Przegląd literatury – charakterystyka mikrobioty hałd odpadów cynkowo-ołowiowych

Hanus-Fajerska, E.; Muszyńska, E.; Giemzik, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Przegląd literatury – charakterystyka mikrobioty hałd odpadów cynkowo-ołowiowych

Autorzy

Hanus-Fajerska E. , Muszyńska E. , Giemzik A.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Review on studies of zinc-lead waste heaps microbiota

Języki publikacji

Abstrakty

Tereny zanieczyszczone metalami ciężkimi stanowią źródło zarówno taksonów roślin, jak i populacji tolerancyjnych mikroorganizmów wartościowych ze względu na różnorakie adaptacje do tak ekstremalnych warunków siedliska. Celem pracy był przegląd odpowiednio wybranej literatury naukowej dotyczącej mikrobioty terenów o podwyższonej zawartości metali ciężkich w podłożu. Wyróżniono i opisano kilka grup takich mikroorganizmów. Omówiono również potencjalne korzyści płynące z występowania symbiotycznej mikrobioty, specyficznej dla populacji roślin porastających zastępcze siedliska hałdowe. Następnie, poruszono również problematykę skuteczności technologii fitoremediacji w aspekcie wielorakich możliwości praktycznego zastosowania odpowiednio wyselekcjonowanych szczepów mikroorganizmów towarzyszących roślinom.

Areas polluted with heavy metals are the source of both plant taxons and tolerant microorganism populations adopted to such harsh habitat conditions. The aim of presented paper was to review properly chosen scientific literature on microbiota from terrains characterized by elevated heavy metal level in substratum. A few groups of such microorganisms were distinguished and characterized. The prospective benefits of microbiota connected with plants occurring on substitute waste heap habitats were thoroughly discussed. Afterwards, the matter of phytoremediation efficacy was also considered, regarding complex and multi-faced issue concerning putting into practice properly chosen populations of microorganisms symbiotic with plants.

Słowa kluczowe

zanieczyszczone środowisko konsorcja mikroorganizmów fitoremediacja odpady cynkowo-ołowiowe

polluted environment consortia of microorganisms phytoremediation

Wydawca

Mastermedia sp. z o.o.

Czasopismo

Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska

Rocznik

2015

Tom

Vol. 17, nr 2

Strony

59--68

Opis fizyczny

Bibliogr. 69 poz.

Twórcy

autor

Hanus-Fajerska E.

e.hanus@ogr.ur.krakow.pl

Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, Instytut Biologii Roślin i Biotechnologii, Zakład Botaniki i Fizjologii Roślin, 31-425 Kraków, Al. 29 Listopada 54, tel.: 12 662 5199, fax: 12 662 5269

autor

Muszyńska E.

e.muszynska@ogr.ur.krakow.pl

Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, Instytut Biologii Roślin i Biotechnologii, Zakład Botaniki i Fizjologii Roślin, 31-425 Kraków, Al. 29 Listopada 54, tel.: 12 662 5199, fax: 12 662 5269

autor

Giemzik A.

Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, Instytut Biologii Roślin i Biotechnologii, Zakład Botaniki i Fizjologii Roślin, 31-425 Kraków, Al. 29 Listopada 54, tel.: 12 662 5199, fax: 12 662 5269

