مقاله رایگان درمورد مطالعات میدانی و تکنولوژی

Oxidation
Widget not in any sidebars

Consortium of sulfur oxidizing bacteria
Increased bioavailability of Cu
Reduction
Cellulosimicrobium cellulans KUCr3
Reduced the mobile and toxic Cr(VI)to nontoxicand immobile Cr(III) anddecreased Cr uptake by chilli plants
Reduction
Stenotrophomonas maltophilia
Reduced soluble and harmful Se(IV) toinsoluble and unavailable Se(0) and therebydecreased the plantse uptak
قارچهای میکوریز نیز میتوانند به عنوان یک فیلتراسیون در انتقال فلزات سنگین از ریشه به ساقه عمل کنند. آزمایش نهال کاج نشان داد که تلقیح اسکلرودرماسیترینوم، آمانیتاموسکاری و لاکتاریوسرافوس باعث کاهش انتقال روی، کادمیوم و سرب از ریشه به ساقه شده است که این اثر به افزایش جذب فلز توسط اجزای بیرونی و درونی میسیلیوم نسبت داده شده است. ترکیبات دیوارهسلولی قارچ مثل : (کیتین و ترکیبات داخلسلولی مثل : متالوتیونی و موادمغذیآمورفیک) ممکن است در تجمع و جذب فلزات در ریشه گیاه نقش داشته باشند. علاوه بر این باکتریهای مهندسی ژنتیک شده با ژن کدکننده آنزیمهای تخریب کننده آلایندهها بهتر میتوانند برای تجزیه خاک استفاده شود. که برای اولین بار تلقیح سودوموناسپوتیدا سویه W619 در درخت صنوبر در حال رشد در تریکلرواتیلن توسط وینز و همکارانش انجام شده که این تلقیح باعث کاهش 90%. تری کلرواتیلن بهصورت تبخیر و تعرق در شرایط مزرعه شده است(Weyens et al ;2010). وینز و همکارانش در سال 2007، انحلال سرب و روی با تلقیح سه سویه باسیلوس مقاوم به فلز (psB10,psB7,psB10) نشان دادهاند که باسیلوس گونه psB1 فسفات را به مقدار زیاد از طریق کاهش PH حل کرده و قادر به تجمع مقدار زیادی سرب و روی است و تلقیح باسیلوسسپاسیا سویه M1468 باعث کاهش نیکل و TCE شده که این عمل با افزایش 30% بیومس ریشه و کاهش 50% فعالیت آنزیمی آنتیاکسیدان در ریشه منعکس شده است(Weyens et al ;2010) و کانگ در سال 2012 گزارش کرد که گونه انتروباکتر اندوفیت جدا شده از صنوبر تحمل بالاتری نسبت به TCE تا 3/55 میکرومولار از خود نشان داده است.(Kang et al ;2012) در همان زمان چن و کوورکرس نشان دادند که اندوفیت قابل کشت در گیاهان آبزی پتانسیل لازم را برای افزایش فیتوبیورمیدیشن در محل دارد، که قبلا در سال 2004 کوورکرس و وانآکن نشان داده بودند که باکتری اندوفیت متیلوباکتریوم پاپولوم سویه Bj001 جدا شده از درخت صنوبر توانایی تخریب ترکیباتی مانند : TNT، HMX RDX دارند .(Coworkers, Van Aken ;2004) وینز و همکارانش در مطالعات بعدی در سال 2010 از اندوفیتهای مهندسی شده برای بهبود فیتوبیورمیدیشن محیط آلوده شده، توسط آلایندههای آلی و فلزات سمی استفاده کردند(Weyens et al ;2010) و همچنین جرمیدین و کولاگوس در سال 2009 توضیح دادند که تلقیح باکتری اندوفیت مهندسی شده در گیاه نخود، توانایی تخریب 2،4-دی کلروفنوکسیاستیکاسید را دارد(Germaine and Colleagues ;2009) و باکتری سودوموناسپوتیدا سویهی PCL 1444 با استفاده از ترشحات ریشه، نفتالین را تخریب میکند و از کشتهشدن بذر توسط نفتالین جلوگیری میکند و اجازه میدهد که گیاه به طور طبیعی رشد کند (Jha et al ; 2013). به طور مشابه سودوموناسپوتیدا سویهW619 با تبخیر و تعرق کلرواتیلن، میزان کلرواتیلن را تا 90% کاهش داده است(DeBashan et al ;2012) و همچنین جرمین در سال 2009 نشان داد که تلقیح سودوموناسپوتیدا سویهVM1441 ظرفیتی بالاتر از 40% برای تخریب 2،4-دیکلروفنوکسیاستیکاسید در خاک دارد(Germaine et al ;2009).اندوفیت برخلدریاسپاسیا مهندسی ژنتیک شده نیز علاوه بر بهبود فیتوبیورمیدیشن باعث بهبود تحمل گیاه به تولوئن میشود(Mohanta et al ;2010).
