Biodegradation potential of microbial consortium isolated from Eastern Carpathians soil

• Autorzy: Szczepaniak Z. , Staninska J. , Piotrowska-Cyplik A. , Cyplik P.

Warianty tytułu

PL

Potencjał biodegradacyjny konsorcjum mikrobiologicznego izolowanego z gleb wschodnich Karpat

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) pose a real threat towards all elements of the ecosystem due to their toxic properties. One of the methods reducing PAHs from the environment is bioremediation, including bioaugmentation. Bioaugmentation consists in introducing microorganisms capable of effective recultivation ground into contaminated areas. This kind of microorganisms (microbial consortia), are often isolated from places permanently contaminated with organic compounds due to their high potential for biodegradation. Genetic assays based on Next Generation Sequencing (NGS) indicate that K52 consortium obtained from crude oil contaminated site of eastern Carpathians is characterized by a high diversity of population with dominance of Pseudomonas genus. Polycyclic aromatic hydrocarbons (naphthalene, phenanthrene and fluorene) used throughout the currently described experiments were biodegradable both in the individual systems, and in the mixture, but the degree of biodegradation depended on the type of PAH. The most susceptible to biodegradation is naphthalene in the concentration of 20 mg/l, which undergoes completely decomposed after six days of experiments. In the system with initial concentration of 50 mg/l, biodegradation of naphthalene reached almost 80% after eight days. The results of flow cytometry confirm that the difficulties in PAHs decomposition increasing with amount of aromatic rings.

PL

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) stanowią udowodnione zagrożenie dla wszystkich elementów ekosystemu ze względu na właściwości kancerogenne, teratogenne i mutagenne. Jedną z metod usuwania WWA ze środowiska jest bioremediacja, w tym bioaugmentacja zakładająca wprowadzenie do zanieczyszczonego środowiska mikroorganizmów zdolnych do efektywnej rekultywacji gruntów. Takie mikroorganizmy (konsorcja mikrobiologiczne) często izolowane są z miejsc trwale zanieczyszczonych związkami organicznymi ze względu na ich wysoki potencjał biodegradacyjny. Badania genetyczne opierające się na sekwencjonowaniu nowej generacji (NGS) wskazują, że wykorzystane w pracy konsorcjum mikrobiologiczne K52 pozyskane z trwale zanieczyszczonych olejem napędowym gleb wschodnich Karpat charakteryzuje się dużym zróżnicowaniem gatunkowym z dominacją bakterii z rodzaju Pseudomonas. Zastosowane wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (naftalen, fenantren i fluoren) wykazywały się biodegradowalnością zarówno w układach indywidualnych, jak i mieszaninie, przy czym stopień biodegradacji zależał od rodzaju WWA. Najbardziej podatnym na biodegradacje jest naftalen, który ulegał całkowitemu rozkładowi w szóstym dniu inkubacji w układzie indywidualnym (20 mg/l). W układzie o stężeniu wyjściowym 50 mg/l biodegradacja naftalenu po ośmiu dniach inkubacji osiągnęła blisko 80%. Wyniki cytometrii przepływowej potwierdzają dane literaturowe wskazujące na ogólna tendencje wzrostu toksyczności WWA wraz ze wzrastająca liczba pierścieni - naftalen posiada tylko dwa pierścienie i jak wynika z aktywności komórek mikroorganizmów jest dla nich mniej toksyczny niż trójpierścieniowy fenantren.

Słowa kluczowe

EN

polycyclic aromatic hydrocarbons; microbial consortium; biodegradation; toxicity

PL

wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne; konsorcjum mikrobiologiczne; biodegradacja; toksyczność

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, nr 1
• Strony: 106--111
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., wykr.

Twórcy

autor

Szczepaniak Z.

• Poznań University of Life Sciences, Institute of Food Technology of Plant Origin, ul. Wojska Polskiego 31, 60-624 Poznań, Poland

autor

Staninska J.

• Poznań University of Life Sciences, Department of Biotechnology and Food Microbiology ul. Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznań, Poland

autor

Piotrowska-Cyplik A.

• Poznań University of Life Sciences, Institute of Food Technology of Plant Origin, ul. Wojska Polskiego 31, 60-624 Poznań, Poland

autor

Cyplik P.

• Poznań University of Life Sciences, Department of Biotechnology and Food Microbiology ul. Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Yang F., Zhang Q., Guo H., Zhang S.: Evaluation of cytotoxicity, genotoxicity and terstogenicity of marine sediments from Qingdao coastal areas using in vitro fish cell assay, comet assay and zebrafish embryo test; Toxicologi in Vitro, 2010, 24, 2003-2011.
• [2] Haritash A.K., Kaushik C.P.: Biodegradation aspects of Policyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs): A review; Journal of Hazardous Materials, 2009, 169, 1-15.
• [3] Smolik E.: Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne WWA. Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego, Sosnowiec, 2001. (www.ietu.katowice.pl).
• [4] McLachlan M.S.: Bioacumulation of hydrofobic chemicals in agricultural food chain. Organohalogened Compounds, 1995, 22, 81-103.
• [5] Kubiak M.S.: Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) - ich występowanie w środowisku i w żywności; Problemy Higieny i Epidemiologii, 2013, 94, 31-36.
• [6] Gan S., Lau E.V., Ng H.K.: Remediation of soils contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs); Journal of Hazardous Materials, 2009, 172, 532-549.
• [7] Eom I.C., Rast C., Veber A.M., Vasseur P.: Ecotoxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH)-contaminated soil. Ecotoxicol. Environ. Safety, 2007, 67, 190-205.
• [8] Kanaly R.A., Harayama M.D.: Biodegradation of highmolecular-weight polycyclic aromatic hydrocarbons by bacteria. J. Bacteriol., 2000, 182, 2059-2067.
• [9] Wickle W.: Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soil - a review. I. Plan. Nutr. Soil.Sci. 163, 229-248.
• [10] Mueller J.G., Chapman P.J., Pritchard P.H.: Action of a fluoranthene-utilizing bacterial community on polycyclic aromatic hydrocarbon components od creosote. Appl. Environ Microbiol., 1989, 55, 3085-90.
• [11] Atlas R., Bartha R.: Ecologia microbiana y microbiologia ambiental, fourth ed. Editorial Prentice Hall, Espana, 2002, 677pp.
• [12] Johnsen A. R., Karlson U.: Diffuse PAH contamination of surface soils: environmental occurence, bioavailability, and microbial degradation. Appl. Microbiol Biotechnol., 2007, 76, 533-543.
• [13] González-Paredes Y., Alarcón A., Ferrera-Cerrato R., Almaraz J. J., Martínez-Romero E., Cruz-Sánchez J. S., Mendoza-López Ma. R., Ormeno-Orillo E.: Tolerance, growth and degradation of phenanthrene and benzo[a]pyrene by Rhizobium tropici CIAT 899 in liquid culture medium. Applied Soil Ecology, 2013, 63, 105-111.
• [14] Tikilili P.V, Nkhalambayausi-Chirwa E.M.: Characterization and biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in radioactive wastewater. J. Hazard Mater. 2011, 15, 192(3), 1589-96.