s

c o m p a r e d

w i t h

t h a t

i n

n a t u r a l

e s t u a r i n e w a t e r .

W h e n t h i s e x p e r i m e n t

was r e p e a t e d

w i t h

an

i n i t i a l

E .

c o l i

c o nc e n t r a t i o n o f

1 0 '

a n d

1 0 5

c e l l s

p e r

m l ,

t h e

pattem o f E .

c o l i d e c l i n e a n d

p r e d a t o r g r o w t h

was s i m i l a r

t o t h a t

s h o w n

i n

T a b l e s 1

a n d

2 ,

r e s p e c t i v e l y . W i t h

an

i n i t i a l E .

c o l i

c o n c e n t r a t i o n o f

1 0 ' c e l l s

p e r

m l t h e t o t a l

PFU

( p r o t o z o a a n d b a c t e r i a ) i n

n a t u r a l e s t u a -

r i n e

w a t e r

i n c r e a s e d f r o m 1 0 t o

a

maximum

o f

2

x

1 0 ' PFU/ml a f t e r 2 t o

3

d a y s

a n d g r a d u a l l y

d e c l i n e d t o

t h e e n d o f

t h e i n c u b a t i o n

p e r i o d .

S i m i l a r l y ,


i n c r e a s e d

t o r e a c h

a

maximum

o f

8

x

1 0 3

PFU/ml

a t

d a y

2

a n d

t h e n g r a d u a l l y

d e c l i n e d . I n h i b i t i o n o f p r o t o z o a ,

h o w e v e r ,

r e s u l t e d

i n a

m a r k e d i n c r e a s e

i n

t h e

T A B L E

1 . E .

c o l i

s u r v i v a l i n e s t u a r i n e

w a t e r a f t e r p e r i o d i c i n h i b i t i o n o f

p r o t o z o a

L o g

n o . o f

L o g n o . o f E . c o l i p e r m l ' a t f o l l o w i n g t i m e

o f p r o t o z o a n

i n h i b i t i o n b

( d a y s ) :

T i m e

E . c o l i

p e r

( d y ) m l a

i n

n a t u -

c d a y s

r a l

e s t u a r i n e

0

0 . 5

1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5

3 . 0

w a t e r

0

7 . 5 8

( 0 . 0 2 )

7 . 5 6

( 0 . 0 2 )

0 . 5

7 . 5 5

( 0 . 0 1 )

1 . 0

7 . 6 2

( 0 . 0 1 )

7 . 6 3

( 0 . 0 1 )

7 . 5 8

( 0 . 0 1 )

7 . 4 9

( 0 . 0 2 )

1 . 5

7 . 5 5

( 0 . 0 4 )

2 . 0

7 . 3 0

( 0 . 0 4 )

7 . 4 2

( 0 . 0 1 )

7 . 3 5

( 0 . 0 5 )

7 . 4 1

( 0 . 0 1 ) 7 . 3 8

( 0 . 0 1 ) 7 . 2 8 ( 0 . 1 0 )

2 . 5

6 . 7 2

( 0 . 1 1 )

3 . 0 5 . 3 3

( 0 . 2 )

7 . 2 6

( 0 . 0 4 )

7 . 0 0

( Q . 1 9 )

7 . 4 7

( 0 . 0 6 )

7 . 3 0

( 0 . 0 5 ) 7 . 3 4 ( 0 . 0 7 ) 6 . 8 4 ( 0 . 3 2 )

5 . 4 9 ( 0 . 2 5 )

4 . 0

4 . 5 0

( 0 . 1 1 )

6 . 5 3

( 0 . 0 7 )

5 . 9 3

( 0 . 2 1 )

6 . 6 3

( 0 . 2 6 )

6 . 6 8 ( 0 . 1 0 )

6 . 1 2

( 0 . 4 8 ) 5 . 8 7 ( 0 . 8 5 )

4 . 3 4 ( 0 . 1 5 )

6 . 0

3 . 2 0

( 0 . 1 5 )

4 . 7 6

( 0 . 4 5 )

4 . 1 6

( 0 . 2 0 )

4 . 8 8

( 0 . 3 7 )

4 . 8 1

( 0 . 0 8 )

3 . 3 5

( 0 . 2 6 )

3 . 1 8

( 0 . 4 9 )

3 . 3 0 ( 0 . 0 7 )

8 . 0

1 . 6 3

( 0 . 1 1 )

2 . 9 4

( 0 . 3 6 )

2 . 1 7

( 0 . 0 9 )

