پژوهشهای سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران)
بررسی فاکتورهای موثر بر بقا و فعالیت باکتریهای تجزیه کننده نفت در فرایند زیستپالایی
نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
دانشگاه لرستان
چکیده
مرکز انتقال نفت شهدای تنگ فنی شهرستان پلدختر یکی از مراکز مهم انتقال نفت است که فرسودگی خطوط انتقالی سبب آلودگی خاک و آب این منطقه شده است. با توجه به ضرورت تحقیقات جهت زیست پالایی در این منطقه، گونههای باکتریایی از نواحی آلوده جداسازی و شناسایی شدند. هدف از این پژوهش بررسی فاکتورهای موثر بر بقا و برازش باکتری های تجزیه کننده نفت است.در این پژوهش از باکتریهای Pseudomonas aeruginosa، Acinetobacter junii، Acinetobacter baumannii، Delftia tsuruhatensis، Sphingobacterium multivorum،Stenotrophomonas acidaminiphila و Comamonas koreensis جداسازی شده از خاک و آب آلوده به نفت منطقه پلدختر استفاده گردید. ابتدا حداقل غلظت بازدارندگی و کشندگی نفت بر این باکتریها به روش ماکرودیلوشن بر حسب میکرولیتر بر میلی لیتر نفت سفید تعیین گردید. سپس گونههای باکتری از نظر فاکتورهای توانایی تشکیل ساختارهای بیوفیلم، تولید سیدروفور، توانایی انحلال فسفات و تولید ایندول استیک اسید مورد مقایسه و بررسی قرار گرفتند. گونههای Pseudomonas aeruginosa و Comamonas koreensis به ترتیب بیشترین و کمترین میزان تحمل به نفت را نشان دادند. همچنین گونه Pseudomonas aeruginosa بیشترین توانایی را در تولید سیدروفور و تشکیل ساختار بیوفیلم باکتریایی را نشان داد. در آزمون انحلال فسفات گونه های Acinetobacter junii و Acinetobacter baumannii بیشترین توانایی در انحلال فسفات را دارا بودند. همچنین گونه Sphingobacterium multivorum بیشترین میزان ایندول استیک اسید را تولید نمود. با توجه به توانایی این گونههای باکتریایی در تحمل آلودگیهای نفتی و دارا بودن فاکتورهای تقویت کننده گی رشد گیاه میتوان آنها را به عنوان گزینه ای مناسب برای استفاده در پدیده زیست پالایی خاکهای آلوده پیشنهاد کرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Evaluation of Effective Factors on Survival and Activity of Petroleum Degradation Bacteria in Bioremediation Process
نویسندگان [English]
- soma narimani
- eydi bazgir
- hossein mirzaei najafgholi
lorestan university
چکیده [English]
Tang Fany petroleum Pumping Station (TFOPS) of Poldokhtar is an important and the old point of oil transition. The soil and water around this site is petroleum polluted due leakage of petroleum. The purpose of this study was to evaluate effective factors for survival and fitness of the petroleum degrading bacteria. The following bacterial species were isolated and identified from petroleum polluted soil and water in TFOPS region: Pseudomoas aeruginosa, Acinetobacter junii, Acinetobacter buumanii, Delftia tsuruhatensis, Comamonas Koreensis, Sphinobacterium multivorum and Stenotrophomonas acidaminiphila. The MIC and MBC were determined relative to oil whit the macrodilution method. The bacterial species Compared and evaluated on the factors ability to form a bacterial biofilm, siderophore production, indole acetic acid and dissolve phosphate. Two species namely P. aeruginosa and C. koreensis showed the highest and the least petroleum concentration tolerance, respectively. The two species also have the highest and the least biofilm production ability, respectively. Acinetobacter junii and A. baumannii in the test of dissolution of phosphate, most were able to dissolve phosphate. Sphingobacterium multivorum highest produced indole acetic acid. Due to the ability of the bacterial species to tolerate oil pollution and factors to promote plant growth, it can be suggested as alternative for application in the Bioremediation of contaminated soil events.
