حذف فلزات سنگین توسط جدایه حل‌کننده ‌فسفات استخراج‌شده از پساب فلزی و نقش ‌آنزیم فسفاتاز در فرآیند حذف

نویسندگان

1 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران ‌

2 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده
اهداف: فلزات سنگین به‌دلیل ماندگاری طولانی‌مدت، از مهم‌ترین آلاینده‌ها در محیط‌های خاکی و آبی هستند. هدف مطالعه حاضر، جداسازی باکتری حل‌کننده فسفات از پساب فلزی، بررسی میزان مقاومت، حذف فلز توسط آن و تاثیر فسفاتاز در حذف فلزات بود.

مواد و روش‌ها: در مطالعه تجربی حاضر جداسازی باکتری حل‌کننده فسفات و شناسایی جدایه با آزمون‌‌های بیوشیمیایی و مولکولی صورت گرفت. فسفاتاز به‌روش رنگ‌سنجی، میزان مقاومت جدایه به فلزات با کمترین غلظت مهارکنندگی ((MIC و کشندگی MBC)) و میزان حذف فلزات با جذب اتمی اندازه‌گیری شد. تغییرات سطح سلول‌های در معرض فلز با طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز و اثر فسفاتاز در حذف فلزات بررسی شد. داده‌ها توسط آزمون دانکن به‌کمک نرم‌افزارهای Excel ۲۰۱۳ و SPSS ۲۰ تحلیل شدند.

یافته‌ها: جدایه سراشیا پروتئوماکولانس شناسایی شد که اسیدفسفاتاز تولید می‌کرد. بیشترین MIC۵۰ و MBC به‌ترتیب مربوط ‌به نیکل و سرب و بیشترین میزان حذف مربوط به سرب بود. میزان مقاومت جدایه به دو فلز کروم و کادمیوم اندک و MIC آنها به‌ترتیب کمتر از ۰/۱ و کمتر از ۱میلی‌مولار، و میزان حذف کروم و کادمیم به‌ترتیب حدود ۱۸% و ۴۸% به‌دست آمد. طول موج cm۳۳۹/۹۸۸ مربوط به Pb۳(PO۴)۲ در سلول‌های تیمارشده با ۵میلی‌مولار سرب مشاهده شد. سویه جداشده در مورد سرب بیشترین مقاومت و حذف را نشان داد. مکانیزم حذف نیکل تنها مربوط به عوامل سطح سلولی بود، در حالی که سرب علاوه بر سلول، توسط فسفاتاز نیز حذف شد.