3 . 4 6

( 0 . 2 8 )

2 . 1 7

( 0 . 0 9 )

1 . 4 3

( 0 . 2 2 )

1 . 0 5

( 0 . 5 5 ) 1 . 2 8

( 0 . 1 6 )

1 0 . 0

0 . 4 6

( 0 . 2 4 )

2 . 2 3

( 0 . 1 3 )

1 . 9 1

( 0 . 0 3 )

1 . 9 2

( 0 . 3 3 )

1 . 4 6

( 0 . 1 9 )

0 . 3 6

( 0 . 3 6 )

0 . 2 3

( 0 . 2 3 )

0 . 2 0

( 0 . 2 0 )

a

V a l u e s

r e p r e s e n t

me an o f t h r e e

o b s e r v a t i o n s ;

s t a n d a r d

e r r o r

i s s h o w n

w i t h i n

p a r e n t h e s e s .

b

T i m e o f


a d d i t i o n

t o

s a m p l e .

T A B L E

2 .

G r o w t h

o f

PFU

i n

e s t u a r i n e

w a t e r

a f t e r p e r i o d i c

i n h i b i t i o n

o f

p r o t o z o a

L o g

n o .

o f

L o g

n o .

o f

PFU

p e r

m l a

a t

f o l l o w i n g

t i m e

o f

p r o t o z o a n

i n h i b i t i o n b ( d a y s ) :

T i m e

PFU p e r

n m ln

n a t u -

d a y s )

r a l e s t u a r i n e

0

0 . 5

1 . 0

1 . 5

2 . 0 2 . 5

3 . 0

w a t e r

0

0 . 7 9

( 0 . 4 0 )

1 . 0 4

( 0 . 0 9 )

0 . 5

1 . 0 3

( 0 . 0 3 )

1 . 0

1 . 7 9

( 0 . 1 4 )

1 . 5

1 . 8 6

( 0 . 0 6 )

2 . 0

1 . 7 3

( 0 . 1 7 )

1 . 9 1

( 0 . 2 2 )

2 . 0 4

( 0 . 2 0 )

2 . 1 0

( 0 . 1 9 )

2 . 0 5

( 0 . 1 4 )

1 . 7 5

( 0 . 1 3 )

2 . 5

1 . 7 4

( 0 . 0 9 )

3 . 0

2 . 4 4

( 0 . 0 5 )

4 . 0

2 . 5 0

( 0 . 0 9 )

2 . 7 0

( 0 . 3 0 )

3 . 1 2

( 0 . 2 6 )

3 . 0 0

( 0 . 1 4 )

3 . 0 1

( 0 . 0 8 )

2 . 7 2

( 0 . 2 6 )

2 . 7 1

( 0 . 1 5 )

2 6 2

( 0 . 0 9 )

6 . 0

2 . 7 0

( 0 . 0 5 )

3 . 5 3

( 0 . 1 0 )

3 . 5 1

( 0 . 1 5 )

2 . 7 1

( 0 . 3 5 )

2 . 7 7

( 0 . 0 2 )

2 . 7 6 ( 0 . 2 3 ) 2 . 7 9

( 0 . 1 5 ) 2 . 7 1

( 0 . 0 3 )

8 . 0 2 . 9 6

( 0 . 1 3 )

3 . 6 3

( 0 . 0 7 )

3 . 3 0

( 0 . 1 8 )

3 . 2 5

( 0 . 0 7 )

3 . 4 2

( 0 . 1 5 )

3 . 1 2

( 0 . 1 3 )

3 . 0 9

( 0 . 0 9 )

2 9 8

( 0 . 0 9 )

1 0 . 0

2 . 6 1

( 0 . 1 8 )

3 . 2 6

( 0 . 0 6 )

3 . 2 0

( 0 . 1 3 )

3 . 3 1

( 0 . 1 4 )

3 . 3 8

( 0 . 0 7 )

3 . 4 2

( 0 . 0 8 )

2 . 8 1

( 0 . 1 0 )

2 4 3

( 0 . 1 3 )

a

V a l u e s

r e p r e s e n t

m e a n o f t h r e e

o b s e r v a t i o n s ;

s t a n d a r d

e r r o r

i s s h o w n

w i t h i n

p a r e n t h e s e s .

b

T i m e

o f


a d d i t i o n

t o

s a m p l e .

V O L .