هچنین امروزه با کمک مهندسی ژنتیک توانستهاند که چندین پلاسمید را در درون باکتریها به خصوص جنس سودوموناس قرار داده تا بتوانند چندین مشتق نفتی را به طور همزمان تجزیه کنند، که این کار توسط محققان کانادایی صورت گرفته که توانستهاند 4 پلاسمید(ppk2033,phg-2,pkt30) را در سودوموناسپوتیدا قرار داده که باعث شده، به طور همزمان نفتالین، پارافین، بنزن و آسفالتن تجزیه شود.(Kumar et al ; 2011) راه حل دیگر برای تخریب آلایندهها استفاده از ترشحات گیاه برای ترویج باکتریهای تخریبکننده است که بعضی از گیاهان میتوانید مکملهای ساختاریPAHs مانند: فنلها را آزاد کنند که رشد میکروارگانیسمهای تخریبکننده هیدروکربن و تخریب کننده PAHs30 ترویج میدهند(Divya and Kumar ;2011). افزایش عملکرد گیاهان تراریخته برای متابولیسم تریکلرواتیلن و حذف طیف وسیعی از آلایندههایآلی سمی مثل : وینیلکلرید،کربنتتراکلرید، کلروفورم، بنزن نشان داده شده است. گیاهان تراریختهشده برای فیتورمیدیشن هر دو فلزات سنگین و آلایندههایآلی استفاده میشود که گیاهان تراریخت قادر به سمزدایی از علف کشها، مواد منفجره TCE، PCBs با استفاده از ژنهای باکتری کدکننده آنزیم که در سمزدایی دخیل هستند، میشوند. کاربرد باکتریهای نوترکیب اندوفیتی نسبت به استفاده از گیاهان ترانسژنیک به دلیل توانایی آنها در کلون شدن به گیاهان مختلف و مزایای دیگر همچون : تثبیت نیتروژن، انحلال فسفات و تحمل تنش سادهتر است .(Doty et al ;2009 , Gai et al ;2009 , Jing et al ;2007 ,Li et al ;2012)
یکی از مشکلات مهمی که برای انتخاب سویههای مناسب برای نوترکیبی ژن و تلقیح به ریزوسفر باید حل شود معیارهای زیر میباشند که باید در نظر گرفته شوند :
(1) ژن هدف باید بیان بالا داشته باشد.
(2)سویه باید مقاوم باشد و یا به آلایندهها حساس نباشد.
(3) برخی از سویهها میتواند تنها در ریزوسفر چند گیاه خاص زنده بمانند.
استفاده از تکنولوژی برای تولید گیاهان تراریخت منجر به بیان آنزیمهای باکتریایی شده، که در نتیجه باعث تحمل گیاه و بهبود متابولیسم ترکیبات سمی در خاک می
شوند اولین گزارش از گیاه تراریخته برای تغییر آلایندههای زنوبیوتیک به موادغیرسمی گزارش شده است بطور مثال ژن منگنزپراکسیداز (mnp) در گیاه توتون بیان کردند و مطالعات متعدد نشان میدهند که افزایش ترشح خارجسلولی آنزیم پراکسیداز و لاکاز ممکن است یک ابزار با ارزش برای فیتوبیورمیدیشن آلایندههایآلی کوچک باشد، هر چند نرخ تخریب آلایندهها افزایش نسبتا کمی داشته(کمتر از پنج برابر) اما در مجموع آنها نشان دادهاند که فعالیت آنزیمی خارجسلولی از طریق افزایش دستکاریهای ژنتیکی میتواند منجر به تخریب آلایندههای مهم شود و همچنین قارچ مولد پوسیدگی سفید قادر به تولید و ترشح لیگنینپراکسیداز، منگنزپراکسیداز و لاکاز است که مقدارتولید این آنزیمها برای هر نوع ازقارچهای مولد پوسیدگی سفید متفاوت است که درنتیجه فعالیت اکسیداتیو مختلف دارند، که لاکاز نشان داده قدرت تجزیه فنل، هیدروکربنهای آروماتیک و پلیکلریناتبیفنیل رادارد.(DivyaandKumar ;2011)
