پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 43 |
| تعداد شمارهها | 1,637 |
| تعداد مقالات | 13,304 |
| تعداد مشاهده مقاله | 29,858,012 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 11,940,383 |
جداسازی و شناسایی باکتری های مولد بیوپلیمر پلی هیدروکسی آلکانوآت از خاک های آلوده به نفت منطقه مسجد سلیمان و بهینه سازی شرایط تولید | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| زیست شناسی میکروبی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مقاله 12، دوره 4، شماره 13، خرداد 1394، صفحه 117-128 اصل مقاله (533.04 K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نوع مقاله: پژوهشی- فارسی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نویسندگان | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| فرشید کفیل زاده* 1؛ ارمغان پرتو2؛ حسین معتمدی3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1دانشیار زیست شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد جهرم، جهرم، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2کارشناس ارشد میکروبیولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد جهرم، جهرم، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3دانشیار میکروبیولوژی، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| چکیده | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مقدمه: پلی هیدروکسیآلکانوآت (PHA)از جمله پلیمرهای زیست تخریب پذیر است که توسط باکتریها تولید میشود و کاربرد آن بهجای پلاستیکهای پتروشیمیایی میتواند موجب کاهش آلودگی محیط زیست شود. هدف از پژوهش حاضر، جداسازی و شناسایی باکتریهای مولد PHA از ناحیه نفتی مسجدسلیمان، تعیین درصد PHA تولیدی توسط این باکتریها، تعیین شرایط بهینه دما، اسیدیته، غلظت و نوع منابع کربن و نیتروژن بر میزان سنتز PHA و امکان استفاده از پسماندهای نفتی به عنوان بستر ارزان قیمت کربن برای سنتز PHA توسط باکتریهای جداشده است. مواد و روشها: در ابتدا 9 نمونه خاک از چهار ناحیه آلوده به نفت مسجدسلیمان برداشت شد و غربالگری اولیه با استفاده از محیط MSM در دمای 28 درجه سانتیگراد انجام گرفت. جدایهها از نظر تولید PHA با استفاده از رنگ آمیزی سودان سیاه تایید و با استفاده از آزمونهای فنوتیپی و تعیین توالی 16SrRNA تعیین هویت شدند. بهینهسازی دما، اسیدیته، منابع کربن و نیتروژن برای رشد باکتریها نیز انجام شد. نتایج: در این پژوهش، 11 جدایه مولد PHA شناسایی شد که از بین آنها جدایه MIS-1 با 522/58 درصد وزن خشک سلولی بیشترین میزان PHA را تولید میکرد. این جدایه بر اساس ویژگیهای فنوتیپی و بررسی توالی 16S rRNA با 95 درصد شباهت متعلق به گونه Pseudomonasaeruginosaتشخیص داده شد. بهعلاوه نتایج آزمونهای بهینهسازی نشان داد که این جدایه در دمای 37 درجه سانتیگراد، اسیدیته 7، گلوکز به عنوان منبع کربن، سولفات آمونیوم به عنوان منبع نیتروژن و در نهایت، غلظت 10 گرم بر لیتر منبع کربن و غلظت 5/0 گرم بر لیتر منبع نیتروژن بالاترین میزان PHA را سنتز میکند. بحث و نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان میدهد که خاک های آلوده به نفت منطقه مسجدسلیمان به علت آلودگی طولانی مدت و میزان کربن بالا، زیستگاه مناسبی برای غربالگری باکتریهای مفید از جمله مولد PHA هستند. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| کلیدواژهها | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| پلی هیدروکسی آلکانوآت (PHA)؛ محیط پایه نمکی (MSM)؛ سودوموناس آئروژینوزا؛ مسجد سلیمان | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| اصل مقاله | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
