Selekcja bakterii ryzosferowych usprawniających procesy fitoremediacji gleb zawierających związki metali ciężkich

• Autorzy: Dąbrowska G. , Hrynkiewicz K. , Kłosowska K. , Goc A.

Warianty tytułu

EN

Selection of rhizobacteria improving phytoremediation of soil contaminated with heavy metal compounds

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wiele spośród bakterii ryzosferowych charakteryzuje się wysoką opornością na jony metali ciężkich i odgrywa ważną rolę w promowaniu wzrostu roślin w ich obecności. W badaniach przeanalizowano szczepy bakterii Bacillus sp. (ML 1-2), Bacteroidetes bacterium (RI 116-1), Flavobacterium sp. (RI 111-11), Pseudomonas fluorescens (LI C1), Serratia entomophila (RI 111-21) i Variovorax sp. (ML 3-12), wyizolowane z gleb skażonych związkami metali ciężkich lub zdegradowanych antropogenicznie. W warunkach in vitro wyselekcjonowano bakterie oporne na jony wybranych metali ciężkich (Cd, Cu, Zn i Pb). Wykazano, że S. entomophila (RI 111-21) i P. fluorescens (LI C1) należą do bakterii o najwyższym stopniu oporności na obecność jonów metali ciężkich w podłożu, zwłaszcza cynku i ołowiu. Szczepami o najwyższej wrażliwości na przeanalizowane jony metali cięż-kich okazały się B. bacterium (RI 116-1) i Flavobacterium sp. (RI 111-11). Stwierdzono, że na wzrost i rozwój siewek rzepaku negatywnie wpływały jony metali ciężkich uszeregowane w kolejności: Pb>Zn>Cu>Cd. Inokulacja rzepaku ozimego (Brassica napus L. odmiana Kronos) wykazała, że niektóre bakterie promowały wzrost i rozwój siewek w obecności jonów metali ciężkich, zwłaszcza miedzi i kadmu. Szczepy Bacillus sp. (ML 1-2) i B. bacterium (RI 116-1) najsilniej promowały wzrost siewek rzepaku w środowisku zawierającym jony metali ciężkich, stąd też wydają się mieć największy potencjał w procesach fitoremediacji gleb.

EN

Many soil bacteria show a high tolerance to heavy metals and play a vital role in promoting plant growth in a heavy-metal-contaminated environment. In the study reported on in this paper the bacterial strains being analyzed included Bacillus sp. (ML 1-2), Bacteroidetes bacterium (RI 116-1), Flavobacterium sp. (RI 111-11), Pseudomonas fluorescens (LI C1), Serratia entomophila (RI 111-21), and Variovorax sp. (ML 3-12), which had been isolated from soils contaminated by heavy metal compounds, or degraded due to anthropogenic activity. Under in-vitro conditions selected were bacteria tolerant to Cd, Cu, Zn and Pb. It has been demonstrated that among the strains examined S. entomophila (RI 111-21) and P. fluorescens (LI C1) are endowed with the highest tolerance to the heavy metals in the substrate, specifically to Zn and Pb, whereas B.?bacterium (RI 116-1) and Flavobacterium sp. (RI 111-11) display the highest vulnerability to heavy metals. Taking into account their negative influence on the growth and development of rape seedlings, the four heavy metals have been listed in the following order: Pb>Zn>Cu>Cd. Inoculation of winter rape (Brassica napus L. var. Kronos) has shown that some of the bacterial strains promote the growth and development of seedlings in the presence of heavy metals, especially copper and cadmium. The strains Bacillus sp. (ML 1-2) and B. bacterium (RI 116-1), which were parti-cularly active in promoting rape seedling growth in an environment containing heavy metals, seem to have the greatest potential for the phytoremediation of soils.

