Assessment of enterococci species distribution in a subbasin of the Lajas Valley using molecular techniques

Abstract

A common biological parameter for assessing the quality of a waterbody is the presence of fecal bacteria. Within the fecal bacteria group there are specific bacterial genres such as enterococci which are associated with the gastrointestinal tract of warm blooded animals. Various enterococci species are related to specific host organisms and the identification of enterococci to the species level can be used to presumably track down their source. The aim of this study was to use molecular techniques to identify the diversity and abundance of four main enterococci species in order to assess bacterial contributions in the “Mondongo Creek” located in the Lajas Valley, Puerto Rico. Five samplings were carried out from January 2017 to January 2018, upstream and downstream of the waste water treatment plant (WWTP) discharge. High concentrations of enterococci populations were found throughout the creek, both before and after the WWTP effluent outfall. These high concentrations of enterococci were assessed with specific molecular markers to distinguish among E. faecalis, E. faecium, E. casseliflavus and E. gallinarum, and to determine if they were caused by contributions from the WWTP. Enterococci concentrations before and after the WWTP effluent outfall showed that these did not increase significantly. With respect to individual species’ abundance minor fluctuations were observed downstream, but no significant difference was found in the abundance of the three main species detected before and after the WWTP effluent outfall. I conclude that the WWTP does not contribute significant enterococci concentrations nor affects species abundance downstream in this waterbody.

Un parámetro común para estudiar la calidad de un cuerpo de agua es la presencia de bacterias de origen fecal. Dentro de este grupo de bacterias fecales hay géneros específicos como los enterococos que están asociados directamente con el tracto gastrointestinal de animales. Varias especies de enterococos están relacionadas a huéspedes específicos y la identificación de estos a nivel de especie puede ser empleada para presuntamente identificar su fuente. El objetivo de este estudio fue utilizar técnicas moleculares para identificar la diversidad y abundancia de cuatro especies principales de enterococos y estudiar las contribuciones bacterianas del punto de descarga de la planta de tratamiento de aguas residuales (WWTP por sus siglas en ingles) en la quebrada Mondongo en el Valle de Lajas, Puerto Rico. Se realizaron cinco muestreos entre enero 2017 y enero 2018 río arriba y río abajo del punto de descarga de la WWTP. Altas concentraciones de enterococos fueron encontradas antes y después de la descarga de la planta de tratamiento. Marcadores moleculares específicos fueron utilizados para la identificar entre E. faecalis, E. faecium, E. casseliflavus y E. gallinarum con el objetivo de distinguir si la alta concentración de enterococos es proveniente de contribuciones de la WWTP. Al comparar la concentración de enterococos antes del punto de descarga de la planta y río abajo después del mismo, se dio a conocer que las concentraciones no aumentaron significativamente. Se observaron pequeñas variaciones en la abundancia individual de las tres especies detectadas a lo largo de la quebrada, pero no se encontró ninguna alteración significativa en la abundancia río abajo. Basado en estos resultados se puede concluir que la planta de tratamiento no aporta concentraciones significativas de enterococos al cuerpo de agua ni altera la abundancia de las especies de enterococos río abajo.