جداسازی و شناسایی عوامل قارچی و باکتریایی تخمیر کننده (تجزیه کننده سلولز) سیلوهای ذرت در استان قم
محورهای موضوعی : زیست شناسی
کاوه ئیل سعادتمند
1
,
محمد دخیلی
2
*
,
سید سهیل آقایی
3
1 - گروه میکروبیولوژی، دانشکدۀ علوم پایه،دانشگاه آزاد اسلامی، قم، ایران
2 - دانشگاه آزاد،قم،ایران
3 - Department of Microbiology, Qom branch, Islamic Azad University, Qom, Iran
کلید واژه: آنزیم سلولاز, آسپرژیلوس, باسیلوس, سیلو ذرت, سلولز,
چکیده مقاله :
لیگنوسلولز ترکیب اصلی زیست توده گیاهی در اکوسیستم های زمینی و آبی است، که حدود نیمی از ماده تولید شده توسط فتوسنتز را تشکیل می دهد. حاوی سه نوع پلیمر، سلولز، همی سلولز و لیگنین است. تنوع بزرگی از قارچ ها و باکتری ها می توانند با هیدرولیز یا اکسیداز آنزیمی این ماکروملکول ها را قطعه قطعه کنند. هدف اصلی پژوهش جداسازی و شناسایی عوامل قارچی و باکتریایی تجزیه کننده سلولز سیلوهای ذرت است. نمونه های سیلو ذرت از شهر قنوات (استان قم-ایران) جمع آوری شد، نمونه ها برای جداسازی میکروارگانیسم ها، ابتدا غنی سازی شدند، جداسازی باکتری ها روی محیط جامد سنتزی و جداسازی قارچ ها روی محیط PDA غنی شده انجام شد، باکتری ها و قارچ های تولید کننده آنزیم سلولاز به ترتیب با روش های Gram’s Iodine، رنگ آمیزی کنگو-رد و روی محیط PDA حاوی 5 درصد حجمی کربوکسی متیل سلولز کشت شدند، سپس شناسایی مورفولوژی و بیوشیمیایی برای جدایه ها انجام شد. تمامی جدایه های باکتریایی تولید کننده آنزیم سلولاز متعلق به جنس باسیلوس بودند و همچنین تمامی نمونه های قارچی جداسازی شده تولید کننده آنزیم سلولاز بودند که بهترین سویه متعلق به جنس قارچی آسپرژیلوس فومیگاتوس بود. تنوع و میزان تولید آنزیم سلولاز توسط جدایه های قارچی بیشتر از جدایه های باکتریایی بود، همچنین بهترین جدایه قارچی به میزان دو برابر بیشتر از بهترین جدایه باکتریایی توانایی تولید آنزیم سلولاز و مصرف ترکیب کربوکسی متیل سلولز را از خود نشان داد و میتوان نتیجه گرفت قارچ ها تجزیه کنندگان بهتری نسبت به باکتری ها برای تولید آنزیم سلولاز و استفاده صنعتی در سیلوهای ذرت هستند.
Lignocellulose is the main constituent of plant biomass in terrestrial and aquatic ecosystems, which makes up about half of the material produced by photosynthesis. It contains three types of polymers, cellulose, hemicellulose, and lignin. A large variety of fungi and bacteria can cleave these macromolecules by hydrolysis or enzymatic oxidation. This research mainly aims to isolate and identify fungal and bacterial agents of fermenting (cellulose decomposer) of corn silage. Corn silage samples were collected from Qanavat city (Qom province, Iran). The samples were first enriched to isolate microorganisms, bacteria isolated on synthetic solid medium and fungi isolated on PDA-enriched medium. Bacteria and fungi producing cellulase enzyme were cultured by Gram's Iodine method, Congo-Red staining, and on PDA medium containing 5% by volume of carboxymethylcellulose. respectively, Morphological and biochemical identification was performed for the isolates. All bacterial isolates producing cellulase belonged to the Bacillus genus and the rest of the bacterial isolates did not produce cellulase enzyme. Also, all isolated fungal samples produced cellulase enzyme, the best strain belonging to Aspergillus fumigatus. The diversity and production of cellulase enzyme by fungal isolates was more than bacterial isolates. Also, the best fungal isolates showed twice the ability of cellulase enzyme production and consumption of carboxymethylcellulose compound. It can be concluded that fungi are better decomposers than bacteria for cellulase production and industrial use.