کلیدواژه‌ها [English]
- Pollution Petroleum
- Bacteria
- Bioremediation
- Biofilm
- Indole Acetic Acid
بررسی فاکتورهای مؤثر بر بقاء و فعالیت باکتریهای تجزیه کننده نفت در فرآیند زیستپالایی
سوما نریمانی، عیدی بازگیر* و حسین میرزایی نجفقلی
لرستان، دانشگاه لرستان، دانشکده کشاورزی، گروه گیاهپزشکی
تاریخ دریافت: 18/4/94 تاریخ پذیرش: 25/11/94
چکیده
مرکز انتقال نفت شهدای تنگ فنی شهرستان پلدختر یکی از مراکز مهم انتقال نفت است که فرسودگی خطوط انتقالی سبب آلودگی خاک و آب این منطقه شده است. با توجه به ضرورت تحقیقات جهت زیستپالایی در این منطقه، گونههای باکتریایی از نواحی آلوده جداسازی و شناسایی شدند. هدف از این پژوهش بررسی فاکتورهای مؤثر بر بقاء و برازش باکتریهای تجزیه کننده نفت است. در این پژوهش از باکتریهای Pseudomonas aeruginosa، Acinetobacter junii، Acinetobacter baumannii،Delftia tsuruhatensis،Sphingobacterium multivorum،Stenotrophomonas acidaminiphila وComamonas koreensisجداسازی شده از خاک و آب آلوده به نفت منطقه پلدختر استفاده گردید. ابتدا حداقل غلظت بازدارندگی و کشندگی نفت بر این باکتریها به روش ماکرودیلوشن بر حسب میکرولیتر بر میلی لیتر نفت سفید تعیین گردید. سپس گونههای باکتری از نظر فاکتورهای توانایی تشکیل ساختارهای بیوفیلم، تولید سیدروفور، توانایی انحلال فسفات و تولید ایندول استیک اسید مورد مقایسه و بررسی قرار گرفتند. گونههایPseudomonas aeruginosa و Comamonas koreensis به ترتیب بیشترین و کمترین میزان تحمل به نفت را نشان دادند. همچنین گونه Pseudomonas aeruginosa بیشترین توانایی را در تولید سیدروفور و تشکیل ساختار بیوفیلم باکتریایی را نشان داد. در آزمون انحلال فسفات گونههای Acinetobacter junii و Acinetobacter baumannii بیشترین توانایی در انحلال فسفات را دارا بودند. همچنین گونه Sphingobacterium multivorum بیشترین میزان ایندول استیک اسید را تولید نمود.با توجه به توانایی این گونههای باکتریایی در تحمل آلودگیهای نفتی و دارا بودن فاکتورهای تقویتکنندگی رشد گیاه میتوان آنها را به عنوان گزینهای مناسب برای استفاده در پدیده زیستپالایی خاکهای آلوده پیشنهاد کرد.
واژه های کلیدی: آلودگی نفتی، باکتری، زیست پالایی، بیوفیلم ، ایندول استیک اسید.
* نویسنده مسئول، تلفن: 09167425869، پست الکترونیکی: Mirzaeih89@gmail.com
مقدمه
فرآورده‌های نفتی یکی از پرمصرف‌ترین مواد شیمیایی در دنیای امروز هستند و به عنوان تهدیدی جدی برای محیط زیست محسوب میگردند. این مواد در حین تولید، انتقال، استفاده نامناسب و نشت، سبب آلودگی خاک می‌شوند (37). از بین ترکیبات نفتی، هیدروکربنهای آروماتیک چند حلقهای (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) به علت پایداری بالا در محیط و اثرات مضری که بر سلامت انسان دارند، مورد توجه می‌باشند. هیدروکرینهای آروماتیک چند حلقهای گروه بزرگی از ترکیبات آلی با دو یا چند حلقه آروماتیک هستند. این ترکیبات نسبتاً خنثی با حلالیت کم در آب، چربی دوست و بسیاری از آنها در فشار کم بخار می‌شوند (23). این ترکیبات حاصلخیزی، نفوذپذیری، ظرفیت نگهداری آب و ظرفیت اتصال خاک را کاهش میدهند، به طوری که امکان دارد خاک غیرقابل استفاده شود (6 و 19).