نتیجه‌گیری: سراشیا پروتئوماکولانس باکتری حل‌کننده فسفات پساب فلزی است. این باکتری آنزیم فسفاتاز تولید می‌کند که عامل حذف فلز سرب است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Martinez RJ, Beazley MJ, Sobecky PA. Phosphate-mediated remediation of metals and radionuclides. Adv ‎Ecol. 2014;2014:786929.‎ [Link]
Godt J, Scheidig F, Grosse-Siestrup C, Esche V, Brandenburg P, Reich A, et al. The toxicity of cadmium and ‎resulting hazards for human health. J Occup Med Toxicol. 2006;1:22.‎ [Link]
Järup L. Hazards of heavy metal contamination. Br Med Bull. 2003;68:167-82.‎ [Link] [DOI:10.1093/bmb/ldg032]
Shen HM, Zhang QF. Risk assessment of nickel carcinogenicity and occupational lung cancer. Environ ‎Health Perspect. 1994;102(Suppl 1):275-82.‎ [Link] [DOI:10.1289/ehp.94102s1275]
Pellerin C, Booker SM. Reflections on hexavalent chromium: Health hazards of an industrial heavyweight. ‎Environ Health Perspect. 2000;108(9):A402-7.‎ [Link] [DOI:10.1289/ehp.108-a402]
Zaidi A, Saghir Khan M, Ahemad M, Oves M, Wani PA. Recent advances in plant growth promotion by ‎phosphate-solubilizing microbes. In: Saghir Khan M, Zaidi A, Musarrat J, editors. Microbial strategies for crop ‎improvement. Berlin: Springer Science & Business Media; 2009. pp. 23-50.‎ [Link] [DOI:10.1007/978-3-642-01979-1]
Lovley DR, Phillips EJP. Bioremediation of uranium contamination with enzymatic uranium reduction. ‎Environ Sci Technol. 1992;26(11):2228-34.‎ [Link] [DOI:10.1021/es00035a023]
Martinez RJ, Beazley MJ, Taillefert M, Arakaki AK, Skolnick J, Sobecky PA. Aerobic uranium (VI) ‎bioprecipitation by metal‐resistant bacteria isolated from radionuclide-and metal-contaminated subsurface ‎soils. Environ Microbiol. 2007;9(12):3122-33.‎ [Link] [DOI:10.1111/j.1462-2920.2007.01422.x]
Appukuttan D, Rao AS, Kumar Apte Sh. Engineering of deinococcus radiodurans R1 for bioprecipitation of ‎uranium from dilute nuclear waste. Appl Environ Microbiol. 2006;72(12):7873-8.‎ [Link] [DOI:10.1128/AEM.01362-06]
Sharma SB, Sayyed RZ, Trivedi MH, Gobi TA. Phosphate solubilizing microbes: Sustainable approach for ‎managing phosphorus deficiency in agricultural soils. Springerplus. 2013;2:587.‎ [Link] [DOI:10.1186/2193-1801-2-587]
Nautial CS. An efficient microbiological growth medium for screening phosphate solubilizing ‎microorganisms. FEMS Microbiol Lett. 1999;170(1):265-70.‎ [Link] [DOI:10.1111/j.1574-6968.1999.tb13383.x]
Cowan ST, Steel KJ. Cowan and Steel's manual for the identification of medical bacteria. Barrow GI, ‎Feltham RKA, editors. Cambridge: Cambridge university press; 2004.‎ [Link]
Chen Wp, Kuo TT. A simple and rapid method for the preparation of gram-negative bacterial genomic ‎DNA. Nucleic Acids Res. 1993;21(9):2260.‎ [Link] [DOI:10.1093/nar/21.9.2260]
Kier LD, Weppelman R, Ames BN. Resolution and purification of three periplasmic phosphatases of ‎Salmonella typhimurium. J Bacteriol. 1977;130(1):399-410.‎ [Link]
Araggon V, Kurtz S, Cianciotto NP. Legionella pneumophila major acid phosphatase and its role in ‎intracellular infection. Infect Immun. 2001;69(1):177-85.‎ [Link] [DOI:10.1128/IAI.69.1.177-185.2001]
Robinson JW. Atomic absorption spectroscopy. Anal Chem. 1960;32(8):17A-29.‎ [Link] [DOI:10.1021/ac60164a712]
Schmitt J, Flemming HC. FTIR-spectroscopy in microbial and material analysis. Int Biodeter Biodegr. ‎‎1998;41(1):1-11.‎ [Link] [DOI:10.1016/S0964-8305(98)80002-4]
Miller FA, Wilkins CH. Infrared spectra and characteristic frequencies of inorganic ions. Anal Chem. ‎‎1952;24(8):1253-94.‎ [Link] [DOI:10.1021/ac60068a007]
Rameshkumar P, Pothana Sh, Manivannan G, Murali M. Heavy metal response behaviors of sulfur-‎oxidizing Pseudomonas sp. PRK786. Int J Adv Biotechnol Res. 2014;15(2):106-16.‎ [Link]
Zwaig N, Milstein C. The amino acid sequence around the reactive serine residue in alkaline phosphatase ‎of serratia marcescens. Biochem J. 1964;92(2):421-2.‎ [Link] [DOI:10.1042/bj0920421]
Tahri Joutey N, Bahafid W, Sayel H, Ananou S, El Ghachtouli N. Hexavalent chromium removal by a ‎novel Serratia proteamaculans isolated from the bank of Sebou River (Morocco). Environ Sci ‎Pollut Res. 2014;21(4):3060-72.‎ [Link] [DOI:10.1007/s11356-013-2249-x]
Pflicke H. Purification of Serratia sp. phosphatase, identification/localisation of the two phosphatase ‎isoenzymes and large scale production of the enzyme [Intrnet]. Munich: Grin Verlag; 2003 [cited 2017 May ‎‎10]. Available from: https://www.grin.com/document/18268.‎ [Link]
Rajendran P, Muthukrishnan J, Gunasekaran P. Microbes in heavy metal remediation. Indian J Exp Biol. ‎‎2003;41(9):935-44.‎ [Link]
Javanbakht V, Alavi SA, Zilouei H. Mechanisms of heavy metal removal using microorganisms as ‎biosorbent. Water Sci Technol. 2014;69(9):1775-87.‎ [Link] [DOI:10.2166/wst.2013.718]