Bibliografia

1. Adamek R., Ptak J., Górnictwo rud, t. I, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1986, 16-21.
2. Blajda R. Ocena możliwości wykorzystania niezagospodarowanych złóż rud cynku i ołowiu rejonu górnośląskiego. Zesz. Nauk. Inst. Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, 2010, 79: 111-120.
3. Cabała J., Idziak A., Kondracka M., Kleczka M., Fizyko-chemiczne własności odpadów występujących w obszarach historycznej przeróbki rud Zn-Pb. Prace Nauk. GIG, Wyd. Specjalne, 2007, III: 141-152.
4. Cabała J., Sutkowska K., Wpływ dawnej eksploatacji i przeróbki rud Zn-Pb na skład mineralny gleb industrialnych, rejon Olkusza i Jaworzna. Prace Nauk. Inst. Górnictwa PW, 2006, 117: 13-22.
5. Wysocka M., Zych A., Skowronek J., Pajor G., Emisja radonu w obszarze zakładów górniczo-hutniczych „Bolesław” S.A. Przegląd. Geolog., 2005, 53: 133-136.
6. Wierzbicka M., Rostański A., Microevolutionary changes in ecotypes of calamine waste heap vegetation near Olkusz, Poland: a reviev. Acta Biol. Cracov. Series Bot., 2002, 44: 7-19.
7. Branco S., Serpentine soils promote ectomycorrhizal fungal diversity. Molecular Ecol., 2010, 19: 5566-5576.
8. Krznaric E., Wevers J.H.L., Cloquet .Ch., Vangronsvelt J., Vanhaecke F., Colpaert J.V., Zn pollution counteracts Cd toxicity in metal-tolerant ectomycorrhizal fungi and their host plant. Eviron. Microbiol., 2010, 12 (8): 2133-2141.
9. Whiting S.M., Reeverse S R.D., Richards D., Research priorities for conservation of metallophyte biodiversity and their potential for restoration and site remediation. Restoration Ecol., 2004, 12: 106-116.
10. Woźniak G., Zróżnicowanie roślinności na zwałach pogórniczych Górnego Śląska. Wyd. Instytut Botaniki im. W. Szafera PAN, Kraków, 2010.
11. Olko A., Fizjologiczne aspekty tolerancji roślin na metale ciężkie. Kosmos. Prob. Nauk Biol., 2009, 1-2: 221-228.
12. Szarek-Łukaszewska G., Grodzińska K., Naturalna roślinność w rejonach starych zwałowisk odpadów po górnictwie rud Zn-Pb w okolicy Bolesławia i Bukowna (region śląsko-krakowski: południowa Polska). Przegląd Geolog., 2008, 56 (7): 528-531.
13. Alfordi E.R., Pilon-Smiths E., Paschke M.W., Metallophytes – a view from the rizosphere. Plant Soil, 2010, 337: 33-50.
14. Cabała J., Krupa P., Misz-Kennan M., Heavy metals in mycorrhizal rizospheres contaminated by Zn-Pb mining and smelting around Olkusz in southern Poland. Water Air Soil Pollut., 2009, 199: 139-149.
15. Gucwa-Przepióra E., Turnau K., Arbuscular mycorrhiza and plant succession in the zinc smelter spoil heap in Katowice-Wełnowiec. Acta Soc. Bot. Pol, 2001,70: 153-158.
16. Muszyńska E., Hanus-Fajerska E., Odbudowa bioróżnorodności na terenach zdegradowanych działalnością przemysłu. [w:] Interdyscyplinarne zagadnienia w górnictwie i geologii. Tom III. Drzymała J., Ciężkowski W. (red.). Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2012, 209-216.
17. Muszyńska E., Hanus-Fajerska E., Ciarkowska K., Evaluation of seed germination ability of native calamine species on different substrata. Polish J. Environ. Stud., 2013. 22 (6): 1775-1780.
18. Siuta J., Żukowski B., Ochrona i użytkowanie powierzchni ziemi w prawie i praktyce od roku 1945. Inżynieria Ekologiczna, 2010, 22: 7-17.
19. Szarek-Łukaszewska G., Ryszka P., Zarzyka-Ryszka M., Rekultywacja odpadów Zn/Pb metody ekologiczne eksperyment terenowy. [w:] Polska Inżynieria Środowiska pięć lat po wstąpieniu do Unii Europejskiej Ozonek J., Pawłowski A. (red.) PAN Komitet Inżynierii Środowiska, Monografie, 2009, 59: 219-223.