آنزیمهای تخریبکننده آلودگی درگیاهان احتمالا از سیستم دفاعی طبیعی که علیه انواع مواد شیمیایی که توسط ارگانیسمهای رقیب، از جمله میکروبها، حشرات و سایرگیاهان آزاد شدهاند سرچشمه میگیرند. در مطالعات مختلف نتایج فیتورمیدیشن با توجه به این که یک گونه گیاهی مختلف در ترویج تخریب هیدروکربن وجود داره یا نه، متناقض بوده، که نتایج حاصل از تخریبهای مختلف از حداقل 5% تا 50% گزارش شده است، برای مثال نتایج حاصل از یک بررسی جدید نشان داد که چمن چاودار چندساله اثر کمی بر روی PAHs دارد، در حالیکه یاساف در سال 2010 و بینت در سال 2000 اثرات مفیدی در ریزوسفر گزارش کردند.علاوه بر این ماهیت خود هیدروکربن، مدت زمان آلودگی، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، پارامترهای زیستمحیطی،و ماهیت جوامعمیکروبی بومی خاک، تماما نتایج حاصل ازتخریب را تحت تاثیر قرار میدهند.ظرفیت تجزیه بیولوژیکی باکتریهای اندوفیت به طور گسترده نبوده است اما توانایی چندین باکتری اندوفیت که قادربه کاهش برخی از آلایندهها به عنوان مثال : مواد منفجره، علفکشها و یا هیدروکربنها بودهاند، منتشر شده است. همچنین باکتریهای اندوفیت مقاوم به غلظت بالایی ازفلزات سنگین BTEX (بنزن، تولوئن، اتیلبنزن وزایلنها، TCE یا PAHs) نیز شناسایی شدهاند.(Afzal ; 2010) می و همکارانش در سال 2011، باکتری اندوفیت مقاوم به نیکل را از بافتهای Alyssum serpyllifolium از شمالپرتغال جدا کردند (Me et al ;2011)علاوه بر بیورمیدیشن ترکیبآلی فرار، بسیاری از تحقیقات بر روی انتشار گازهای گلخانهی، که باعث گرم شدن زمین میشوند، متمرکز شده است که متان و دیاکسیدکربن از گازهای گلخانهی اصلی به شمار میروند که در اکتشافات اخیر باکتری اندوفیت متانوتروف از بافت خزه که متعلق به جنس اسفنگوم بوده جدا شدند که از جمله متانوتروفهای ساکن خزه میتوان به متیلوسلا و متیلوکپسااسیدیفیلا اشاره کرد که قادرند اکسیدمتان را به دیاکسیدکربن تبدیل کنند که بعدها به عنوان فتوسنتتیک در گیاه اسفنگوم استفاده شدهاند. متانوتروفهای اندوفتیک ساکن در گونه اسفنگوم میتواند به عنوان یک فیلتر طبیعی متان عمل کرده که توانایی کاهش CH4، CO2 را داشته که شماتیک آن در شکل (2-14) آورده شده است.
شکل(2-14).متانوتروفهای اندوفتیک
سایر مطالعات میدانی نشان داده که باکتریهای متیلوتروف توانایی کاهش متان را تا 77% داشتهاند که این میزان بستگی به فصل و گیاه میزبان دارد. همچنین شکرباکوو و کولاگوس در سال 2013 نشان دادند که سویه جدا شده میتوانند شی امیدوارکننده برای بهبود رشد و بیوکنترل در کشاورزی مورد استفاده قرار بگیرد، که علاوه بر این اندوفیتهای ساکن گونه اسفنگو میتوانند برای تلقیح به گیاهان ساکن تالاب مصنوعی استفاده شوند که به عنوان درمانکننده مخلوطی از آلودگیها مثل : فلزات سنگین و آلودگیهای آلی و گازهای گلخانهای شناخته شدهاند(Stępniewska and Kuźniar ;2013) که در جدول (2-10) نمونههایی از فیتوبیورمیدیشن آلایندههای مختلف توسط باکتری ریزوسفر و باکتری اندوفتیک آورده شده است :
جدول(2-10). میکروارگانیسمهای دخیل در فیتوبیورمیدیشن
عملکرد
میکروب مورد استفاده
گیاه مورد استفاده
ترکیبات

Author: مدیر سایت