پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 44 |
| تعداد شمارهها | 1,877 |
| تعداد مقالات | 15,278 |
| تعداد مشاهده مقاله | 43,730,729 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 17,563,042 |
غربال سازی و شناسایی سویه کارا در جذب اکسی آنیون های سلنیوم به منظور تصفیه زیستی فاضلاب | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| زیست شناسی میکروبی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مقاله 16، دوره 5، شماره 17، خرداد 1395، صفحه 185-198 اصل مقاله (675.14 K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نوع مقاله: پژوهشی- فارسی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22108/bjm.2016.20378 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نویسندگان | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| فاطمه یعقوبی زاده* 1؛ محمد رعایایی اردکانی2؛ حسین ذوالقرنین3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1کارشناس ارشد میکروبیولوژی، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2استاد میکروبیولوژی، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3استادیار بیوتکنولوژی، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| چکیده | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مقدمه: سلنیوم، عنصری با فعالیتهای آنتیاکسیدانی است که در همئوستاز هورمون تیروئید، ایمنی و باروری نقش دارد. با وجود این، مسمومیت با سلنیوم (سلنوز) موجب ایجاد مشکلاتی برای انسان از جمله اختلالات سیستم عصبی، مشکلات معدی- رودهای و ریزش مو میشود. از این رو، این مطالعه با هدف غربالسازی جاذب زیستی باکتریایی مناسب بهمنظور حذف آلاینده سلنیوم از فاضلاب انجام شد. مواد و روش ها: در این پژوهش، در ابتدا با استفاده از محیط کشت لوریا برتانی آگار تغییر یافته (mLBA) با غلظت معینی از نمک سلنات سدیم، جداسازی جدایههای باکتریایی از سه نمونه پساب و لجن جمعآوری شده از کارخانجات صنعتی خوزستان، انجام شد. پس از تعیین حداقل غلظت مهاری (MIC) و حداقل غلظت کشندگی (MBC)، میزان جذب و درصد کارایی پاکسازی فلز (%RE) با استفاده از نمونههای فعال و غیر فعال متابولیسمی یکی از جدایههای کارا و توسط دستگاه اسپکتروفتومتر جذب اتمی بررسی شد. شناسایی، با روشهای ریختشناختی، بیوشیمیایی و مولکولی انجام شد. نتایج: از میان 73 جدایه باکتریایی بهدست آمده در مرحله اول، 8 جدایه مقاوم به اکسیآنیون سلنات بهدست آمد. در این میان جدایه AMS1-S8 بهترتیب با MIC و MBC معادل با 600 و 1200 میلیمولار برای مطالعات بیشتر انتخاب شد. نتایج بهدست آمده در مرحله تعیین مکانیسم جذب نشان داد که میزان جذب در نمونه فعال متابولیسمی از نمونههای غیر فعال بیشتر است. بر اساس نتایج شناسایی مشخص شد که این جدایه، به جنس Enterobacter تعلق دارد. این جدایه با شماره ثبت JQ818822 در بانک جهانی ژن، ثبت شده است. بحث و نتیجه گیری: نتایج نشان داد که زیست توده فعال جدایه منتخب، بیشترین میزان جذب و %RE را داشته و در میان سایر جدایهها، مقاومت نسبی بالایی در برابر سلنات دارد. بنابراین، میتواند گزینهای کمابیش ایدهآل برای اصلاح زیستی محیطهای آلوده باشد. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| کلیدواژهها | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| سلنیوم؛ مسمومیت؛ غربالگری؛ جاذب زیستی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| اصل مقاله | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
مقدمه. آب بهعنوان ارزشمندترین منبع طبیعی موجود، حدود 70 درصد از سطح زمین را پوشانده است (1). آلایندههای آب به دو گروه آلی و غیر آلی تقسیم میشوند. از میان آلایندههای غیر آلی، فلزات بهعلت رشد روز افزون کاربرد صنعتیشان، موجب آلودگی پایدار محیط زیست میشوند (2). در این میان، سلنیوم به چهار شکل: اکسیآنیون سلنات، سلنیت، سلنید و سلنیوم عنصری در طبیعت یافت میشود که سلنات و سلنیت بهعلت حلالیت بالا در آب، بیشترین دسترسی زیستی و بنابراین، بیشترین سمیت را برای سیستمهای زیستی دارند (3). گذشته از منابع طبیعی (بیشتر مواد معدنی فلزی- گوگردی، برای مثال ناشی از فعالیت آتشفشانها)، ترکیبات سلنیومی به شکل گسترده در نتیجه فعالیتهای انسانی مانند سوختهای فسیلی، کشاورزی (کودهای سلنیومی) و غیره در محیط پراکنده میشوند (4). مقادیر مازاد بر نیاز این عنصر (در حد میکرومول) اتصالات دیسولفیدی پروتئینها را هدف قرار داده و به اینترتیب، مشکلات پوستی یا عصبی از جمله ریزش مو، آسیبپذیری ناخنها، اختلالات عصبی و خستگی را در انسان ایجاد میکند. از طرفی، میزان مازاد بر نیاز این عنصر، با تولید رادیکالهای آزاد موجب آسیب به DNA میشود (4). اگرچه روشهای فیزیکی- شیمیایی مرسوم، برای برداشت آلودگیهای فلزی از پسابهای صنعتی استفاده میشوند، اما این روشها گران بوده، با محیط زیست سازگار نیستند و بیشتر به غلظت مواد زاید وابسته هستند (5 و 6). بههمین علت امروزه روشهای زیستی با استفاده از میکروارگانیسمهایی مانند مخمر و باکتری با هدف احیا، حذف یا تغییر شکل فلزات سمی مورد توجه ویژهای قرار گرفتهاند (7). با توجه به تنوع متابولیکی میکروارگانیسمها و توان استفاده آنها از آلایندههای محیطی بهعنوان منابع غذایی یا تبدیل آنها به شکلی با پایداری بیشتر و سمیت کمتر (8)، هدف اصلی از انجام پژوهش حاضر جداسازی و معرفی جدایهای است که قادر به تبدیل اکسیآنیون سلنات به سلنیوم عنصری است.