20. Doubková P., Suda J., Sudová R., Arbuscular mycorrhizal symbiosis on serpentine soils: the effect of native fungal communities on different Knautia arvensis ecotypes. Plant Soil, 2011, 345: 325-338.
21. Orłowska E., Zubek Sz., Jurkiewicz A., Szarek- Łukaszewska G., Turnau K., Influence of restoration on arbuscular mycorrhiza of Biscutella laevigata L. (Brassicaceae) and Plantago lanceolata L. (Plantaginaceae) from calamine spoil mounds. Mycorrhiza, 2002, 12: 153–159.
22. Turnau K., Orłowska E., Ryszka P., Zubek S., Anielska T., Gawroński S., Jurkiewicz A., Role of mycorrhizal fungi in phytoremediation and toxicity monitoring of heavy metal rich industrial wastes in Southern Poland. [In:] Viable methods of soil and water pollution monitoring, protection and remediation, ed. Twardowska I., Springer 2006, 533-552.
23. Garg N., Bhandari P., Influence of cadmium stress and arbuscular mycorrhizal fungi on nodule senescence in Cajanus cajan (L.) Millsp. Intern. Journ. Phytorem., 2012, 14: 62-74.
24. Kalitkiewicz A., Kępczyńska E., Wykorzystanie ryzobakterii do stymululacji wzrostu roślin. Biotechnol., 2008, 2(81): 102-114.
25. Krupa P., Kozdrój J., Ectomycorrhizal fungi and associated bacteria provide protection against heavy metals in inoculated pine (Pinus sylvestris L.) seedlings. Water Air Soil Pollut., 2007, 182: 83–90.
26. Muszyńska E., Koźmińska A., Wybrane skutki działania niektórych stresorów oraz zdolności przystosowawcze roślin do trudnych warunków. [w:] Wpływ młodych naukowców na osiągnięcia polskiej Nauki. M. Kuczera (red.), 2014, 8: 112-116.
27. Brockwell J., Bottomley P. J., Thies J. E., Manipulation of rhizobia microflora for improving legume productivity and soil fertility: a critical assessment. Plant Soil, 1995, 174: 143–180.
28. Reinhardt D., Programming good relations – development of the arbuscular mycorrhizal symbiosis. Curr. Opinion Plant Biol., 2007, 10: 98-106.
29. Ma Y., Prasad M.N.V., Rajkumar M., Freitas H., Plant Growth promoting rhizobacteria and endophytes accelerate phytoremediation of metalliferous soils. Biotechnology Advances, 2011, 29 (2): 248-258.
30. Barea J. M., Rhizosphere and mycorrhiza of field crops. [w:] Biological resource management: connecting science and policy. Toutant J. P., Balazs E., Galante E., Lynch J. M., Schepers J. S., Werner D., Werry P. A. (red.). (OECD) INRA, Editions and Springer, 2000, 110–125.
31. Bartyzel E., Zubek A., Jurkiewicz G., Szarek-Łukszewska G., Turnau K., Influence of restoration on arbuscular mycorrhiza of Biscutella laevigata L. (Brassicaceae) and Plantago lanceolata L. (Plantaginaceae) from calamine spoil mounds. Mycorrhiza, 2002, 12 (3):153-60.
32. Miller R. M., Jastrow J. D., Mycorrhizal fungi influence on soil structure. [w:] Arbuscular mycorrhizas: physiology and function. Kapulnik Y., Douds D. D. (red.). Kluwer Academic Publishers, Netherlands, New York, Boston, Sydney, Tokyo, Toronto., 2000, 3–18.
33. Entry J.A., Rygiewicz P.T., Watrud L.S., Donelly P.K., Influence of adverse soil conditions on the formation and function of arbuscular mycorrhizas. Adv Environ Res., 2002, 7: 3–138.
34. Muszyńska E., Zając A., Mikoryza w siedliskach zanieczyszczonych metalami ciężkimi. [w:] Młodzi naukowcy dla polskiej Nauki. M. Kuczera (red.), 2014, Tom IV. 8: 48-52.
35. Adriaensen K., van der Lelie D., van Laere A., Vangronsveld J., Colpaert. J. V., A zinc-adapted fungus protect pines from zinc stress. New Phytolog., 2003, 161: 549–555.