4 0 ,

1 9 8 0


4/5

9 1 0

McCAMBRIDGE A N D

McMEEKIN

n u m b e r

o f

b a c t e r i a l

p r e d a t o r s

c o m p a r e d w i t h

t h o s e

p r e s e n t

i n

n a t u r a l

e s t u a r i n e

w a t e r ,

r e a c h -

i n g

a maximum

l e v e l

o f

5

x

1 0 4

P F U / m l

a f t e r

5

d a y s .

W h e n a n

i n i t i a l E .

c o l i

c o n c e n t r a t i o n

o f

1 0 5

c e l l s

p e r

m l

w a s

u s e d ,

t h e

t o t a l

n u m b e r

o f

PFU

w h i c h

d e v e l o p e d

w a s

r e d u c e d t o 3 5

PFU/

m l

a f t e r

2

t o

3

d a y s ,

a n d

t h e

n u m b e r

o f

b a c t e r i a l

PFU

w a s

r e d u c e d t o

2 5

P F U / m l .

I n h i b i t i o n

o f

p r o t o z o a

a g a i n

r e s u l t e d i n a m a r k e d

i n c r e a s e

i n

b a c t e r i a l PFU t o 2 . 5

x 1 0 3

P F U / m l

a f t e r 5

t o

6

d a y s .

M i c r o s c o p i c

e x a m i n a t i o n

o f

a l l

p l a q u e s

p r o d u c e d o n

p l a t e s

c o n t a i n i n g


r e -

v e a l e d t h e

p r e s e n c e

o f

b a c t e r i a l

p r e d a t o r s

o n l y .

DISCUSSION

T h e

r o l e

o f t h e n a t u r a l

m i c r o b i a l

p o p u l a t i o n ,

p a r t i c u l a r l y p r e d a c i o u s

m i c r o o r g a n i s m s ,

i n

t h e


o f

b a c t e r i a

o f s e w a g e

o r i g i n

i n

e s t u -

a r i n e

w a t e r ,

h a s b e e n

w e l l

d o c u m e n t e d

5 ,

8 , 1 0 ,

1 3 ) .

A l t h o u g h

l i g h t - i n d u c e d

c e l l

d a m a g e

h a s

r e -

c e n t l y

b e e n

c o n s i d e r e d

a s

t h e

p r i n c i p l e

a g e n t

i n

c o l i f o r m

d e c a y

i n s e a w a t e r

2 ) ,

t h e

p o s s i b l e

i n -

t e r a c t i o n

b e t w e e n

i n d i g e n o u s

m i c r o b i a l

p r e d a -

t o r s a n d

l i g h t

i n j u r y

h a s

a l s o

b e e n

s u g g e s t e d .

E n z i n g e r

a n d

C o o p e r

5 )

e x a m i n e d

t h e

e f f e c t

o f

p r e d a c i o u s

p r o t o z o a n s

o n

t h e

s u r v i v a l

o f

E .

c o l i

i n

e s t u a r i n e

w a t e r

b y u s i n g

a n

a n t i b i o t i c - r e s i s t -

a n t E .

c o l i

m u t a n t

a n d

s u b s e q u e n t l y

d e s t r o y i n g

t h e

b a c t e r i a l

p r e d a t o r s

p r e s e n t

i n

t h e

w a t e r

s a m -

p l e .

T h e y

f o u n d

t h a t

s u r v i v a l

o f

E .

c o l i

was

d e p e n d e n t

o n

t h e

p r e s e n c e

o f

p r o t o z o a n

p r e d a -

t o r s

a n d n o t o n t h e

p r e s e n c e

o f

l y t i c

b a c t e r i a .

H o w e v e r ,

i f

p r o t o z o a

a l o n e w e r e

r e s p o n s i b l e

f o r

t h e


o f t h e E .

c o l i

p r e y ,

t h e n

i n h i b i -

t i o n

o f

t h i s

p r e d a c i o u s

g r o u p

s h o u l d

r e s u l t

i n

p r e y

s u r v i v a l

s i m i l a r t o

t h a t

w h i c h

o c c u r s

i n

a u t o c l a v e d

e s t u a r i n e

w a t e r . I n t h i s

s t u d y , t h e

s u r v i v a l

o f E .

c o l i i n

e s t u a r i n e

w a t e r

w a s i n -

c r e a s e d

w h e n t h e

p r e d a c i o u s

p r o t o z o a n

p o p u l a -

t i o n

w a s

i n h i b i t e d

b y t h e

u s e o f


( F i g .

l a ) ,

b u t t h e

s u r v i v a l

w a s

l e s s t h a n

t h a t i n

t h e

a u t o c l a v e d

s a m p l e . T h i s

s u g g e s t s t h a t

b a c -

t e r i a l

p r e d a t o r s

a r e

a l s o

i m p o r t a n t

i n

t h e

d e c l i n e

o f E .

c o l i

i n

e s t u a r i n e

w a t e r

s a m p l e s .

