جداسازی و شناسایی مولکولی باکتری‌های حذف‌کننده فسفات از پساب‌ صنعتی

محورهای موضوعی : آلودگی های محیط زیست (آب، خاک و هوا)

سید حسین حسینی ¹ (کارشناس ارشد میکروبیولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دامغان، دانشکده علوم پایه، گروه میکروب‌شناسی، سمنان، ایران.)
مریم طبیبی ² (دکترای تخصصی میکروبیولوژی، مرکز تحقیقات سلولی و مولکولی، دانشگاه علوم پزشکی قم، قم، ایران.)
حمیدرضا پردلی ³ (دانشیار قارچ‌شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرگان، دانشکده علوم پایه، گروه میکروب‌شناسی، گلستان، ایران.)
رضا نجف‌پور ⁴ (دانشجوی دکترای تخصصی میکروبیولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد قم، دانشکده علوم پایه، گروه میکروب‌شناسی، قم، ایران.)
فاطمه کریمی ⁵ (دانشجوی دکترای تخصصی میکروبیولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد قم، دانشکده علوم پایه، گروه میکروب‌شناسی، قم، ایران.)
سجاد یزدان ستاد ⁶ (دکترای تخصصی میکروبیولوژی، گروه میکروب‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران.)

تاریخ دریافت : 1394/01/11 تاریخ پذیرش : 1394/08/26 تاریخ انتشار : 1396/06/01

کلید واژه: باکتری‌های حذف‌کننده فسفات, زیست‌پالایی, پساب, آلاینده,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: فسفات از مهم ترین آلایند ه های وارد شونده به آب های پذیرنده (رودخانه ها، دریاچه ها و دریاها) از طریق دفع پساب ها است که باعث غنی شدن پیکره آبی و پدیده یوتریفیکاسیون می گردد. میکروارگانیسم های حذف کننده فسفات در فرآیند زیست پالایی، فسفات موجود در پساپ را به صورت پلی فسفات داخل سلولی در خود ذخیره و از محیط حذف می کنند. این مطالعه به منظور جداسازی و شناسایی باکتری های حذف کننده فسفات از پساب های صنعتی صورت گرفت. روش بررسی: در این مطالعه، باکتری های حذف کننده فسفات از نمونه های پساب شهرک صنعتی آق قلا استان گلستان جداسازی شدند. جدایه های باکتری با استفاده از محیط اختصاصی Seperb و بر اساس تشکیل هاله شفاف در محیط کشت غربال گری شده و با استفاده از روش های ماکروسکوپی، میکروسکوپی، بیوشیمیایی و نهایتاً مولکولی شناسایی گردیدند. یافته‌ها: تعداد 3 جدایه از بین جدایه های حذف کننده فسفات با توجه به ایجاد هاله وسیع تر در محیط کشت، توانایی قابل ملاحظه ای را در حذف فسفات داشتند. شناسایی مولکولی جدایه ها با استفاده از روش تایپینگ مولکولی بر پایه تکثیر قطعه ژنی 16S rDNA نشان داد که این جدایه ها منسوب به سه جنس Brevundimonas، OchrobactrumوExiguobacteriumبودند. بحث و نتیجه‌گیری: آنالیز واریانس در سطح 05/0 درصد با استفاده از نرم افزار آماری SAS 9.2 تفاوت معنی داری را در حذف فسفات توسط جدایه ها نشان داد. جدایه های مورد مطالعه در این پژوهش پتانسیل بالقوه ای را در فسفات زدایی از پساب دارند و کاندیدای مناسبی در زیست پالایی به همراه سایر روش ها هستند.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: Phosphate is one of the most important contaminants entering recipient waters (rivers, lakes, and seas) by wastewater disposal and causative agent of eutrophication due to the enrichment of aquatic ecosystems. In bioremediation process, the phosphate-removing bacteria accumulate polyphosphate intracellularly and take it away from the environment. The objective of this study was to isolate and identify the bacteria which remove phosphate from industrial wastewater. Method: In this study, phosphate-removing bacteria were isolated from wastewaters of Aq Qlala industrial park of Golestan province. The isolates were identified based on the creation of clear zone in the bacterial lawn, leading to phosphate removal on the specific agar plate Seperb. Finally, the isolates were identified by macroscopical, microscopical, biochemical, and molecular methods. Findings: In total, 3 out of 30 isolates had high ability in phosphate removal regarding their large clear zone on agar. Molecular identification of isolates by 16S rDNA typing method indicated that the isolates belong to the genera Brevundimonas, Ochrobactrum, Exiguobacterium. Conclusion: Variance analysis using SAS 9.2 software indicated a significant difference in phosphate removal by the isolates. The obtained results demonstrated that the isolates are highly efficient in phosphate removing from wastewater and they are suitable candidates for bioremediation along with other methods.