روشهای متعدد فیزیکی، شیمیایی، زیستی و گیاه پالایی(Phytoremediation) برای اصلاح خاکهای آلوده وجود دارد، اما با توجه به هزینه بالا و عوارض جانبی روشهای فیزیکی- شیمیایی، استفاده از روشهای زیستی در اولویت قرار گرفته است (31). در طول چند دهه گذشته، تجزیه زیستی آلایندههای (Bioremediation) خاکهای آلوده به عنوان یک موضوع مهم در پژوهشهای زیست محیطی مطرح بوده و بسیاری از راهکارهای تجزیه زیستی، برای کاهش آلودگی این خاکها بهبود یافته اند (37). فناوری زیست پالایی بر پایه استفاده از ریزجانداران طبیعی موجود و یا ریزجانداران ایجاد شده به وسیله مهندسی ژنتیک به منظور احیای مجدد مکانهای آلوده و حفاظت از محیط زیست استوار است. کاربرد موفق تجزیه زیستی، وابسته به شناسایی و جداسازی سویه‌های میکروبی مناسب است که توانایی تجزیه آلایندهها را دارند (24).
ناحیه ریزوسفر، زیستگاه بسیار کوچک و پویایی را برای ریزجانداران خاک فراهم می‌آورد که در آن، ریزجانداران مرتبط با ریشه گیاه، اجتماعی منحصر به فرد با پتانسیل قابل ملاحظه برای سم‌زدایی از ترکیبات زائد سمی را تشکیل میدهند. برخی از باکتریهای افزایش دهنده رشد گیاه، دارای توانایی فوق‌العاده‌ای جهت بهبود رشد گیاه میزبان از طریق مکانیسمهای مختلف مانند تولید سیدروفور، ایندول استیک اسید و انحلال فسفات می‌باشند. همچنین این باکتریها برای کاهش آلایندههای خاک و معدنی کردن ترکیبات آلی مورد استفاده قرار میگیرند (20 و 22). اسیتکن (Esitken) و همکاران (15) در سال 2009 نقش هورمونهای گیاهی را در واکنش گیاهان نسبت به تنشهای زیستی و غیرزیستی نشان دادهاند.
با توجه به پژوهشهای انجام شده سویه‌های باکتریایی متعلق به جنسهای Pseudomonas، Bacillus، Rhizobium، Agrobacterium، Microccocus، Flavobacterium، Erwinia، Burkholderia، Achromobacter، Erobacterو Delftiaتوانایی انحلال فسفات را دارند (22).
در این پژوهش از باکتریهای Pseudomonas aeruginosa، Acinetobacter junii، Acinetobacter baumannii، Delftia tsuruhatensis، Sphingobacterium multivorum، Stenotrophomonas acidaminiphila وComamonas koreensis جداسازی شده از خاک و آب آلوده به نفت منطقه تنگ فنی پلدختر استفاده گردید (5). هدف از این مطالعه تعیین حداقل غلظت بازدارنده و کشنده نفت از رشد گونههای باکتریایی و بررسی فاکتورهای مؤثر بر بقاء و فعالیت این باکتریها مانند تشکیل بیوفیلم، انحلال فسفات، سیدروفور و تولید ایندول استیک اسید به عنوان تجزیهکنندگان نفت و افزایش دهنده رشد گیاه میباشد.