مقدمه امروزه مصرف پلاستیکهای پتروشیمیایی به علت دوام طولانی مدت و اثرات مضرشان در محیط زیست سبب ایجاد نگرانیهای عمومی شدهاند. به همین علت تمایل به استفاده از مواد تجزیه پذیر زیستی برای ساخت پلاستیکهای تجزیهپذیر زیستی افزایش یافته است. از بین مواد تجزیهپذیر نامبرده پلیهیدروکسیآلکانوآت[1] در حدود 300 گونه باکتری مختلف این پلیمر تخریب پذیر زیستی و سازگار با محیط زیست با وزن مولکولی 105×2 و106×3 دالتون را تولید میکنند (3). PHA یکی از مهمترین انواع پلیمرهای زیستی است که نخستین بار در Bacillus megaterium کشف شد و تا کنون بیش از 150 جزو مونومری متفاوت از آن یافت شده است (4). میزان سنتز PHA به نوع باکتری، شرایط رشد آن، بستر مناسب، منبع کربن مناسب و نسبت بالای کربن به نیتروژن بستگی دارد. باکتریهایی که در خاک مناطق آلوده وجود دارند به علت افزایش آلودگی در این محیطها از آلایندهها به عنوان غذا بهره برده و میزان زیادی PHA تولید میکنند (3). PHA تولیدی باکتریها در صنایع، فارماکولوژی، پزشکی و تولید زیست سوختها کاربرد دارد. هزینه بالای تولید PHA که مربوط به بستر و منبع کربن آن است موجب شده که تولید PHA با پیشرفت کندی همراه باشد. بنابراین، نخستین قدم برای تولید میزان مناسب PHA استفاده از محیط کشت ارزان قیمت و فرآیندهای تخمیری مناسب است. بههمین علت از منابع ارزان قیمت کربن نظیر پسابها، روغنهای گیاهی، اسیدهای چرب، آلکانها، کربوهیدراتها و مواد زاید کشاورزی، شیره نیشکر، ملاس چغندر، زبالههای کشاورزی و صنعتی، روغنها، پسماند روغنهای سرخ کردنی و روغنهای نباتی تصفیه نشده استفاده میشود (5). منطقه مسجدسلیمان نخستین منطقه نفت خیز کشور است که با توجه به سابقه طولانی کشف و استخراج نفت از آن دارای آلودگی طولانی مدت است. بنابراین، باکتریهای ساکن این منطقه گزینههای مناسبی برای تولید PHA به نظر میرسند. هدف از پژوهش حاضر جداسازی و شناسایی باکتریهای مولد PHA از خاک منطقه نفتی مسجد سلیمان، بهینهسازی شرایط تولید بهترین جدایه و امکان استفاده از پسماندهای نفتی بهعنوان بستر ارزان قیمت کربن برای سنتز PHA توسط باکتریهای جداشده است. از سوی دیگر تاکنون پژوهشی پیرامون این موضوع بر روی خاک آلوده به نفت در مسجدسلیمان انجام نشده است.
.مواد و روشها نمونه برداری: به منظور نمونهبرداری از خاک آلوده به نفت، سه محل مربوط به چاه نفت مهار شده و یک محل در واحد بهره برداری برای نمونهبرداری به شرح زیر انتخاب شد: محل اول به نام چاه سی برنچ، شامل دو ایستگاه؛ محل دوم به نام چاه شماره 132، شامل دو ایستگاه؛ محل سوم به نام چاه شماره 127، شامل دو ایستگاه و محل چهارم به نام واحد شمارهی 9 شامل سه ایستگاه است (در مجموع 9 نمونه خاک). در تمامی ایستگاههای یاد شده نمونهبرداری از یک سانتیمتری سطح رویی خاک انجام شد و هر یک از نمونهها به شکل جداگانه در ظروف استریل مخصوص نمونهبرداری به آزمایشگاه منتقل شدند. غربالگری باکتریهای مولد PHA: برای جداسازی باکتریهای تولید کننده PHA ازمحیط پایه نمکی[2] استفاده شد (6) و به منظور تشخیص تولید PHA از رنگآمیزی سودان سیاه استفاده شد (7). تعیین میزان درصد PHA تولیدی: برای آماده کردن بیومس سلولی، ابتدا محیط کشت باکتری در دور درصد PHAتولیدی = (جرم PHA برحسب گرم × 100) / جرم بیومس بر حسب گرم شناسایی باکتریهای تولید کننده PHA: جدایههای تولید کننده PHA ابتدا بر اساس ویژگیهای فنوتیپی شامل رنگ آمیزی، آزمونهای آنزیمی و آزمونهای بیوشیمیایی در حد جنس شناسایی شد. سپس، با استفاده از روش مولکولی توسط کیت استخراج شرکت سیناژن DNA آنها استخراج و به منظور بررسی کیفیت و غلظت DNA استخراج شده، 3 میکرولیتر از ژنوم مورد نظر بر روی ژل آگاروز یک درصد با ولتاژ 85 ولت به مدت 45 دقیقه ژل الکتروفورز شد. عکس ژل پس از الکتروفورز توسط دستگاه ژل داک تهیه شد. واکنشهای PCR با استفاده از پرایمرهایFD1 و RP1 انجام شد (جدولهای 1 و 2) و با بردن بخشی از مخلوط واکنشی تکثیر شده بر روی ژل آگاروز در ولتاژ 85 ولت به مدت 45 دقیقه بررسی شد. سرانجام محصول PCR توسط شرکت تگ کوپن هاگن[3] (دانمارک) تعیین توالی شد و توالی بهدستآمده با مقایسه با دادههای موجود در بانک ژن مرکز NCBI شناسایی شد.