1. Rasouli A, Aghaei SS, Zargar M. Bio-production of Single-cell Oil by Rhodococcus Erythropolis PTCC 1767 Bacterial using Low-cost Carbon Sources. Journal of Microbial Biology. 2020;9(35):71-85.
2 Rasouli A, Aghaei SS, Zargar M. Single-cell oil production using low-cost carbon sources by newly isolated Kocuria Y205. Archives of Hygiene Sciences. 2021;10(2):143-54.
3. Pérez J, Muñoz-Dorado J, De la Rubia T, Martinez J. Biodegradation and biological treatments of cellulose, hemicellulose and lignin: an overview. International microbiology. 2002;5:53-63.
4. Abedin JI. Isolation and identification of cellulose degrading bacteria from soil sample: BRAC University; 2015.
5. Driehuis F, Elferink SO, Spoelstra S. Anaerobic lactic acid degradation during ensilage of whole crop maize inoculated with Lactobacillus buchneri inhibits yeast growth and improves aerobic stability. Journal of applied Microbiology. 1999;87(4):583-94.
6. McDonald P, Henderson A, Heron S. The biochemistry of silage. Chalcombe Publications. Marlow Bucks, UK. 1991;340.
7. Gebrehanna M, Gordon R, Madani A, VanderZaag A, Wood J. Silage effluent management: A review. Journal of Environmental Management. 2014;143:113-22.
8. Rastogi G, Muppidi GL, Gurram RN, Adhikari A, Bischoff KM, Hughes SR, et al. Isolation and characterization of cellulose-degrading bacteria from the deep subsurface of the Homestake gold mine, Lead, South Dakota, USA. Journal of industrial microbiology and biotechnology. 2009;36(4):585.
9. Kasana RC, Salwan R, Dhar H, Dutt S, Gulati A. A rapid and easy method for the detection of microbial cellulases on agar plates using Gram’s iodine. Current microbiology. 2008;57:503-7.
10. Gomes N, Heuer H, Schönfeld J, Costa R, Mendonca-Hagler L, Smalla K. Bacterial diversity of the rhizosphere of maize (Zea mays) grown in tropical soil studied by temperature gradient gel electrophoresis. Plant and soil. 2001;232:167-80.
11. Markovina A-L, Pitt JI, Hocking AD, Carter DA, McGee PA. Diversity of the Trichocomaceae in the Katandra nature reserve, central coast, NSW, Australia. Mycological research. 2005;109(9):964-73.
12. Limtong P, Vangnai S, Sunanthapongsuk V, Piriyaprin S. Isolation and selection of thermophilic cellulolytic microorganisms for compost production in Thailand. Agriculture and Natural Resources. 1990;24(1):108-15.
13. Brenner DJ, Boone DR, Garrity GM, Goodfellow M, Krieg NR, Rainey FA, et al. The Proteobacteria: Part C: The Alpha-, Beta-, Delta-, and Epsilonproteobacteria: Bergey's Manual Trust Athens, GA, USA; 2005.
14. Khokhar I, Haider MS, Mushtaq S, Mukhtar I. Isolation and screening of highly cellulolytic filamentous fungi. Journal of applied sciences and environmental management. 2012;16(3).
15. Damaso MCT, Terzi SdC, Farias AX, Oliveira ACPd, Fraga ME, Couri S. Selection of cellulolytic fungi isolated from diverse substrates. Brazilian Archives of Biology and Technology. 2012;55:513-20.
16. Reddy PLN, Babu BS, Radhaiah A, Sreeramulu A. Screening, identification and isolation of cellulolytic fungi from soils of Chittoor district, India. 2014.
17. Shareef I, Gopinath S, Satheesh M, Christopher SX. Isolation and identification of cellulose degrading microbes. 2015.
18. Seephueak P, Preecha C, Seephueak W. Isolation and screening of cellulolytic fungi from spent mushroom substrates. Int J Agric Technol. 2017;13(5):729-39.
19. Rawway M, Ali SG, Badawy AS. Isolation and identification of cellulose degrading bacteria from different sources at Assiut Governorate (Upper Egypt). Journal of Ecology of Health & Environment. 2018;6(1):15-24.
20. M'barek HN, Taidi B, Smaoui T, Aziz MB, Mansouri A, Hajjaj H. Isolation, screening and identification of ligno-cellulolytic fungi from northern central Morocco. Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement/Biotechnology, Agronomy, Society and Environment. 2019;23(4):207-17.