مواد و روشها
تعیین حداقل غلظت بازدارنده و کشنده نفت بر رشد گونههای باکتریایی: به منظور تعیین حداقل غلظت بازدارنده و کشنده نفت (Minimum Inhibitory Concentration) از رشد گونههای باکتریایی از محیطکشت NB (Nutrient Broth) حاوی رقتهای 200، 300، 400، 425، 450، 475، 500، 525، 550، 575 و 600 میکرولیتر بر میلیلیتر نفت سفید استفاده شد. ابتدا جمعیت CFU/ml 108 گونههای باکتریایی تهیه و مقدار 25 میکرولیتر به درون میکروتیوبهای 2 میلیلیتری حاوی 975 میکرولیتر از رقتهای ذکر شده، اضافه گردید. میکروتیوبها به مدت 48 ساعت بر روی شیکر انکوباتور با سرعت 170 دور بر دقیقه در دمای 28 درجه سانتی گراد نگهداری شدند. سپس با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر جذب نوری نمونهها در طول موج 600 نانومتر اندازهگیری شد. همچنین میزان 50 میکرولیتر از هر نمونه درون پتری NA کشت و به مدت 24 ساعت در دمای 28 درجه درون انکوباتور نگهداری شدند. حداقل غلظت کشنده (minimum bactericidal concentration) براساس عدم رشد بر روی محیطکشت NA تعیین گردید (14و 25).
بررسی توانایی گونههای باکتریایی در تشکیل بیوفیلم: جهت بررسی کمی و کیفی تشکیل بیوفیلم از روش میکروپلیت الیزا استفاده گردید. ابتدا از کشت 24 ساعته گونههای باکتریایی، جمعیت CFU/ml 1010 تهیه گردید. میزان 100 میکرولیتر از محیطکشت Luria Bertani broth (merck) درون چاهکهای پلیت الیزا ریخته شد، سپس میزان 10 میکرولیتر از سوسپانسیون گونههای باکتریایی به درون هر چاهک حاوی محیط کشت اضافه و به مدت 24 ساعت و 50 دور در دقیقه روی شیکر قرار داده شد. بعد از 24 ساعت، پلیت با آب مقطر سترون شست و شو داده شد. بعد از خشک شدن چاهکهای پلیت، میزان 125 میکرولیتر محلول کریستال ویوله 1 درصد به هر کدام از چاهکها اضافه و به مدت 15-10 دقیقه انکوبه شد. بعد از انکوباسیون، مجدداً پلیت با آب مقطر سترون شست و شو داده شد. سپس توسط میکروسکوپ نوری تشکیل ساختارهای بیوفیلم از لحاظ کیفی بررسی شد. همچنین برای سنجش نیمه کمی بیوفیلم 125 میکرولیتر از محلول اسید استیک 30 درصد به هر کدام از چاهکها اضافه و به مدت 15-10 دقیقه انکوبه شد. در نهایت جذب نوری هر چاهک با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 550 نانومتر اندازهگیری شد. نتایج سنجش نیمه کمی توسط نرم افزار ver.9.2 SAS مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت (16).