جدول 1- توالی پرایمرهای عمومی 16S rRNA
جدول 2- مراحل انجام PCR
.طراحی آزمایش و بهینهسازی فرآیند سنتز PHA: براساس بازده تولیدPHA، بهترین جدایه انتخاب شد و شرایط بهینه به منظور تولید PHA برای آن بررسی شد. برای این منظور شرایط بهینه رشد جدایه منتخب از نظر اسیدیته (4، 7، 10 و 11) و دمای انکوباسیون (25، 37 و 42 درجه سانتیگراد) بررسی شد (12) و منحنی رشد باکتری در این شرایط به منظور بررسی میزان سنتز PHA در فازهای مختلف رشد در مدت زمان 11 ساعت در طول موج 650 نانومتر ترسیم شد. سپس از پساب نفتی و آمونیاک به ترتیب به عنوان منابع کربن و نیتروژن استفاده شد و غلظت بهینه این ترکیب برای رشد سویه برتر بهدست آمد. بهمنظور پیبردن به غلظت بهینه منابع کربن و نیتروژن غلظتهای 9، 10 و 5/10 گرم بر لیتر گلوکز و 2/0، 5/0 و 7/0 گرم بر لیتر سولفات آمونیوم استفاده شد (13 و 14). بدین صورت که با ثابت نگه داشتن یک عامل، غلظتهای مختلف عامل دوم بررسی و سپس اثر متقابل غلظت دو منبع نیتروژن و کربن بر رشد باکتری سنجیده شد. در این شرایط رشد جدایه MIS-1 به مدت 11 ساعت بررسی شده و منحنی آن ترسیم شد. تحلیل آماری: با استفاده از آزمونهای آماری تجزیه واریانس (ANOVA) و دانکن (Duncan) اختلاف میانگینها از نظر معنادار بودن یا نبودن بررسی شد.
.نتایج جداسازی و رنگ آمیزی باکتریها: در غربالگری اولیه و کشت نمونهها در محیط پایه MSM، 16 جدایه باکتریایی رشد کرد. این جدایهها تحت رنگ آمیزی سودان سیاه قرار گرفتند و از بین آنها 11 جدایه تولید کننده PHA تشخیص داده شد. شکلهای 1 و 2 نتایج رنگآمیزی گرم و سودان سیاه جدایه MIS-1 را نشان میدهند. تعیین میزان درصد تولید PHA: درصد PHA تولید شده توسط جدایهها با روش سدیم هیپوکلریت و کلروفرم مطابق با جدول 3 تعیین شد.