When

p r o t o z o a n

p r e d a t o r s

w e r e

i n h i b i t e d

a f t e r 2

d a y s

o f

i n c u b a t i o n ,

s u r v i v a l

o f E .

c o l i w a s

s i m i l a r

t o

t h a t

i n

t h e

n a t u r a l

s a m p l e ,

s u g g e s t i n g

t h a t

t h e s e

p r e d a t o r s

e x e r t t h e i r

m a j o r i n f l u e n c e

o n

t h e E .

c o l i

p r e y

p o p u l a t i o n d u r i n g

t h i s p e r i o d .

I n c r e a s i n g

t h e

e x p o s u r e t i m e

o f t h e

E .

c o l i p r e y

t o

t h e

p r o t o z o a n p r e d a t o r s

b e y o n d

2 d a y s

h a d

n o

g r e a t e r

e f f e c t

o n t h e

n u m b e r

o f

p r e y c e l l s

s u r v i v i n g

a f t e r

1 0 d a y s

( T a b l e 1 ) .

B a c t e r i a l p r e d -

a t o r s

i n c r e a s e d

i n

n u m b e r s

i n t h e

n a t u r a l

s a m p l e

a f t e r

t h e

i n t r o d u c t i o n

o f E .

c o l i

i n t o

e s t u a r i n e

w a t e r .

W hen

t h e

p r o t o z o a n

p r e d a t o r s

w e r e i n -

h i b i t e d ,

h o w e v e r , t h e

b a c t e r i a l

p r e d a t o r s

r e a c h e d

a n d

w e r e

m a i n t a i n e d

a t

h i g h e r

l e v e l s ,

A P P L .

E N V I R O N .

M I C R O B I O L .

i n d i c a t i n g

t h a t t h e

f o r m e r

g r a z e

n o t

o n l y

on

E .

c o l i

c e l l s

b u t a l s o

o n b a c t e r i a l

p r e d a t o r s ,

t h e r e b y m a i n t a i n i n g

t h e m

a t

r e l a t i v e l y

l o w

l e v -

e l s i n

t h e

n a t u r a l

s a m p l e .

P e r i o d i c

i n h i b i t i o n

o f

t h e

p r o t o z o a n

p r e d a t o r s

s h o w e d

t h a t

t h e i r

m a j o r

e f f e c t

o n

b a c t e r i a l

p r e d a t o r s

( a s

f o r E .

c o l i )

i s

a l s o

d u r i n g

t h e

f i r s t 2

d a y s

o f t h e

1 0 - d a y - d e c l i n e

p e r i o d .

I t

h a s

b e e n

s u g g e s t e d

b y

s e v e r a l

w o r k e r s

1 ,

3 ,

7 )

t h a t

p r o t o z o a n

m u l t i p l i c a t i o n

a n d

b a c t e r i a l

d e c l i n e

s t o p

when t h e

p r e y d e n s i t y

f a l l s

t o a

c r i t i c a l

c e l l

d e n s i t y

o f

1 0 6

t o

1 0 7

c e l l s

p e r

m l .

A t

t h i s

l e v e l ,

t h e

e n e r g y

u s e d

b y

t h e

p r o t o z o a n

p r e d a t o r

i n

s e a r c h i n g f o r t h e

p r e y e q u a l s

t h a t

o b t a i n e d

f r o m

f e e d i n g

4 ) .

B a c t e r i a l

p r e y

a l s o

p e r s i s t

d u e

t o

t h e

d e v e l o p m e n t o f

p r e d a t i o n -

r e s i s t a n t

o r g a n i s m s

( 6 )

a n d

t h e

e v o l u t i o n

o f

a v o i d a n c e

s t r a t e g i e s

( 1 5 ) .

T h i s

l a t t e r

p h e n o m e -

n o n e v e n o c c u r s

i n e x p e r i m e n t a l

s y s t e m s ,

w h e r e

s u f f i c i e n t

h e t e r o g e n e i t y

a p p e a r s t o

e x i s t

( 1 5 ) ,

a n d i n

n a t u r a l

e c o s y s t e m s ,

w h e r e c l a y

p a r t i c l e s ,

f o r

e x a m p l e ,

m ay

c o m p l e t e l y i n h i b i t

p r e d a t o r -

p r e y

i n t e r a c t i o n s

( 1 4 ) .