بررسی میزان انحلال فسفات توسط جدایههای باکتریایی: به منظور بررسی کیفی انحلال فسفات توسط گونههای باکتریایی از محیطکشت اسپربر_آگار (Sperber Agar merck) استفاده گردید. ابتدا گونههای باکتریایی به صورت نقطهای در مرکز تشتکهای پتری حاوی محیطکشت اسپربر_آگار کشت گردید و به مدت هفت روز در دمای 28 درجه سانتی گراد درون انکوباتور نگهداری شد. ایجاد هاله شفاف اطراف پرگنه باکتری نمایانگر فعالیت حل کنندگی فسفات معدنی میباشد. همچنین به منظور تخمین کمی توانایی انحلال فسفات توسط جدایهها، از محیطکشت اسپربر مایع استفاده شد. ابتدا سوسپانسیون CFU/ml 109 از گونههای دارای توانایی انحلال فسفات تهیه شد و میزان 50 میکرولیتر سوسپانسیون از هر جدایه باکتری به 25 میلیلیتر محیطکشت اسپربر مایع اضافه و به مدت 5 روز روی شیکر با سرعت 170 دور در دقیقه و دمای 28 درجهسانتی گراد نگهداری شد. سپس با استفاده از سانتریفیوژ به مدت 10 دقیقه با سرعت 10000 دور در دقیقه سلولهای باکتری رسوب داده شد و یک میلیلیتر از محلول رویی با سه میلیلیتر آب مقطر و یک میلیلیتر معرف آمونیوم مولیبدات- وانادات مخلوط گردید. پس از 20 دقیقه، شدت جذب نوری هر نمونه با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتر در طول موج 430 نانومتر قرائت شد و مقدار فسفر محلول در محیط کشت در مقایسه با منحنی استاندارد محاسبه شد (34). محلولهای استاندارد فسفر در غلظتهای 05/0، 1/0، 15/0، 2/0، 25/0، 3/0، 35/0 و 4/0 میلی گرم بر لیتر تهیه شده و با استفاده از معادله
(y= 52.955x + 0.0181) غلظت فسفر مشخص گردید.
بررسی تولید سیدروفور توسط باکتریها: به منظور ارزیابی کیفی تولید سیدروفور توسط گونههای باکتریایی از آزمون کروم آزورول- سولفونات (CAS) آگار استفاده شد (33). پس از تهیه محیط کشت، 20 میکرولیتر از سوسپانسیون CFU /ml 108 هر باکتری به روش قطره‌گذاری در مرکز تشتک پتری قرار داده شد و سپس تشتکهای پتری به مدت 5 روز و دمای 28 درجه سانتی گراد انکوبه شدند. تغییر رنگ محیط کشت از آبی تیره به نارنجی روشن (زرد)، نشان‌دهنده تولید سیدروفور توسط گونههای باکتریایی بود. همچنین به منظور مقایسه میزان تولید سیدروفور توسط گونههای باکتریایی از آزمون CAS شاتل (CAS-Shuttle) استفاده شد. سپس مقدار ضریب جذب هر گونه باکتریایی در طول موج 630 نانومتر تعیین گردید (9).
بررسی تولید ایندول استیک اسید (IAA) توسط باکتریها: بررسی تولید ایندول استیک اسید توسط گونههای باکتریایی، بر اساس روش گلیک‌من و دساکس (1995) تعیین گردید. 5 میلیلیتر از سوسپانسیون CFU/ml 108 از گونههای باکتری به محیط کشت دورکین و فاستر (DF) حاوی 200 میلیگرم بر لیتر ال-تریپتوفان (L-Tryptophan) تلقیح گردید. بعد از رسوب سلولهای باکتریایی توسط دستگاه سانتریفیوژ به مدت 15 دقیقه و با سرعت 11000 دور بر دقیقه، مقدار یک میلی لیتر از مایع رویی به دو میلیلیتر از معرف سالکووسکی اضافه و ورتکس گردید (12). گسترش رنگ صورتی بعد از 25 دقیقه نشان‌دهنده تولید IAA توسط گونههای باکتریایی بود (32). میزان تولید IAA توسط هر جدایه باکتری از طریق اندازهگیری میزان جذب محلول در طول موج 535 نانومتر و مقایسه با منحنی استاندارد محاسبه شد (12). محلولهای استاندارد IAA در غلظتهایppm 5، 10، 15، 20 و 30 تهیه شده و با استفاده از معادله این منحنی (y = 34.18x + 0.53) غلظت IAA در نمونه‌های مجهول محاسبه شد. قابل ذکر است که برای تهیه محلولهای استاندارد IAA به جای آب مقطر از محیط کشت دورکین و فاستر (DF) و 200 میلیگرم بر میلیلیتر ال-تریپتوفان استفاده گردید تا ماده زمینه‌ای در نمونه‌های استاندارد و نمونه‌های باکتریایی یکسان باشد (35).