مواد و روش ها. نمونه برداری: نمونهبرداری از پساب و لجن سه کارخانه کربن بلک و فارسیت اهواز و توسعه نیشکر امیر کبیر خوزستان انجام شد. نمونههای تهیه شده در ظروف استریل بلافاصله در کنار یخ به آزمایشگاه انتقال یافته و بررسی شد (9). .غربالگری اولیه باکتریهای مقاوم به فلز:جداسازی باکتریهای مقاوم از طریق کشت مستقیم در محیط جامد انجام شد. به این منظور نمونههای آب و رسوب با سرم فیزیولوژی استریل تا رقت 5-10 رقیق شد. سپس، در محیط کشت لوریا برتانی آگار تغییر یافته[1] (mLBA)(متشکل از 5/0 درصد عصاره مخمر، 1 درصد تریپتون و 5/1 درصد آگار) با غلظت 2/0 میلیمولار نمک سلنات سدیم کشت داده و گرماگذاری در دمای 30 درجه سانتیگراد بهمدت 72 ساعت انجام شد. شایان ذکر است که اسیدیته این محیط بر روی 5/7 تنظیم شد (10). .انتخاب جدایههای بهینه باکتریایی مقاوم به اکسیآنیون سلنات:در این مرحله، روش تعیین حداقل غلظت مهاری[2] (MIC)و حداقل غلظت کشندگی[3] (MBC)بهمنظور انتخاب جدایههایی با بالاترین مقاومت نسبی، استفاده شد. بهمنظور تعیین MIC با روش رقتسازی در محیط مایع، سوسپانسیون باکتریایی (با کدورت معادل 5/0 مک فارلند) در محیط کشت mLBbroth حاوی غلظت 5/32 تا 1200 میلیمولار نمک سلنات سدیم تلقیح شد. نمونه شاهد نیز با تلقیح سوسپانسیون باکتریایی در محیط کشت فاقد فلز، تهیه شد. گرماگذاری بهمدت 48 تا 72 ساعت در دمای 30 درجه سانتیگراد و دور150 دور در دقیقه انجام شد. در پایان، میزان MIC و MBC هر جدایه تعیین شد (11 و 12). رسم منحنی رشد جدایه منتخب: به این منظور سوسپانسیون باکتریایی به محیط mLBbroth، در دو گروه واجد 100 میلیمولار سلنات سدیم و فاقد نمک، تلقیح و در 30 درجه سانتیگراد و 150 دور در دقیقه، گرماگذاری شد. در فواصل 4 ساعته، جذب نوری توسط دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 600 نانومتر اندازهگیری و منحنی رسم شد (13). روش بهدست آوردن میزان کمی جذب فلز:برای دستیابی به این مهم، ابتدا زیست توده جدایه منتخب در محیط mLB broth تهیه شد. به این شکل که پس از کشت باکتری در این محیط، تا رسیدن مرحله رشد جدایه به اواسط فاز نمایی، گرماگذاری در30 درجه سانتیگراد و 150 دور در دقیقه انجام شد. سپس، سوسپانسیون باکتریایی در دور 6000 دور در دقیقه و دمای 4 درجه سانتیگراد بهمدت 20 دقیقه سانتریفیوژ شد. رسوب حاصل در شرایط یاد شده 2 بار با آب 2 بار تقطیر استریل شستشو داده و سانتریفیوژ شد (14). حدود 4/0 گرم از وزن تر زیست توده با 40 میلیلیتر محلول فلزی محتوی 7896 میلیگرم در لیتر (ppm) اکسیآنیون سلنات با اسیدیته 8 در 30 درجه سانتیگراد و 150 دور در دقیقه مجاور شد. مجاورسازی تا رسیدن تعادل بین محلول فلزی و توده باکتریایی ادامه یافت (13 و 15). میزان محتوی فلز در فاز رویی حاصل از سانتریفیوژ توسط دستگاه اسپکتروفتومتر جذب اتمی، مدل SAVANtAA A7104 ساخت کشور استرالیا، سنجیده شد. میزان فلز جذب شده به زیست توده با کسر میزان فلز مایع رویی از میزان اولیه محاسبه شد. تمام آزمایشات در 3 تکرار انجام و میانگین آنها به شکل عدد نهایی جذب گزارش شد (16 و 17). رسم منحنی استاندارد غلظت سلنات:قبل از خواندن میزان جذب فلز توسط نمونهها، ابتدا به کمک محلولهای با غلظتهای 80، 200 و 500 میلیگرم در لیتر از آنیون سلنات، منحنی استاندارد جذب فلز توسط دستگاه اسپکتروفتومتر جذب اتمی در طول موج 00/204 نانومتر رسم شد. دقت دستگاه در حد میلیگرم در لیتر و نوع سوخت آن air/acetylene بود. میزان