36. Colpaert J. V., Vandenkoornhuyse P., Adriansen K., Vangronsveld J., Genetic variation and heavy metal tolerance in the ectomycorrhizal basidiomycete Suillus luteus. New Phytol., 2000, 147: 367–379.
37. Haselwandter K., Bowen G. D., Mycorrhizal relations in trees for agroforestry and land rehabilitation. Forest Ecol. Managem., 1996, 81: 1–17.
38. Turnau K., Faber J., Dexheimer J., Botton B., Heavy metal localization in Rhizopogon roseolum mycelium energy dispersion spectroscopy and cytochemical investigation. Acta Soc. Bot Pol., 1999, 68: 57-62.
39. Turnau K., Kottke I., Dexheimer J., Toxic element filtering in Rhizopogon roseolus/Pinus sylvestris mycorrhizas collected from calamine dumps. Mycol. Res., 1996, 100: 16–22.
40. Turnau K., Kottke I., Dexheimer J., Botton B., Element distribution in Pisolithus tinctorius mycelium treated with cadmium dust. Ann. Bot., 1994, 74: 137–142.
41. Turnau K., Mleczko P., Blaudez D., Chalot M., Botton B., Heavy metal binding properties of Pinus sylvestris mycorrhizas from industrial wastes. Acta Soc. Bot. Pol., 2002, 71 (3): 253-261.
42. Tam P. C. F., Heavy metal tolerance by ectomycorrhizal fungi and metal amelioration by Pisolithus tinctorius. Mycorrhiza, 1995, 5: 181–187.
43. Turnau K., Przybylowicz W. J., Mesjasz-Przybylowicz J., Heavy metal distribution in Suillus luteus mycorrhizas-as revealed by micro-PIXE analysis. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B, 2001,181: 649–658.
44. Gorfer M., Persak H., Berger H., Brynda S., Bandian D., Strauss J., Identification of heavy metal regulated genes from the root associated ascomycete Cadophora finlandica using a genomic microarray. Mycological Research, 2009, 113 (12): 1377-1388.
45. Giemzik A., Endofity storczyków występujących na hałdach cynkowo-ołowiowych. Praca magisterska wykonana w Instytucie Nauk o Środowisku UJ pod kierunkiem prof. dr hab. Katarzyny Turnau, 2011.
46. Jurkiewicz A., Turnau K., Mesjasz-Przybyłowicz J., Przybyłowicz W., Godzik B., Heavy metal localization in mycorrhizas of Epipactis atrorubens (Hoffm.) Bessler (Orchidaceae) from zinc mine talings. Protoplasma, 2001, 218: 117-124.
47. Kwapuliński J., Sarosiek J., Wiechuła D., Kumulacja wybranych metali przez wybrane gatunki storczyków. Acta Universitatis Wratislaviensis No 1515, Prace Botaniczne,1993, LVII: 180-184.
48. Muszyńska E., Gąstoł M., Rola mikoryzy w fitoremediacji metali śladowych. [w:] Nowe trendy w naukach przyrodniczych. M. Kuczera (red.), 2012. Tom II, 3: 49-55.
49. Ryszka P., Turnau K., Arbuscular mycorrhiza of introduced and native grasses colonizing zinc wastes: implications for restoration practices, Plant Soil, 2007, 298: 219-229.
50. Epelde L., Becerril J.M., Barrutia O., González-Oreja J.A., Garbisu C., Interactions between plant and rhizosphere microbial communities in a metalliferous soil Environ. Pollut., 2010, 158: 1576–1583.
51. Rabęda I., Woźny A., Krzesłowska M., Bakterie i grzyby zwiększające wydajność roślin w fitoremediacji pierwiastków śladowych. Kosmos. Prob. Nauk Biol., 2011, 3-4: 423-433.
52. Wu C.H., Wood T.K., Mulchandani A., Chen W., Engineering plant-microbe symbiosis for rhizoremediation of heavy metals. Appl. Environ. Microbiol., 2006, 72: 1129–1134.