طرح آزمایشی و تحلیل نتایج: تمامی آزمایشها در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در هر تیمار انجام گرفت. تجزیه و تحلیل دادهها با استفاده از نرمافزار SAS صورت پذیرفت. میانگینها بر پایه آزمون LSD در سطح احتمال یک درصد مورد مقایسه قرار گرفت.
نتایج
در این پژوهش از باکتریهای جدا شده از منطقه آلوده به نفت پلدختر استفاده شد و جدایههای باکتریایی از نظر تشکیل ساختارهای بیوفیلم، میزان تولید سیدرفور، ایندول استیک اسید و انحلال فسفات مورد بررسی قرار گرفتند. بافت خاک منطقه از نوع لومیشنی و میزان ماده آلی آن 1.443 درصد محاسبه گردید.
حداقل غلظت بازدارنده و کشنده نفت بر گونههای باکتری: با مقایسه میانگینها در بین گونههای مورد استفاده، گونه Pseudomonas aeruginosa بیشترین میزان تحمل به ترکیبات نفتی را را دارا بود و گونه Comamonas koreensis کمترین میزان تحمل به ترکیبات نفتی را نشان داد. سایر نتایج حداقل غلظت بازدارنده و کشنده نفت در جدول 1 نشان داده شده است.
|
جدول 1- نتایج حداقل غلظت بازدارندگی و کشندگی نفت از رشد گونههای باکتری |
||
|
گونههای باکتریایی |
حداقل غلظت بازدارندگی (میکرولیتر بر میلی لیتر) |
حداقل غلظت کشندگی (میکرولیتر بر میلی لیتر) |
|
Pseudomonas aeruginosa |
575 |
600 |
|
Sphingobacterium multivorum |
400 |
425 |
|
Stenotrophomonas acidaminiphila |
400 |
450 |
|
Comamonas koreensis |
400 |
475 |
|
Delftia tsuruhatensis |
550 |
575 |
|
Acinetobacter baumannii |
500 |
525 |
|
Acinetobacter junii |
550 |
575 |
بررسی توانایی جدایههای باکتریایی در تشکیل بیوفیلم: با مقایسه میانگینها در بین گونههای مورد استفاده، گونه Pseudomonas aeruginosa بیشترین میزان توانایی تشکیل بیوفیلم را دارا بود و گونه Comamonas koreensis کمترین میزان تشکیل بیوفیلم را نشان داد. سایر نتایج توانایی تشکیل بیوفیلم توسط گونههای باکتریایی در نمودار 1 نشان داده شده است.
نمودار 1- مقایسه توانایی گونههای باکتریایی در تشکیل ساختارهای بیوفیلم باکتریایی ( طول موج 550 نانومتر)
بررسی میزان انحلال فسفات توسط جدایههای باکتریایی: ظهور هاله شفاف اطراف کلنی باکتری در محیطکشت حاوی فسفات معدنی نمایانگر توانایی انحلال فسفات است. باکتریهای Pseudomonas aeruginosa، Acinetobacter junii، Acinetobacter baumannii،Delftia tsuruhatensis، ،Stenotrophomonas acidaminiphila توانایی انحلال فسفات را دارا بودند (نمودار 2). همچنین گونههای Acinetobacter junii، Acinetobacter baumannii به ترتیب با تولید 3/374 و 8/369 میکروگرم بر میلیلیتر فسفات توانایی بیشتری در انحلال فسفات داشتند.
بررسی میزان تولید سیدروفور توسط جدایههای باکتریایی: گونههای Pseudomonas aeruginosa، Acinetobacter junii و Delftia tsuruhatensis توانایی
تولید سیدروفور را دارا بودند.