جذب هر یک از محلولهای استاندارد با 3 تکرار خوانده و نتیجه به شکل میانگین گزارش شد (9). محاسبه میزان جذب فلز: پس از رسم منحنی استاندارد و تعیین غلظت فلز در فاز رویی هر نمونه، برای محاسبه میزان جذب فلز توسط زیست تودههای موجود، از فرمول زیر استفاده شد: q = V (Ci – Cf) / S که در آن شاخص q معرف میزان جذب فلز توسط زیست توده است که با واحد میلیگرم فلز جذب شده در هر گرم وزن خشک باکتری[4] گزارش میشود. شاخص V معرف حجم محلول مجاورسازی بر حسب لیتر، Ci غلظت اولیه محلول فلزی بر حسب میلیگرم در لیتر، Cf غلظت فلز پس از مجاورسازی بر حسب میلیگرم در لیتر و شاخص S وزن خشک زیست توده با واحد گرم است. بهمنظور محاسبه وزن خشک، زیست توده باکتری بهمدت یکشب در فور 100 درجه سانتیگراد قرار داده شد (9 و 18). بررسی مکانیسم جذب اکسیآنیون سلنات: برای تعیین نوع فرآیند جذب توسط باکتری (وابسته و یا مستقل از متابولیسم) از دو روش برای غیر فعال کردن باکتری استفاده و همزمان مقایسهای میان میزان جذب این نمونهها با نمونه فعال متابولیسمی (شاهد) انجام شد (9). در این مرحله نیز بهمنظور تهیه زیست توده، مطابق با مرحله تعیین میزان جذب فلز عمل شد. سپس، از دو روش زیر بهمنظور غیر فعال کردن زیست توده استفاده شد: 1- سلولها بهمدت 15 دقیقه، در فشار 1 اتمسفر و دمای121 درجه سانتیگراد اتوکلاو شد. 2- زیست توده بهدست آمده بهمدت یک شب در فور 100 درجه سانتیگراد قرار گرفت. پس از کشت روی محیط نوترینت آگار و اطمینان از کشتهشدن زیست تودهها، میزان 4/0 گرم از وزن تر هر نمونه با 40 میلیلیتر محلول فلزی با غلظت سلنات معادل 7896 میلیگرم در لیتر مجاور شد. گرماگذاری در دمای 30 درجه سانتیگراد و 150 دور در دقیقه انجام گرفت و پس از گذشت زمان لازم برای مجاورسازی، نمونهها در دمای 4 درجه سانتیگراد و 6000 دور در دقیقه، بهمدت 15 دقیقه سانتریفیوژ شد. فاز رویی نمونهها برای تعیین غلظت فلز تحلیل شد (9). محاسبه درصد کارایی پاکسازی فلز[5](%RE):پس از تعیین غلظت فلز در فاز رویی هر نمونه، برای محاسبه %RE، از فرمول %RE= (Ci – Cf) ×100/ Ci استفاده شد. Ci و Cf به ترتیب معرف غلظت اولیه محلول فلزی و غلظت فلز پس از مجاورسازی بر حسب میلیگرم در لیتر هستند. نمونهای که حداکثر کاهش درصد غلظت فلز را در محلول رویی حاصل از سانتریفیوژ داراست، معرف حداکثر میزان جذب فلز توسط باکتری است (19). تحلیل آماری: میزان تفاوت و سطح معناداری نمونهها در مرحله تعیین جذب نوری، توسط آزمون تحلیل واریانس یکطرفه (آنوا[6])، نسخه 19 نرم افزار اس. پی. اس. اس[7] تعیین شد. نتایج بهدست آمده از آزمونهای MIC، MBC، تعیین درصد کارایی پاکسازی و تعیین نوع فرآیند جذب فلز با استفاده از آزمون مربع کای[8] (سطح اطمینان 95/0) بررسی شد. شناسایی جدایه منتخب:پس از بررسیهای انجام شده، جدایهای که در تمام مراحل، نسبت به سایر جدایههای این پژوهش، کارایی بهتری را نشان داد و در مقایسه با سایر مطالعات انجام شده در این زمینه، میزان MIC، MBC و کارایی بالاتری داشت، بر اساس ویژگیهای ریختشناسی کلونی، رنگآمیزی گرم، انجام آزمونهای مختلف بیوشیمیایی و در نهایت، شناسایی مولکولی و تعیین توالی 16 SrRNA شناسایی شد. شایان ذکر است که در مرحله شناسایی مولکولی، پس از استخراج ژنوم با 2 روش جوشاندن و استخراج با کیت، با توجه به منابع معتبر موجود، جفت پرایمری انتخاب شد که قابلیت تکثیر ناحیه ژنوم 16 SrRNA یوباکتر را داشت. توالی این جفت پرایمر در زیر آورده شده است (20).