T h u s ,

p r o t o z o a n

p r e d a -

t o r s

a c t i n g

i n

n a t u r a l e s t u a r i n e

w a t e r

s a m p l e s

w o u l d b e e x p e c t e d

t o o n l y r e d u c e

a n

i n f l u x

o f

s e w a g e

b a c t e r i a

t o

t h i s

c r i t i c a l

l e v e l . I n

f a c t ,

b a c t e r i a l

n u m b e r s

m ay

b e

r e d u c e d t o

l e s s t h a n

1 0 c e l l s

p e r m l i n 1 0

d a y s

( F i g . l a )

a n d t o

0

i n

8

d a y s

( 1 1 ) , i n d i c a t i n g t h a t p r e d a t o r s

o t h e r

t h a n

p r o t o z o a

m ay

a l s o

b e

e x e r t i n g

a n

i n f l u e n c e

o n

t h e

E .

c o l i

p r e y p o p u l a t i o n .

F u r t h e r , t h e

e x e r t i o n

b y

p r o t o z o a

o f t h e i r

m a j o r

e f f e c t

d u r i n g t h e

f i r s t

2

d a y s

o f

a

1 0 - d a y - d e c l i n e

p e r i o d

a n d

t h e

s u p -

p r e s s i o n o f b a c t e r i a l

p r e d a t o r s

b y

t h e s e

p r o t o z o a

s u g g e s t t h a t

t h e r e

may b e

i n t e r a c t i n g m i c r o b i a l

p r e d a t o r s

e a c h

p l a y i n g a d i s t i n c t

r o l e i n

t h e


o f f e c a l

b a c t e r i a a f t e r

t h e i r

i n t r o d u c -

t i o n

i n t o

e s t u a r i n e

w a t e r

s a m p l e s .

ACKNOWLEDGMENTS

T h i s w o r k

w a s

s u p p o r t e d

b y

t h e

R u r a l

C r e d i t s

D e v e l o p -

m e n t

F u n d o f

t h e

R e s e r v e

B a n k o f

A u s t r a l i a .

W e

t h a n k

M . M . R o p e r

f o r

h e l p f u l d i s c u s s i o n

a n d

R . K .

L o w r y

( C S I R O )

f o r s t a t i s t i c a l

a n a l y s i s .

LITERATURE

CITED

1 .

B e r k ,

S .

G . ,

R .

R .

C o l w e l l , and

E . B .

S m a l l .

1 9 7 6 . A

s t u d y o f

f e e d i n g r e s p o n s e s t o

b a c t e r i a l

p r e y

b y

e s t u a r i n e

c i l i a t e s . T r a n s .

Am.

M i c r o s c .

S o c .

9 5 : 5 1 4 - 5 2 0 .

2 .

C h a m b e r l i n , C . E . , and

R .

M i t c h e l l .

1 9 7 8 . A

d e c a y

m o d e l f o r

e n t e r i c

b a c t e r i a

i n

n a t u r a l w a t e r s , p .

3 2 5 - 3 4 8 .

I n

R .

M i t c h e l l

( e d . ) , W a t e r

p o l l u t i o n

m i c r o b i o l o g y ,

v o l .

2 .

J o h n

W i l e y a n d

S o n s , N e w

Y o r k .

3 .

D a n s o ,

S . K .

A . ,

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M .

A l e x a n d e r .

1 9 7 5 .

R e g u l a t i o n

o f

p r e d a t i o n

b y p r e y d e n s i t y :

t h e

p r o t o z o a n - R h i z o b i u m

r e l a t i o n s h i p . A p p l .

M i c r o b i o l .

2 9 : 5 1 5 - 5 2 1 .

4 .

D a n s o ,

S . K .

A . ,

S .

0 .

K e y a , and

M.

A l e x a n d e r .

1 9 7 5 .

P r o t o z o a

a n d

t h e

d e c l i n e

o f

R h i z o b i u m

p o p u l a t i o n s

a d d e d

t o s o i l .

C a n . J .

M i c r o b i o l .

2 1 : 8 8 4 4 9 5 .

5 .

E n z i n g e r ,

R .

M . ,

and

R .

C .

C o o p e r . 1 9 7 6 .

R o l e o f

b a c t e r i a

a n d

p r o t o z o a i n t h e

r e m o v a l

o f



5/5

PROTOZOAN ND BACTERIAL

PREDATION ON E .