نمودار 2- مقایسه توانایی گونههای باکتریایی در انحلال فسفات (میکروگرم بر میلیلیتر)
گونههای Pseudomonas aeruginosa و Delftia tsuruhatensis به ترتیب بیشترین و کمترین میزان تولید سیدروفور را از خود نشان دادند (نمودار 3).
نمودار 3- مقایسه تولید سیدروفور توسط گونههای باکتریایی در طول موج 630 نانومتر
بررسی میزان تولید ایندول استیک اسید: تمامی گونههای باکتریایی توانایی تولید میزان ایندول استیک اسید را داشتند (نمودار 4). گونههای باکتری Sphingobacterium multivorum و Comamonas koreensis به ترتیب با مقدار میانگین 09/3 و 74/0 میلیگرم بر لیتر بیشترین و کمترین میزان ایندول استیک اسید را تولید کردند.
بحث
در این پژوهش از باکتریهای جداسازی شده از مناطق نفتی
پلدختر استفاده گردید (5).
نمودار 4- مقایسه توانایی گونههای باکتریایی در تولید ایندول استیک اسید (میلیگرم بر لیتر)
فاکتورهای حداقل غلظت بازدارنده و کشنده، میزان توانایی گونه ها در تشکیل بیوفیلم، تولید ایندول استیک اسید، انحلال فسفات و تولید سیدرفور مورد بررسی قرار گرفت. که گونه Pseudomonas aeruginosa بیشترین توانایی در تشکیل بیوفیلم و تولید سیدروفور را دارا بود. همچنین تمامی گونه ها توانایی تولید ایندول استیک اسید را دار بودند.
پیشرفت سریع تکنولوژی در مواردی سبب آلودگی منابع طبیعی و محیط زیست گردیده است. خاک به عنوان یکی از اجزای مهم محیط زیست، دریافت کننده آلایندههای مختلف مانند هیدروکربنهای نفتی، پسماند‌های صنعتی و کشاورزی است. با وجود انعطاف پذیری ذاتی، به علت استفاده و مدیریت نادرست، خاک مستعد تخریب و کاهش کیفیت است. در نتیجه آلودگیهای خاک به عنوان یک مانع عمده در توسعه پایدار مطرح است (30). از مهم‌ترین اثرات مضر این ترکیبات در خاک میتوان به کاهش حاصلخیزی خاک، ظرفیت نگهداری آب، نفوذپذیری و ظرفیت اتصال خاک اشاره کرد (6). در طول چند دهه گذشته، زیست پالایی خاکهای آلوده یک موضوع مهم در پژوهشهای زیستمحیطی میباشد (37). برای تاثیر این فرآیند، میکروارگانیسم‌ها از جمله باکتریها از طریق سیستم آنزیمی آلایندهها را به محصولات بی ضرر تبدیل میکنند (26 و 30).
در بررسی حداقل غلظت بازدارنده و کشنده نفت بر علیه باکتریهای، گونه Pseudomonas aeruginosa بیشترین میزان تحمل به ترکیبات نفتی را دارا بود. در این پژوهش گونه Pseudomonas aeruginosa بیشترین تحمل و راندمان حذف نفت را از خود نشان داد، که با پژوهش محسن زاده و همکاران (1391) مطابقت داشت (4). با مقایسه میانگینها در بین گونههای مورد استفاده، گونه Pseudomonas aeruginosaبیشترین میزان توانایی تشکیل بیوفیلم را دارا بود. بیوفیلم در باکتریهای تجزیهکننده نفت به عنوان یک سد فیزیکی برای جلوگیری از ورود هیدروکربنهای آروماتیک چند حلقهای به درون غشاء عمل میکند (36). همچنین ساختارهای بیوفیلم باکتریایی سبب مقاومت در برابر مواد مضر مانند ترکیبات فنولی میشود و پس از گذشت مدت زمانی باکتری توانایی مصرف و تجزیه آنها را پیدا میکند(3). بنابراین بالا بودن قابلیت تشکیل بیوفیلم توسط گونههای Delftia tsuruhatensis و Pseudomonas aeruginosa میتواند سبب سهولت استقرار این گونهها در محیطهای تحت تنش شود.