53. Becerra-Castro C., Monterroso C., Prieto-Fernández A., Rodríguez-Lamas L., Loureiro-Viñas M., Acea M. J., Kidd P. S., Pseudometallophytes colonising Pb/Zn mine tailings: A description of the plant-microorganism-rhizosphere soil system and isolation of metal-tolerant bacteria. J. Hazard. Mater., 2012, 17-218, 350-359.
54. Lodewyckx C., Mergeay M., Vangronsveld J., Clijsters H., van der Lelie D., Isolation, characterization and identification of bacteria associated to the zinc hyperaccumulator Thlaspi caerulescens subsp. calaminaria. Int. J. Phytorem., 2002, 4:101-115.
55. Wang W., Deng Z., Tan H., Cao L., Effects of Cd, Pb, Zn, Cu-resistant endophitic Enterobacter sp. CBSB1 and Rhodotorula sp. CBSB79 on the growth and phytoextraction of Brassica plants in multimetal contaminated soil. Inter. J. Phytoremed., 2013, 15 (5): 488-479.
56. Piotrowska-Seget Z., Beściak G., Bernaś T., Kozdrój J., GFP-tagged multimetal-tolerant bacteria and their detection in the rhizosphere of white mustard. Ann Microbiol., 2012, 62: 559–567.
57. Krings M., Taylor T.N., Hass H., Kerp H., Dotzler N., Hermsen E.J., Fungal endophytes in a 400-million-yr-old land plant: infection pathways, spatial distribution, and host responses. New Phytolg., 2007, 174: 648–657.
58. Rodriguez R.J., White J.F., Arnold A.E., Redman R.S., Fungal endophytes: diversity and functional roles. New Phytol., 2009, 182: 314-330.
59. Cheng Z., McConkey B.J., Glick B.R., Proteomic studies of plant-bacterial interactions. Soil Biol. Biochem., 2010, 42: 1673-1684.
60. Compant S., Clément C., Sessitsch A., Plant growth-promoting bacteria in the rhizo- and endosphere of plants: Their role, colonization, mechanisms involved and prospects for utilization, Soil Biol. Biochem., 2010, 42: 669-678.
61. Ryan R.P., Germaine K., Franks A., Ryan D.J., Dowling D.N., Bacterial endophytes: recent developments and applications. FEMS Microbiol. Letters, 2008, 278: 1–9.
62. Rajkumar M., Ae N., Freitas H., Endophytic bacteria and their potential to enhance heavy metal extraction. Chemosphere, 2009, 77 (2): 153-160.
63. Lodewyckx C., Taghavi S., Mergeay M., Vangronsveld J., Clijsters H., van der Lelie D., The effect of recombinant heavy metal resistant endophytic bacteria on heavy metal uptake by their host plant. Int. J. Phytorem., 2001, 3: 173-187.
64. Likar M., Regvar M., Application of temporal temperature gradient gel electrophoresis for characterization of fungal endophyte communities of Salix caprea L. in a heavy metal polluted soil. Science of the Total Environment, 2009, 407: 6179–6187.
65. Pacholewska M., Cabała J., Cwalina B., Sozańska M., Środowiskowe uwarunkowania procesów (bio)ługowania metali z odpadów poflotacyjnych rud cynkowo-ołowiowych. Rudy i Metale Nieżelazne, 2007, 52 (6): 337-342.
66. Cycoń M., Piotrowska-Seget Z., Kozdrój J., Responses of indigenous microorganisms to a fungicidal mixture of mancozeb and dimethomorph added to sandy soil. Intern. Biodeterioration & Bioremed., 2010, 64: 86-96.
67. Hanus-Fajerska E., Augustynowicz J., Muszyńska E., Koźmińska A., Organizmy przydatne w oczyszczaniu Środowiska z nadmiernych stężeń pierwiastków metalicznych. Ochrona Środ. Zas. Nat., 2011, 50: 180-193.
68. Mrozik A., Piotrowska-Seget Z., Bioagmentation as a strategy for clearing up of soils contaminated with aromatic compounds. Microbiol. Res., 2010, 165: 363-375.
69. Turnau K., Jurkiewicz A., Grzybowska B., Rola mikoryzy w bioremediacji terenów zanieczyszczonych. Kosmos. Prob. Nauk Biol., 2002, 51: 185–194.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-8b526ae7-1d22-4b9f-8052-489365b89ef0