شکل1- رنگ آمیزی گرم جدایهMIS-1 شکل2- رنگ آمیزی سودان سیاه جدایه MIS-1
جدول 3- میانگین PHA تولید شده (گرم/جرم بیومس) توسط جدایههای باکتریایی
با توجه به جدول بالا سویه MIS-1 با تولید PHA معادل 522/58 درصد وزن خشک سلولی بالاترین بازده تولید PHA را دارد. میانگین تولید PHA توسط این سویه اختلاف معناداری را در سطح 5 درصد آزمون دانکن با سایر سویهها نشان داد. نتایج آزمونهای فنوتیپی و بیوشیمیایی: آزمونهای فنوتیپی، معرف باکتری با کلونی شیری رنگ، سطح صاف، حاشیه کامل، محدب و گرد، کاتالاز مثبت، اکسیداز مثبت، متحرک، ایندول منفی، مانیتول منفی و اکسیداتیو بود که نشان دهنده گونهای از جنس Pseudomonasاست. نتایج آزمونهای مولکولی: نتایج تحلیل BLASTn با مقایسه توالی DNA جدایه مورد بررسی (جدول 4) با توالیهای موجود در بانک ژنی جهانی، این جدایه را با 95 درصد شباهت سویهای از گونه Pseudomonas aeruginosaتشخیص داد و سویه MIS-1نام گرفت (جدول 5). شکل 3 فرآورده 1500bp حاصل از تکثیر این ژن را نشان میدهد. منحنی رشد جدایه MIS-1 (شکل 4) در طول موج 650 نانومتر نشان داد که این باکتری با فاز تاخیری 4 ساعته شروع به رشد کرده و طی ساعت های 4 تا 8 از منحنی رشد به حد اکثر رشد خود رسیده است و سپس، تا ساعت دهم وارد فاز سکون شد و در این فاز باقی میماند. این منحنی رشد مربوط به دمای 37 درجه سانتیگراد، اسیدیته 7، 10 گرم بر لیتر گلوکز به عنوان منبع کربن و 5/0 گرم بر لیتر سولفات آمونیوم به عنوان منبع نیتروژن است که همان شرایط بهینه است.
جدول 4- توالی ژنی جدایه مورد بررسی
جدول 5- نتیجه بلاست ژنوم 16S rRNA تکثیر یافته جدایه MIS-1 پس از تعیین توالی
شکل 3- الکتروفورز محصول PCR جدایه MIS-1 1: مارکر (وزن مولکولی kb 1) 2: فرآورده حاصل از تکثیر ناحیه 16S rRNA
شکل 4- منحنی رشد جدایه MIS-1 در مدت 11 ساعت
نتایج بهینهسازی دما و اسیدیته (جدول 6) و بهعلاوه نوع منابع کربن و نیتروژن (جدول 7) و غلظت این منابع (جدولهای 8 و 9) نشان داد که Pseudomonas aeruginosaسویه MIS-1 در دمای 37 درجه سانتیگراد و اسیدیته 7، غلظت بالای منبع کربن و غلظت پایین منبع نیتروژن و استفاده از گلوکز و سولفات آمونیوم به ترتیب به عنوان منابع کربن و نیتروژن، مطابق با محیط MSM (یعنی 10 گرم بر لیتر گلوکز و 5/0 گرم بر لیتر سولفات آمونیوم)، بالاترین میزان PHA خود را که معادل 522/58 درصد وزن خشک سلولی است (نسبت به سایر متغیرها) سنتز میکند. بررسی منحنی رشد این باکتری در این دو محدوده دمایی و اسیدیته نشان داد که باکتری در شرایط یاد شده مدت زمان بیشتری در فاز ایستا در مقایسه با دمای 25 و 42 درجه سانتیگراد و اسیدیته 4 و 10 باقی ماند (شکل 5). بهعلاوه در تمام موارد یاد شده آزمون دانکن اختلاف معناداری را در سطح 5 درصد بین میانگینها نشان داد.