از دیگر فاکتورهایی که سبب بهبود رشد و استقرار بهتر گیاهان در محیطهای آلوده به تنش میشود، قابلیت تولید سیدروفور توسط گونههای باکتریایی کلونیزه کننده ریشه میباشد. تولید سیدروفور توسط گونههای باکتریایی Pseudomonas aeruginosa، Acinetobacter junii و Delftia tsuruhatensis توسط محقیقن مختلف مانند بوپاتی (Boopathi)و راوو، بویسن (Buysens) و همکاران، دوغاری (Doughari) و همکاران، هان (Han) و همکاران، طهماسبی و همکاران و صغیرخان (Saghir Khan) و همکاران گزارش شده است (1، 8، 10، 13 و 21). باکتریها به منظور تأمین آهن مورد نیاز خود، در شرایط کمبود آهن سیدروفور تولید میکنند (2). همچنین باکتریها محرک رشد گیاه برای کاهش سمیت آلایندهها در گیاهان، با تولید سیدروفور آهن را در اختیار گیاه قرار میدهند (11 و 18).
همه باکتریها قابلیت تولید ایندول استیک اسید را دارا بودند. در پژوهش حاضر نیز تمامی گونه های باکتریایی مورد استفاده توانایی تولید ایندول استیک اسید را دارا بودند. ایندول استیک اسید، وظایف متنوعی را در رشد و نمو گیاهان بر عهده دارد و در شکل‌دهی به ساختمان ریشه گیاه، تمایز بافتهای آوندی، تنظیم نمو ریشه‌های جانبی، قرارگیری قطبی تارهای کشنده و جاذبه‌گرایی ریشه نقش دارد (7). همچنین IAA به عنوان یک مولکول سیگنال در باکتریها عمل میکند و به طور مستقیم بر فیزیولوژی باکتریها تأثیرگذار است (29). بر اساس برآوردهای صورت گرفته حدود 80 درصد از باکتریهای خاک از توانایی ترشح هورمون گیاهی ایندول-3-استیک اسید برخوردار هستند (27 و 28). برخی از ریزوباکتریهای محرک رشد گیاه به واسطه سنتز هورمون گیاهی ایندول استیک اسید قادرند از طریق تحریک تقسیم سلولی و طویل شدن سلولها، سبب ارتقای رشد ریشه گیاه تحت شرایط تنش‌زا گردند (17).
نتیجهگیری
باکتریهای مورد استفاده در این پژوهش تواناییهای مختلفی مانند توانایی ایجاد ساختارهای بیوفیلم باکتریایی و تولید سیدروفور برای افزایش بقاء و فعالیت در شرایط تنش را از خود نشان دادند. در بین گونههای باکتریایی، گونه Pseudomonas aeruginosa بیشترین توانایی در تولید سیدروفور و تشکیل بیوفیلم از خود نشان داد. همچنین با توجه به توانایی بالای گونههای مورد استفاده در انحلال فسفات و تولید ایندول استیک اسید میتوان این گونهها را به عنوان ارتقاء دهندگان رشد و سازگاری گیاهان در شرایط تنش معرفی نمود.
تشکر و قدردانی
نویسندگان مقاله از دانشگاه لرستان به دلیل فراهم نمودن امکانات و تجهیزات کمال تشکر و قدردانی را دارند.
', './data/cell/coversheet/171501504053.jpg'))
دوره 30، شماره 1
خرداد 1396صفحه 91-99
- تاریخ دریافت: 18 تیر 1394
- تاریخ بازنگری: 27 دی 1394
- تاریخ پذیرش: 25 بهمن 1394