نتایج. پس از کشت نمونهها در محیط mLBA با غلظت 2/0 میلیمولار نمک سلنات سدیم و 72 ساعت گرماگذاری در 30 درجه سانتیگراد، از میان 73 جدایه اولیه، تنها 8 جدایه قادر به تولید کلونیهایی با رنگ قرمز بر روی پلیت بودند. با توجه به اینکه ظهور این رنگ بهعنوان مکانیسم احتمالی سمزدایی سلنات شناخته میشود، این 8 جدایه برای مطالعات بیشتر انتخاب شدند. در ادامه، خالصسازی با استفاده از محیط نوترینت آگار انجام و کلونیهای خالص شده بررسی شد. .انتخاب جدایههای بهینه باکتریایی مقاوم به اکسیآنیون سلنات: در این مرحله جدایههای مورد بررسی به شکل جداگانه در گستره غلظتی 5/32 تا 1200 میلیمولار سلنات سدیم کشت داده شدند. همانگونه که در جدول 1 مشخص است و نتایج تحلیل آماری توسط آزمون مربع کای نیز نشان داد، از این میان، تنها جدایه AMS1-S8 با 600=MIC میلیمولار و 1200=MBC میلیمولار، بیشترین اختلاف معنادار را با سایر جدایهها دارد (991/5 X20.05,2>). از اینرو این جدایه برای مطالعات بعدی انتخاب شد. رسم منحنی رشد:پس از کشت جدایه در محیط mLBbroth و تلقیح به محیط مشابه، گرماگذاری در شرایط 150 دور در دقیقه، 30 درجه سانتیگراد انجام و نمونهبرداری برای خواندن میزان جذب نوری انجام شد. نتایج نشان داد منحنی رشد در محیط فاقد سلنات از حدود ساعت 24 وارد فاز سکون میشود و در محیط دارای سلنات، از ساعت 16بهعلت تولید سلنیوم عنصری، جذب نوری[11] افزایش در خور توجهی مییابد (شکل 1). زمان مناسب تهیه زیست توده در مرحله تعیین میزان جذب، با توجه به این منحنی انتخاب شد.