جدول 6- بهینهسازی اسیدیته و دما برای جدایه MIS-1 از نظر درصد تولید PHA
جدول 7- نتایج بهینهسازی منابع کربن و نیتروژن به روش تک عاملی برای سنتزPHA توسط جدایه MIS-1
جدول 8- نتایج بهینهسازی غلظت منابع کربن و نیتروژن برای سنتزPHA توسط جدایه 1MIS-
جدول 9- نتایج بهینهسازی غلظت منابع کربن و نیتروژن به روش دو عاملی برای سنتز PHA توسط جدایه MIS-1
شکل 5- منحنی رشد جدایه MIS-1 در شرایط بهینهسازی دما و اسیدیته به مدت 11 ساعت
.بحث و نتیجه گیری مسجدسلیمان واقع در شمال شرقی خوزستان، نخستین منطقه نفتی ایران است و دارای چاههای مهار شده بسیاری است. آلودگیهای نفتی بسیاری در خاک اطراف و در مجاورت این مکانها مشاهده میشود. بههمین علت در این پژوهش، از خاک چهار ناحیه آلوده به نفت مسجدسلیمان نمونهبرداری شد. در نتیجه غربالگری خاکهای آلوده به نفت منطقه مسجدسلیمان سویههای تولیدکننده PHA که تولیدکنندگان مناسبی بودند جداسازی شد. بهعلت اینکه آلودگی نفتی از مدتها قبل در این ناحیه وجود داشته و نسبت کربن به نیتروژن در خاک این منطقه افزایش بیش از حدی داشته است (6)، زمینه رشد باکتریها فراهم نشده و در نتیجه سویههای انتخاب شده توانایی استفاده از کربن و ذخیرهسازی آن به فرم PHA را دارند. مطالعات دیگر پژوهشگران نیز نشان میدهد که نواحی آلوده به نفت از مکانهای مناسبی برای کلونیزهشدن و تکثیر باکتریهای مولد PHA هستند. چی[iv] و همکاران با بررسی خاکهای آلوده نفتی حاشیه ریل راهآهن دریافتند که باکتریهای موجود در این خاکها قادر به سنتز PHA هستند و سودوموناس را در زمره این باکتریها نام بردند (15). نیرو اندا[v] نیز بستر نفتی را به عنوان بستر مناسب برای سنتز PHA توسط باکتری معرفی کردند (11). دانشی[vi] و همکاران پیبردند که باکتریCupriavidus necatorدر محیط ارزان قیمت عصاره ذرت قادر به سنتز PHA است (16). ماتسوموتو[vii] و همکاران طی بررسی توانایی تولید PHA توسط 2-4 Cupriavidus sp. USMAAدر بسترهای ارزان قیمت پی بردند این باکتری در محیط حاوی روغن نخل خرما میتواند PHA را سنتز کند (17). بهعلاوه تیرومالا و ردی[viii] طی استفاده از لجن فعال به عنوان محیط کشت ارزان قیمت نشان دادند در پژوهش جاری بر اساس رنگ آمیزی سودان سیاه و آزمون تعیین درصد PHA تولیدی توسط روش سدیم هیپوکلریت و کلروفرم، جدایه MIS-1 با تولید 522/58 درصد PHA، بالاترین درصد را در بین سایر سویهها دارا بود. چن[ix] و همکاران نیز از روش یاد شده استفاده و 32 جدایه را شناسایی کردند که قادر به سنتز PHA بودند. بالاترین میزان سنتز PHA در بین این جدایهها 63/74 درصد وزن خشک سلول بهدست آمد (19). کاست[x] با بهره گیری از لجن فعال، زبالههای تخمیری و روغنهای سرخ کردنی نشان داد که سودوموناس آئروژینوزا در این بسترها قادر است 571/53 درصد PHA سنتز کند (20). مطالعه حاضر نخستین مطالعه در منطقه آلوده به نفت مسجدسلیمان است که به جداسازی باکتریهای مولد PHA پرداخته و سودوموناس آئروژینوزا سویه MIS-1 نخستین جدایه تولیدکننده قوی PHA گزارششده از این منطقه است. سیهان و ازدمیر[xi] نشان دادند که Enterobacter aerogenes Bi 12 در بستری از فاضلاب خانگی در بازه زمانی 18 ساعت، میتواند 66/16 تا 25/96 درصد PHA را سنتز کند (21). بررسی حاضر نشان میدهد که باکتری سودوموناس آئروژینوزا قادر به سنتز PHA در خاک آلوده به نفت بوده و میتواند در خاک آلوده به نفت مسجدسلیمان تا 522/58 درصد وزن خشک خود PHA سنتز کند. وانگ و نومورا[xii] بیان کردند که Pseudomonas putida KT2442وهمچنین، aeroginosa Pseudomonas دارای واحد تنظیمی خاصی هستند که آنها را قادر به استفاده از گلیسرول به عنوان منبع کربن نموده و تا 80 درصد وزن خشک خودPHA تولید میکنند (22). منحنی رشد جدایه MIS-1 نشان داد که این جدایه سنتز PHA را در فاز لگاریتمی