منابع و مأخذ:

1-      Usharani, K. and Lakshman aperumalsamy, P., 2010. Bio-treatment of phosphate from synthetic wastewater using Pseudomonas sp YLW-7. Journal of Applied Sciences and Environmental Management, Vol. 14, No. 2, pp. 75-80.

2-      DebRoy, S., S. Das., S. Ghosh., S. Banerjee and D. Chatterjee et al., 2012. Isolation of nitrate and phosphate removing bacteria from various environmental sites. OnLine Journal of Biological Sciences, Vol. 12, No. 2, pp. 62-71.

3-      Van Loosdrecht, M.C.M., C.M. Hooijmans., D. Brdjanovic., J.J. Heijnen., 1997. Biological phosphate removal processes. Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 48, No. 3, pp. 289-296.

4-      Taheriyoun, M., Karamouz, M., and Baghvand, A., 2010. Development of an entropy based fuzzy eutrophication index for reservoir water quality evaluation. Journal of Environmental Health Science and Engineering., Vol. 7, No. 1, pp. 1-14.

5-      Cech, J.S., Hartman, P., 1993. Competition between polyphosphate and polysaccharide accumulating bacteria in enhanced biological phosphate removal systems. Water Research., Vol. 27, No. 7, pp. 1219-1225.

6-      Kulaev, I.S., Vagabov, V.M., Kulakovskaya, T.V., 2004. The biochemistry of inorganic polyphosphates. 2th ed., New York, John Wiley & Sons.

7-      Pasayeva, P., Gezqin, Y., Pekin, G., Eltem, R., 2011. Phosphate uptake performance of bacteria isolated from a full-scale Izmir municipal wastewater treatment plant. Environmental Technology., Vol. 32, No. 5-6, pp. 543-549.

8-      Benammar, L., Menasria, T., Ayachi, A., Benounis, M., 2015. Phosphate removal using aerobic bacterial consortium and pure cultures isolated from activated sludge. Process Safety and Environmental Protection., Vol. 95, No. 1, pp. 237-246.

9-      Eaton, A.D., Clesceri, L.S., Rice, E.W., Greenberg, A.E., editors., 2005. Standard methods for the examination of water and wastewater. 21th ed. Washington, DC: American Public Health Association (APHA)-American Water Works Association (AWWA)-Water Environment Federation (WEF). 1368 p.

10-  Teimouri, M., Korori, S.A.A., Matinizadeh, M., and Khoshnevis, M., 2005. Isolation and identification of phosphate solubilizing bacteria from Vaz forest soil. Pajouhesh & Sazandegi., Vol. 17, No. 65, pp. 57-64. [In Persian].

11-  John, G.H., Noel, R.K., Peter, H.S., James, T.S., Stanley, T.W., 1997. Bergey´s Manual of Determinative Bacteriology (In Russian). 9th ed. Moscow: Mir Publishers 2.

12-  Sambrook, J., Russell, D., and Irwa, et al., 2001. Molecular Cloning, a Laboratory Manual. 3rd ed. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press.

13-  Krishnaswamy, U., Muthusamy, M., and Perumalsamy, L., 2009. Studies on the Efficiency of the Removal of Phosphate Using Bacterial Consortium for the Biotreatment of Phosphate Wastewater. European Journal of Applied Sciences., Vol. 1, No. 1, pp. 6-15.

14-  Hupfer, M., Gloess, S., Grossart, HP., 2007. Polyphosphate-accumulating microorganisms in aquatic sediments. Aquatic Microbial Ecology., Vol. 47, No. 3, pp. 299-311.

15-  Hupfer, M., Glöss, S., Schmieder, P and Grossart, HP., 2008. Methods for Detection and Quantification of Polyphosphate and Polyphosphate Accumulating Microorganisms in Aquatic Sediments. International Review of Hydrobiology., Vol. 93, No. 1, pp. 1-30.

16-  Brdjanovic, D., Hooijmans C.M., Van Loosdrecht, M.C.M., Alaerts, G.J., and Heijnen, J.J., 1996. The dynamic effects of potassium limitation on biological phosphorus removal. Water Research., Vol.  30, No. 10, pp. 2323-2328.

17-  Park, J., Bolan, N., Megharaj, M., Naidu, R., 2010. Isolation of Phosphate-Solubilizing Bacteria and Characterization of Their Effects on Lead Immobilization. Pedologist, Vol.  53, No. 1, pp: 67-75.

18-  Rodrigues, D.F., Goris, J., Vishnivetskaya, T., Gilichinsky, D., Thomashow, M.F., Tiedje, JM., 2006. Characterization of Exiguobacterium isolates from the Siberian permafrost. Description of Exiguobacterium sibiricum sp. nov. Extremophiles, Vol. 10, No. 4, pp. 286-294.

19-  Sidat, M., Bux, F and Kasan, H.C., 1999. Polyphosphate accumulation by bacteria isolated from activated sludge. Water SA., Vol. 25, No. 2, pp. 175-179.