جدول 1- تعیین MIC و MBC جدایههای سلنات
شکل 1- منحنی رشد جدایه AMS1-S8
شکل 2- منحنی و معادله خط استاندارد جذب سلنات
نتایج حاصل از بهدست آوردن میزان کمی جذب فلز:پس از رسم منحنی استاندارد جذب و محاسبه معادله خط (شکل 2)، غلظت نمونه مجهول (Cf) توسط دستگاه اسپکتروفتومتر جذب اتمی تعیین شد. سپس، میزان جذب اکسیآنیون سلنات (q) توسط جدایه مورد مطالعه، محاسبه شد. نتایج حاصل از تعیین نوع فرآیند جذب فلز:در این بررسی که برای تعیین مکانیسم جذب جدایه انجام شد، از دو روش خشک کردن و اتوکلاو بهمنظور غیر فعال کردن (حذف فرآیندهای متابولیسمی و حیاتی) میکروارگانیسم استفاده شد. جدول 2 و شکلهای 3 و 4 نشان میدهد که میزان جذب و %RE نمونه فعال از نمونههای غیر فعال بیشتر است که نشان میدهد نمونه فعال متابولیسمی علاوه بر اینکه از همان مکانیسم جذب در نمونههای غیر فعال (جذب زیستی) برخوردار است، از روش تجمع زیستی نیز بهمنظور ذخیره فلز در درون خود استفاده میکند. با وجود این، با توجه به اعداد بهدست آمده جذب فعال بازده بالایی نداشته و بهعبارت دیگر این جدایه قسمت زیادی از جذب را بهروش مستقل از متابولیسم انجام میدهد. جدول 2- میزان جذب و %RE سلنات در نمونههای فعال و غیر فعال متابولیسمی
شکل 3- میزان جذب سلنات توسط زیست توده فعال و غیر فعال
بهمنظور بررسی آماری، تمام آزمایشها در 3 تکرار انجام و نتایج بهدست آمده با استفاده از آزمون مربع کای با سطح اطمینان 95/0 بررسی شد. در مورد میزان جذب، این نتایج اختلاف معناداری را بین نتایج روش تیماری اتوکلاو و شاهد فعال (85/1019=X20.05,2، که بیانگر کارایی بیشتر نمونه شاهد فعال است)، خشکشده با فور و شاهد فعال (39/102=X20.05,2، که بیانگر کارایی بیشتر نمونه شاهد فعال است) و اتوکلاو و خشکشده با فور (41/144=X20.05,2، که نشاندهنده کارایی بیشتر نمونه تیمارشده با اتوکلاو است) نشان داد. نتایج تحلیل آماری %RE نشان داد که اختلاف معناداری بین نمونه شاهد فعال و خشکشده با فور (8281/11=X20.05,2) وجود دارد که به معنای کارایی بیشتر نمونه شاهد است. از این گذشته مقایسه دو روش تیماری اتوکلاو و خشکسازی با فور، نشاندهنده اختلاف معنادار این دو تیمار و کارایی بیشتر نمونه تیمارشده با اتوکلاو بود (6689/15=X20.05,2).
شکل 4- درصد RE سلنات توسط زیست توده فعال و غیر فعال
شکل 5- تصویر میکروسکوپی و پلیت جدایه AMS1-S
جدول 2- نتایج آزمونهای بیوشیمیایی
شکل 6- الکتروفورز محصول واکنش زنجیرهای پلیمراز؛ 1: کنترل مثبت، 2: جدایه AMS1-S8
شکل 7- درخت فیلوژنی رسم شده به روش Neighbor-Joining برای جدایه AMS1-S8
بحث و نتیجه گیری. در جداسازی باکتریهای مقاوم به فلزات سنگین دو روش کشت مستقیم و کشت با غنیسازی اولیه[xii] وجود دارد. در این پژوهش، به دو علت از روش مستقیم استفاده شد: اول اینکه یک محیط کشت غنی دارای ترکیباتی است که باعث بهدام انداختن یونهای فلزی شده و بدین ترتیب موجب کاهش دسترسی زیستی میشود؛ دوم اینکه محیط غنی موجب افزایش توان جذب فلز توسط باکتری شده و یک جذب غیر واقعی مشاهده میشود (21). بررسی مقاومت با روش MIC و MBC:MIC بهعنوان کمترین غلظت فلز در محیط است که از رشد میکروارگانیسم جلوگیری میکند. در مطالعه این شاخص، از دو روش استفاده میشود: 1- رقتسازی فلز در آگار و 2- رقتسازی در محیط مایع (22). از آنجا که در مرحله غربالگری باکتریهای مقاوم، مشاهده شد که جدایههای مورد بررسی توان رشد در تراکمهای بالای فلز را دارند ، گستره غلظتی مربوط به مرحله MIC در مقایسه با سایر مطالعات بسیار بالاتر بود. بنابراین، در این پژوهش بهمنظورتعیین میزان رشد جدایهها از روش رقتسازی در محیط مایع استفاده شد (23). در این مطالعه MIC جدایه AMS1-S8 در مقایسه با سایر مطالعات انجام شده قابل ملاحظه است. تنها در مطالعه انجام شده توسط گُش[xiii] و همکاران، با بهکارگیری غلظتهای 10 تا 1000 میلیمولار، این مقدار در گستره 650 تا 750 میلیمولار به دست آمد (24). لَمپیس[xiv] نیز جدایههایی با میزان MIC حدود 200میلیمولار را گزارش کرده است (25). در سال 2001، سَباتی[xv] و همکاران در مطالعهای که به منظور جداسازی جدایههای مقاوم به تلوریت و سلنات انجام دادند، موفق به جداسازی جدایههایی با MIC در حد ppm شدند (26). روش بهدست آودن میزان کمی جذب فلز:در مطالعات جداگانه عبدالنبی[xvi] و همکاران، صدیق[xvii] و همکاران، ایلماز[xviii] و همکاران، امین[xix]، تلیدلیر[xx] و مطالعات متعدد دیگر، به منظور بررسی میزان حذف فلزات مختلف از زیست توده باکتریایی استفاده شده است که این زیست توده، پیش از مجاورسازی با فلز بهدست آمده است (19، 27- 30). با وجود این، در