آغاز میکند و حداکثر فعالیت آن در فاز ایستا مشاهده میشود. این نتایج با نتایج بیشتر مطالعات مطابقت دارد. هوک[xiii] سویههای سنتزکننده PHA را جدا کرد که مشابه سویه MIS-1 در فاز ایستا حداکثر میزان PHA را سنتز میکرد (23). جیانگ[xiv] و همکاران با بررسی بر روی تولید مقادیر بالایی از PHA توسط Pseudomonas fluorescens سویه A2a5 از سوبسترای ارزان قیمت نظیر عصاره نیشکر، از دامنه دمایی 15 تا 30 درجه سانتی گراد استفاده کردند و دمای بین 20 تا25 درجه سانتیگراد را بهعنوان دمای بهینه بهکار بردند (24). وانگ و نومورا دریافتند دمای بهینه رشد برای Pseudomonas putida KT2440، 30 درجه سانتیگراد است (22). وانگ و همکاران با بررسی بر روی توانایی و میزان سنتز PHA توسط Pseudomonas putida KT2442به این نتیجه رسیدند که از بین سه دمای 25، 30 و 42 درجه سانتیگراد، این باکتری در دمای 30 درجه سانتی گراد حداکثر میزان PHA را تولید میکند و این دما را بهعنوان دمای بهینه لحاظ کردند (25). نتایج پژوهش حاضر نشان داد دما و اسیدیته دو عامل مهم و تاثیرگذار در امر سنتز PHA در سویهMIS-1 است. در بهینهسازی دما و اسیدیته، دمای 37 درجه سانتیگراد و اسیدیته 7 بهترین شرایط برای رشد جدایه منتخب تشخیص داده شد. با تغییر این دو عامل نتایجی متفاوت با نتیجه آزمایش در شرایط بهینه حاصل شد که به مراتب تولید PHA کمتر بود. برای بهینهسازی منابع کربن و نیتروژن، پساب نفتی به عنوان منبع کربن جایگزین گلوکز و آمونیاک بهعنوان منبع نیتروژن جایگزین سولفات آمونیوم در تولید PHA شد. این بررسی به صورت یک عاملی و دو عاملی انجام شد که طی آن با تغییر هریک از متغیرها میزان PHA سنتز شده سنجیده شد. نتایج نشان داد، زمانیکه از پساب نفتی به عنوان منبع کربن استفاده شد بدون تغییر در منبع نیتروژن موجود در محیط کشت حداقل نمکی، سویه MIS-1 توانست حداکثر میزان PHA را سنتز کند. هنگامیکه از آمونیاک به عنوان منبع نیتروژن استفاده شد، میزان PHA سنتز شده در این جدایه کاهش چشمگیری را نشان داد. بهعلاوه تغییر همزمان این دو منبع نیز نشان داد که گلوکز و سولفات آمونیوم منابع کربن و نیتروژن مناسب برای تولید PHA توسط این باکتری هستند. امیرلو[xv] و همکاران طی بررسی بر روی توانایی سنتز PHA توسط باکتری CupriavidusسویهUSMAA39-9 به این نتیجه رسیدند که از بین محیطهایی که بوتیرولاکتون به همراه 1و 4 بوتان دیول، اسید اولئیک به همراه 1– پنتانول، اسید اولئیک به همراه 1- پنتانول، 1 و 4 بوتان دیول به همراه 1- پنتانول هر کدام به عنوان منبع کربن استفاده کردند، بالاترین درصد PHA زمانی سنتز میشود که 1 و 4 بوتان دیول و با توجه به نتایج مطالعه حاضر میتوان بیان کرد که خاکهای آلوده به نفت به علت عدم توازن نسبت کربن به نیتروژن یک شرایط انتخابی برای غنیسازی باکتریهای مولد PHA هستند. بنابراین، پژوهش در خصوص جداسازی باکتریهای مولد PHA از این مناطق میتواند به نتایج ارزشمند و در خور توجهی بیانجامد. باکتری Pseudomonas aeruginosa MIS-1جداشدهدر این پژوهش با بازده 522/58 درصد تولید PHA توانست درحضور منابع کربن و نیتروژن ارزان قیمت و در دسترس یعنی گلوکز و سولفات آمونیوم، مقدار قابل توجهی از این پلیمر تجزیهپذیر زیستی را تولید کند. به این ترتیب میتواند موجب کاهش آلودگی محیط زیست و تبدیل آلایندههای نفتی به ترکیبات با ارزش افزوده و سازگار با محیط زیست شود. .تشکر و قدردانی از همکاریهای اجرایی و مالی معاونت محترم پژوهشی دانشگاه آزاد اسلامی واحد جهرم تشکر و قدردانی میشود. [1]- Polyhydroxyalkanoate [2]- Mineral salt medium (MSM) [3]- TAG copenhagen [iv]- Chee [v]- Nair and Anda [vi]- Daneshi [vii]- Matsumoto [viii]- Thirumala and Reddy [ix]- Chen [x]- Coast [xi]- Ceyhan and Ozdemir [xii]- Wang and Nomura [xiii]- Heok [xiv]- Jiang [xv]- Amirlu [xvi]- Zhu [xvii]- Yang [xviii]- Kim do | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مراجع | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