COLI

9 1 1

c o l i

f r o m

e s t u a r i n e w a t e r s . A p p l . E n v i r o n . M i c r o b i o l .

3 1 : 7 5 8 - 7 6 3 .

6 .

G u d e ,

1 9 7 9 .

G r a z i n g b y

p r o t o z o a

as

s e l e c t i o n f a c t o r

f o r

a c t i v a t e d

s l u d g e

b a c t e r i a .

M i c r o b .

E c o l . 5 : 2 2 5 - 2 3 7 .

7 .

H a b t e , M . ,

and

M . A l e x a n d e r .

1 9 7 8 . P r o t o z o a n

d e n s i t y

a n d

t h e

c o e x i s t e n c e

o f p r o t o z o a n

p r e d a t o r s

a n d

b a c t e -

r i a l prey. E c o l o g y

5 9 : 1 4 0 - 1 4 6 .

8 .

M c C a m b r i d g e , J . ,

and

T .

A .

McMeekin. 1 9 7 9 . P r o t o -

z o a n p r e d a t i o n o f E s c h e r i c h i a

c o l i

i n

e s t u a r i n e

w a t e r s .

W a t e r

R e s .

1 3 : 6 5 9 - 6 6 4 .

9 .

M i t c h e l l , R . ,

and

C .

C h a m b e r l i n .

1 9 7 5 .

F a c t o r s

i n f l u -

e n c i n g t h e

s u r v i v a l o f

e n t e r i c

m i c r o o r g a n i s m s

i n t h e

s e a :

o v e r v i e w

p . 2 3 7 - 2 5 7 . I n

A . L . H .

Gameson

( e d . ) ,

D i s c h a r g e

o f

s e w a g e

f r o m s e a

o u t f a l l s . P e r g a m o n

P r e s s ,

L o n d o n .

1 0 .

M i t c h e l l , R . ,

and J . C . M o r r i s .

1 9 6 9 . The f a t e

o f

i n t e s -

t i n a l b a c t e r i a

i n

t h e

s e a ,

p .

8 1 1 - 8 2 1 .

I n

S .

H .

J e n k i n s

( e d . ) , A d v a n c e s

i n

w a t e r

p o l l u t i o n

r e s e a r c h .

P e r g a m o n

P r e s s , O x f o r d .

1 1 .

M i t c h e l l ,

R . , and S .

Y a n k o f s k y .

1 9 6 9 . I m p l i c a t i o n o f a

m a r i n e

a m e b a

i n

t h e

d e c l i n e

o f

E s c h e r i c h i a c o l i i n

s e a w a t e r .

E n v i r o n . S c i . T e c h n o l .

3 : 5 7 4 - 5 7 6 .

1 2 .

M i t c h e l l ,

R . , S .

Y a n k o f s k y , and H . W . J a n n a s c h .

1 9 6 7 .

L y s i s

o f


c o l i

b y

m a r i n e m i c r o o r g a n i s m s .

N a t u r e

( L o n d o n ) 2 1 5 : 8 9 1 - 8 9 3 .

1 3 .

R o p e r , M . M . ,

and

K .

C .

M a r s h a l l .

1 9 7 8 . B i o l o g i c a l

c o n t r o l

a g e n t s o f

s e w a g e

b a c t e r i a

i n

m a r i n e h a b i t a t s .

A u s t .

J . M a r .

F r e s h w a t e r

R e s .

2 9 : 3 3 5 - 3 4 3 .

1 4 .

R o p e r ,

M .

M . ,

and K .

C .

M a r s h a l l .

1 9 7 8 . E f f e c t s o f

a

c l a y

m i n e r a l on m i c r o b i a l

p r e d a t i o n

a n d

p a r a s i t i s m o f


c o l i .

M i c r o b .

E c o l .

4 : 2 7 9 - 2 8 9 .

1 5 . van D en E n d e , P . 1 9 7 3 .

P r e d a t o r - p r e y

i n t e r a c t i o n s i n

c o n t i n u o u s c u l t u r e . S c i e n c e

1 8 1 : 5 6 2 - 5 6 4 .

1 6 .

W h i f f e n, A . J . 1 9 4 8 .

T h e

p r o d u c t i o n ,

assay, a n d

a n t i b i o t i c

a c t i v i t y o f a c t i d i o n e , an a n t i b i o t i c f r o m

S t r e p t o m y c e s

g r i s e u s . J . B a c t e r i o l .

5 6 : 2 8 3 - 2 9 1 .

V O L . 4 0 ,

1 9 8 0

relative effects of bacterial and protozoan predators on

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