برخی مطالعات از جمله مطالعه ایلماز و همکاران و آندرئونی[xxi] و همکاران، از سلولهای در حال رشد به منظور برداشت فلز از محلول استفاده شده است (28 و 31). در این راستا، چنین بیان شده است که حذف فلز با استفاده از سلولهای در حال رشد، نیازمند صرف زمانی است که به منظور رشد میکروارگانیسم در محیط تحت تنش فلزی مورد نیاز است. با وجود این، مایرز[xxii] بیشترین مقدار کاهش سلنات را همزمان با فاز نمایی رشد جدایههایش (2 تا 4 روز) مشاهده کرده است (32). از طرف دیگر در مطالعه هالتونن[xxiii] بیان شده است که چگالی سطحی و ثابت دپروتونه شدن گروههای عملکردی سطحی Baciilus subtilis بسته به فاز رشد تغییر میکند. بهطوریکه این پژوهشگر به نقل از دافنی[xxiv] و همکاران اظهار داشته است که با ورود زیست توده از فاز نمایی به فاز سکون رشد، چگالی سطحی و ثابت دپروتونه شدن گروههای کربوکسیل، فسفوریل و آمین کاهش مییابد. همچنین، هالتونن در تایید این نتایج گفته است که استفاده از سلولهای پیرتر Pseudomonas aeruginosa، موجب کاهش حذف کادمیوم میشود (5). از اینرو در پژوهش حاضر، از سلولهای رشد کردهای استفاده شد که پیش از مجاورسازی با فلز، در محیطی کشت داده شده و با رسیدن به اواسط مرحله لگاریتمی رشدشان، سانتریفیوژ و برای مجاورسازی استفاده شدند. همچنین، بیان این موضوع دارای اهمیت است که استفاده از سلولهای مرحله لگاریتمی با فرض این علت بود که در این حالت، جدایهها در برابر استرس فلزی و برداشت فلزات کاراتر میباشند و این حالت مشابه با مطالعاتی است که توسط تَرانجینی[xxv]، سّرِت[xxvi] و همکاران، مرتضوی[xxvii] و همکاران و بسیاری از مطالعات دیگر، گزارش شده است (33- 35). تعیین نوع فرآیند جذب:به طور کلی جذب فلزات سنگین توسط زیست توده غیر زنده میکروارگانیسمها، به روش جذب زیستی انجام میشود. در عوض همان زیست توده، در شرایط فعال متابولیسمی علاوه بر جذب یاد شده، ممکناست بتواند فلزات را به روش تجمع زیستی نیز در خود ذخیره سازد. نتایج مربوط به جدایه AMS1-S8 نشان داد که کارایی نمونه شاهد فعال در جذب فلز بالاتر است؛ پس از آن نمونه غیر فعال شده با اتوکلاو بیشترین کارایی را نشان میدهد و نمونهای تیمار شده با حرارت 100 درجه سانتیگراد، کمترین بازده جذب را داراست. با توجه به مقالات مختلف، میکروارگانیسمها رفتارهای متناقضی را در رابطه با مکانیسم جذب فلز نشان میدهند. جانلیان[xxviii] و همکاران بیان داشتند که تخریب شدید ساختار سطحی سلول میتواند بر ظرفیت جذب زیست توده، موثر باشد. مقایسههایی که این پژوهشگر با استفاده از میکروسکوپ TEM انجام داد، نشان داد که عوامل تیماری قوی، بهعلت تجزیه پپتیدوگلیکان، لیپیدها و پروتئینها، ساختار سطح سلول را تخریب کرده و به طور معمول موجب کاهش ظرفیت جذب زیستی فلزات میشوند (36). از سویی برخی از مطالعات، نشاندهنده آثار متفاوت تیمار با اتوکلاو بر رفتار جذبی زیست توده هستند. برای مثال، افزایش جذب منگنز توسط زیست توده دو جلبک Spirogyra sp.و Nostoc commune، پس از تیمار با اتوکلاو مشاهده شده است (37). در مقابل، ابراهیمیپور[xxix] و همکاران بیان داشتند که علت کاهش جذب سرب در حالت اتوکلاو کردن، احتمالا به دو علت است: 1- در این حالت جذب فقط به شکل سطحی خواهد بود و جذب درونی وجود نخواهد داشت. 2- در حین اتوکلاو، برخی از سایتهای اتصال Pb2+ در اثر شوک ناشی از دمای بالا، دناتوره میشوند (1). همانطور که بیان شد، نمونه فعال متابولیسمی جدایه معرفی شده بیشترین میزان جذب و %RE را دارد. بزرگترین مزیت استفاده از کشت زنده میکروبی برای تولید زیست توده، عدم نیاز به مراحل جداگانهای مثل کشت، جمعآوری، خشک کردن، آمادهسازی و ذخیره است. از طرفی با توجه به این نتایج و نتایج بهدست آمده از مرحله تعیین MIC و MBC، و با یادآوری مروری بر مطالعات انجامشده، میتوان اینگونه استنباط کرد که این جدایه، گزینه کمابیش ایده آل برای کاربردهای صنعتی در راستای پاکسازی محیط زیست است. [1]- Modified Luria-bertani agar [2]- Minimum Inhibitory Concentration [3]- Minimum Bactericidal Concentration [4]- mg/ gdw [5]- Metal Removal Efficiency [6]- ANOVA [7]- SPSS [8]- Chi-Square [9]- Forward [10]- Reverse [11]- OD [xii]- Primary enrichment culture method [xiii]- Ghosh [xiv]- Lampis [xv]- Sabaty [xvi]- Abd-Elnaby [xvii]- Siddique [xviii]- Yilmaz [xix]- Amin [xx]- Telly Dalir [xxi]- Andreoni [xxii]- Maiers [xxiii]- Halttunen [xxiv]- Doughney [xxv]- Tarangini [xxvi]- Sarret [xxvii]- Mortazavi [xxviii]- Junlian [xxix]- Ebrahimipour