(1) Yang YH., Brigham CJ., Budde CF., Boccazzi P., Willis LB., Hassan MA., et al. Optimization of growth media components for polyhydroxyalkanoate (PHA) production from organic acids by Ralstonia eutropha. Applied Microbiology and Biotechnology 2010; 87 (6): 2037- 45. (2) Santhanan A., Sasidharam S. Microbial production of polyhydroxyalkanoates (PHA) from Alcaligenes app. and Pseudomonas oleovorans using different carbon sources. African Journal of Biotechnology 2010; 9 (21): 3144- 50. (3) Razzaq A., Jamil N., Naheed N., Hasnain S. Bacteria from contaminated urban and hilly areas as a source of polyhydroxyalkanoates production. African Journal of Biotechnology 2010; 9 (13): 1919- 25. (4) McCool GJ., Cannon MC. PhaC and PhaR are required for polyhydroxyalkanoic acid synthase activity in Bacillus megaterium. Journal of Bacteriology 2001; 183 (14): 4235- 43. (5) Liu HY., Hall PV., Darby J., Coats ER., Green PG., Thampson DE., et al. Production of polyhydroxyalkanoate during treatment of tomato cannery wastewater. Water Environment Research 2008; 80 (4): 367- 37. (6) Salam LB., Obayori OS., Akashoro OS., Okogie GO. Biodegradation of bonny light crude oil by bacteria isolated from contaminated soil. International Journal of Agriculture and Biology 2011; 13 (2): 245- 50. (7) Aslani MM. Staining methods in microbiology. Tehran: Noor-e- Danesh Press; 2004. (8) Salmiati UZ., Salim MR., Olsson G. Recovery of polyhydroxyalkanoates (PHAs) from mixed microbial cultures by simple digestion and saponification. In: Proceedings of the 3rd International Water Association (IWA) -ASPIRE Conference and Exhibition, Taiwan; 2009. (9) Arshad MU., Jamil N., Naheed N., Hasnain S. Analysis of bacterial strains from contaminated and non-contaminated sites for the production of biopolymers. African Journal of Biotechnology 2007; 6 (9): 1115- 21. (10) Dalton DA., Ma C., Shrestha S., Kitin P., Strauss SH. Trade-offs between biomass growth and inducible biosynthesis of polyhydroxybutyrate in transgenic poplar. Plant Biotechnology Journal 2011; 9 (7): 759- 67. (11) Nair J., Anda M. Biodegradability of “Bebak bag” An alternative to non degradable “Green bags”. Report for Eerthbags Australia Pty Ltd. 2010, 1- 19. (12) Yakimov MM., Timmis KN., Golyshin PN. Obligate oil-degrading marine bacteria. Current Opinion in Biotechnology 2007; 18 (3): 257- 66. (13) da Silva GP., Mack M., Contiero J. Glycerol: a promising and abundant carbon source for industrial microbiology. Biotechnology Advances 2009; 27 (1): 30- 9. (14) Shukla P., Patel N., Rao RM., Shukla J., Verma S., Jha S., et al. Isolation and characterization of polyhydroxyalkanoate and exopolysaccharide producing Bacillus sp. PS1 isolated from sugarcane field in Bhilai, India. Journal of Microbial and Biochemical Technology 2011; 3 (2): 33- 5. (15) Chee JY., Yoga SS., Lau NS., Ling SC., Abed RMM., Sudesh K. Bacterially produced Polyhydroxyalkanoate (PHA): converting renewable resources into bioplastics. Current Research, Technology and Education Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotechnology 2010; 2: 1395- 1404. (16) Daneshi A., Younesi H., Ghasempouri SM., Sharifzadeh M. Production of poly-3-hydroxybutyrate by Cupriavidus necator from corn syrup: statistical modeling and optimization of biomass yield and volumetric productivity. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 2010; 85 (11): 1528- 39. (17) Matsumoto K., Morimoto K., Gohda A., Shimada H., Taguchi S. Improved polyhydroxybutyrate (PHB) production in transgenic tobacco by enhancing translation efficiency of bacterial PHB biosynthetic genes. Journal of Bioscience and Bioengineering 2011: 111 (4): 485- 8 (18) Thirumala M., Reddy SV. Production of polyhydroxybutyrate using cane molasses as a sole carbon substrate by Bacillus sp. 112A. The IUP Journal of Biotechnology 2012; 6 (1): 25- 33. (19) Chen J., Zhang L., Chen J., Chen G. Biosynthesis and Characterization of Polyhydroxyalkanoate Copolyesters in Ralstonia eutropha PHB－4 Harboring a Low-Substrate-Specificity PHA Synthase PhaC2Ps from Pseudomonas stutzeri 1317. Chinese Journal of Chemical Engineering 2007; 15 (3): 391- 6. (20) Coats ER., Loge FJ., Wolcott MP., Englund K., McDonald AG. Synthesis of polyhydroxyalkanoates in municipal wastewater treatment. Water Environment Research 2007; 79 (12): 2396- 403. (21) Ceyhan N., Ozdemir G. Pol-β-yhydroxybutyrate (PHB) production from domestic wastewater using Enterobacter aerogenes 12Bi strain. African Journal of Microbiology Research 2011; 5 (6): 690- 702. (22) Wang Q., Nomura CT. Monitoring differences in gene expression levels and polyhydroxyalkanoate (PHA) production in Pseudomonas putida KT2440 grown on different carbon sources. Journal of Bioscience and Bioengineering 2010; 110 (6): 653- 59. (23) Heok YK. Biosynthesis and characterization of polyhydroxyalkanoates by a locally isolated Chromobacterium sp. USM2 [Dissertation]. Malaysia: University Sains Malaysia. ; 2009. (24) Jiang Y., Song X., Gong L., Li P., Dai C., Shao W. High poly (β-hydroxybutyrate) production by Pseudomonas fluorescens A2a5 from inexpensive substrates. Enzyme and Microbial Technology 2008; 42 (2): 167- 72 (25) Wang PP., Li XT., Chen GQ. Production and characterization of homopolymer polyhydroxyheptanoate (P3HHp) by a fadBA knockout mutant Pseudomonas putida KTOY06 derived from P. putida KT2442. Process Biochemistry 2009; 44: 106- 11 (26) Amirlu A., Syairah SN., Yahya ARM., Azizan MNM., Majid MIA. Synthesis of biodegradable polyesters by Gram negative bacterium isolated from Malaysian environment. World Journal of Microbiology and Biotechnology 2008; 24: 1327- 32. (27) Zhu C., Nomura CT., Perrotta JA., Stipanovic AJ., Nakas JP. Production and characterization of Poly-3-hydroxybutyrate from biodiesel-glycerol by Burkholderia cepacia ATCC 17759. Biotechnology Progress 2010; 26 (2): 424- 30. (28) Kim do Y., Kim HW., Chung MG., Rhee YH. Biosynthesis, modification, and biodegradation of bacterial medium-chain-length polyhydroxyalkanoates. Journal of Microbiology 2007; 45 (2): 87- 97. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,083 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 737 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||