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مراجع | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
(1) Ebrahimipour Gh., Foladi J., Telly Dalir S., Tafakori V. Screening and selecting a lead absorbing bacterium. Environmental Sciences 2005; 7: 1- 12. (2) Nayeri R., Ghaemi N., Noohi AS. Evaluation of isolated bacteria from industrial wastewater in removal of lead pollutant. Qom University of Medical Sciences Journal 2011; 5 (1):75- 82. (3) Burra R. Determination of selenium and tellurium oxyanion toxicity, detection of metalloid-containing headspace compounds, and quantification of metalloid oxyanions in bacterial culture media [dissertation]. Huntsville, Alabama: Sam Houston State University; 2009. (4) Lenz M., Lens PNL. The essential toxin: The changing perception of selenium in environmental sciences. Science of the Total Environment 2009; 407:3620- 33. (5) Halttunen T. Removal of cadmium, lead and arsenic from water by lactic acid bacteria [disertation] Turku: Finland University; 2007. (6) Khanaferi A., Shirdam R., Tabatabaee A. Isolation and identification of capable bacteria to reduction of cadmium, vanadium and nickel. Scientific Journal of Life Environment 2007; 44: 33- 43. (7) Geets J., Vangronsveld J., Diels L., Taghavi S., Lelie D. Microbial activities, monitoring and application as part of a management strategy for heavy metal- contaminated soil and ground water. Developments in Soil Science 2008; 32: 521- 59. (8) Ashengroph M. Isolation and characterization of a native strain of Aspergillus niger ZRS14 with capability of high resistance to zinc and its supernatant application towards extracellular synthesis of zinc oxide nanoparticles. Biological Journal of Microorganism 2013; 2(7): 29-44. (9) Pre´ve´ral S., Gayet L., Moldes C., Hoffmann J., Mounicou S., Gruet A., et al. A common highly conserved cadmium detoxification mechanism from bacteria to humans. Journal of Biological Chemistry 2009; 284 (8): 4936- 43. (10) Choudhary S., Sar P. Characterization of a metal resistant Pseudomonas sp. isolated from uranium mine for its potential in heavy metal (Ni2+, Co2+, Cu2+, and Cd2+) sequestration. Bioresource Technology 2009; 100: 2482- 92. (11) Ruanchaiman S., Kumsopa A., Boontanonand N., Prapagdee B. Dispersion of cadmium-resistant bacteria in cadmium-contaminated soils at Mae Sot district, Tak province. Journal of Environmental Research 2009; 31 (2): 35- 48. (12) Leedjarv A., Ivask A., Virta M. Interplay of different transporters in the mediation of divalent heavy metal resistance in Pseudomonas putida KT2440. Journal of Bacteriology 2008; 190 (8): 2680- 9. (13) Abdelatey L.M., Khalil WKB., Ali TH., Mahrous KF. Heavy metal resistance and gene expression analysis of metal resistance genes in gram-positive and gram-negative bacteria present in Egyptian soils. Journal of Applied Sciences in Environmental Sanitation 2011; 6 (2): 201- 11. (14) Nasrazadani A., Tahmourespour A., Hoodaji M. Determination of bacteria resistance threshold to lead, zinc and cadmium in three industrial wastewater samples. Journal of Environmental Studies 2011; 36 (56): 25- 7. (15) Al- Garni SM., Ghanem KM., Ibrahim AS. Biosorption of mercury by capsulated and slime layer-forming Gram-ve bacilli from an aqueous solution. African Journal of Biotechnology 2010; 9 (38): 6413- 21. (16) Hussein H., Ibrahim SF., Kandeel K., Moawad H. Biosorption of heavy metals from waste water using Pseudomonas sp. . Electronic Journal of Biotechnology 2004; 7 (1): 38- 46. (17) Bai HJ., Zhang ZM., Yang GE., Li BZ. Bioremediation of cadmium by growing Rhodobacter sphaeroides: Kinetic characteristic and mechanism studies. Bioresource Technology 2008; 99: 7716- 22. (18) Narasimhulu K., Rao PS. Studies on removal of toxic metals from wastewater using Pseudomonas species. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences 2009; 4 (7): 58- 63. (19) Rao KS., Mohapatra M., Venkateswarlu P. Review on cadmium removal from aqueous solutions. International Journal of Engineering, Science and Technology 2010; 2 (7): 81- 103. (20) Abd-Elnaby H., Abou-Elela GM., El-Sersy NA. Cadmium resisting bacteria in Alexandria Eastern Harbor (Egypt) and optimization of cadmium bioaccumulation by Vibrio harveyi. African Journal of Biotechnology 2011; 10 (17): 3412- 23. (21) Giri S. Isolation and biochemical characterization of mercuryresistant bacteria (mrb) from soil samples [disertation]. Rourkela: National institute of Technology Rourkela, Orissa; 2011. (22) Sarin C., Sarin S. Removal of cadmium and zinc from soil using immobilized cell of biosurfactant producing bacteria. EnvironmentAsia 2010; 3 (2): 49- 53. (23) Chihching C., Yumei K., Changchieh C., Chunwei H., Chihwei Y., Weijen Y. Microbial diversity of soil bacteria in agricultural field contaminated with heavy metals. Journal of Environmental Sciences 2008; 20: 359- 63. (24) Ghosh A., Mohod AM., Paknikar KM., Jain RK. Isolation and characterization of selenite- and selenate-tolerant microorganisms from selenium-contaminated sites. World Journal of Microbiology and Biotechnology 2008; 24: 1607- 11. (25) LampisS. New insights in microbial transformation of selenium: a biotechnological perspective. [disertation]. University of Degli Studi Di Verona. 2005. (26) Sabaty M., Avazeri C., Pignol D., Vermeglio A. Characterization of the reduction of selenate and tellurite by nitrate reductases. Applied and Environmental Microbiology 2001; 67 (11): 5122- 6. (27) Siddique T., Arocena JM., Thring RW., Zhang Y. Bacterial reduction of selenium in coal mine tailings pond sediment. Journal of Environmental Quality 2007; 36: 622- 7. (28) Yilmaz EI., Ensari NY. Cadmium biosorption by Bacillus circulans strain EB1. World Journal of Microbiology & Biotechnology 2005; 21: 777- 9. (29) Amin P. Microbial adsorption and accumulation of cadmium. [disertation]. Tehran, Iran: Al-Zahra University, 2000 (30) Telly Dalir S. Screeninig, isolation and identification of a lead sorbing bacterium from industrial effluent and optimization of its biosorption conditions. [disertation]. Tehran, Iran: Al-Zahra University, 2003. (31) Andreoni V., Colombo M., Colombo A., Vecchio A., Finoli C. Cadmium and zinc removal by growing cells of Pseudomonas putida strain B14 isolated from a metal-impacted soil. Annals of Microbiology 2003; 53: 135- 48. (32) Maiers DT., Wichlacz PL., Thompson D.L., Bruhn DF. Selenate reduction by bacteria from a selenium-rich environment. Applied and Environmental Microbiology 1988; 54 (10): 2591- 3. (33) Tarangini K. Biosorption of heavy metals using individual and mixed cultures of Pseudomonas aeruginosa and Bacillus subtilis. [disertation]. Rourkela, Orissa, India: National Institute of Technology, 2009 (34) Sarret G., Avoscan L., Carrie`re M., Collins R., Geoffroy N., Carrot F., et al. Chemical forms of selenium in the metal- resistant bacterium Ralstonia metallidurans CH34 exposed to selenite and selenate. Applied and Environmental Microbiology 2005; 71 (5): 2331- 7. (35) Mortazavi S., Rezaee A., Khavanin A., Varmazyar S., Jafarzadeh M. Removal of mercuric chloride by a mercury resistant Pseudomonas putida strain. Journal of Biological Sciences 2005; 5 (3): 269- 73. (36) Junlian Q., Lei W., XiaoHua F., GuangHong Z. Comparative study on the Ni2+ biosorption capacity and properties of living and dead Pseudomonas putida cells. Iranian Journal of Chemistry & Chemical Engineering-International English Edition 2010; 28 (1): 159- 67. (37) Mane PC., Bhosle AB., Vishwakarma CV., Tupkar LG. Effect of pretreatment of algal biomass on bioadsorption of manganese. International Journal of Engineering Science and Technology 2010; 2 (12): 7550- 4.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,694 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,096 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||