Słowa kluczowe

PL

fitoremediacja; gleba; metale ciężkie; ryzobakterie; rzepak

EN

phytoremediation; soil; heavy metals; rhizobacteria; rape

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 33, nr 2
• Strony: 53--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dąbrowska G.

autor

Hrynkiewicz K.

autor

Kłosowska K.

autor

Goc A.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Wydział Biologii i Nauk o Ziemi, Zakład Genetyki, ul. J. Gagarina 9, 67-100 Toruń,

Bibliografia

• 1.A.D. PEUKE, H. RENNENBERG: Phytoremediation with transgenic trees. Zeitschrift für Naturforschung C 2005, Vol. 60, No. 3–4, pp. 199–207.
• 2.M. KUFFNER, M. PUSCHENREITER, G. WIESHAMMER, M. GORFER, A. SESSITSCH: Rhizosphere bacteria affect growth and metal uptake of heavy metal accumulating willows. Plant Soil 2008, Vol. 304, pp. 35–44.
• 3.K. HRYNKIEWICZ, C. BAUM, P. LEINWEBER: Density, metabolic activity and identity of cultivable rhizosphere bacteria on Salix viminalis in disturbed arable and landfill soils. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 2010, Vol. 173, pp. 747–756.
• 4.B. KOŁWZAN: Ocena przydatności inokulantów do bioremediacji gleby zanieczyszczonej produktami naftowymi. Ochrona Środowiska 2008, vol. 30, nr 4, ss. 3–14.
• 5.D. ZIMMER, C. BAUM, P. LEINWEBER, K. HRYNKIEWICZ, R. MEISSNER: Associated bacteria increase the phytoextraction of cadmium and zink from a metal-contami-nated soil by mycorrhizal willows. International Journal of Phytoremediation 2009, Vol. 11, No. 2, pp. 200–213.
• 6.A.V. STURZ, J. NOWAK: Endophytic communities of rhizobacteria and the strategies required to create yield enhancing associations with crops. Applied Soil Ecology 2000, Vol. 15, pp. 183–190.
• 7.M. RAJKUMAR, R. NAGENDRAN, K.J. LEE, W.H. LEE, S.Z. KIM: Response of endophytic growth promoting bacteria and Cr6+ on the growth of Indian mustard. Chemosphere 2006, Vol. 62, pp. 741–748.
• 8.A. KALITKIEWICZ E. KĘPCZYŃSKA: Wykorzystanie ryzobakterii do stymulacji wzrostu roślin. Biotechnologia 2008, vol. 2, nr 81, ss. 102–114.
• 9.V.S. SARAVANAN, M. MADHAIYAN, M. THANGARAJU: Solubilization of zinc compounds by the diazotrophic, plant growth promoting bacterium Gluconacetobacter diazotrophicus. Chemosphere 2007, Vol.66, pp. 1794–1798.
• 10.U. GUZIK, D. WOJCIESZYŃSKA, I. GREŃ, K. HUPERT-KOCUREK: Badania aktywności dioksygenaz katecholowych w obecności jonów wybranych metali ciężkich w aspekcie bioremediacji środowisk zanieczyszczonych związkami aromatycznymi. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 1, ss. 9–13.
• 11.B. KOŁWZAN: Effect of bioremediation on genotoxicity of soil contaminated with diesel oil. Environment Protection Engineering 2009, Vol. 35, No. 1, pp. 95–103.
• 12.B. KOŁWZAN: Usuwanie zanieczyszczeń naftowych z gruntu metodą pryzmowania. Ochrona Środowiska 2009, vol. 31, nr 2, ss. 3–10.
• 13.A.J. FARWELL, S. VESELY, V. NERO, H. RODRIGEZ, S. SHAH, D.G. DIXON, B.R. GLICK: The use of transgenic canola (Brassica napus) and plant growth-promoting bacteria to enhance plant biomass at a nickel-contaminated field site. Plant Soil 2006, Vol. 288, pp. 309–318.
• 14.X.-F. SHENG, J.-J. XIA: Improvement of rape (Brassica napus) plant growth and cadmium uptake by cadmium resistant bacteria. Chemosphere 2006, Vol. 64, pp. 1036–1042.
• 15.X.-F. SHENG, J.-J. XIA, C.-Y. JIANG, L.-Y. HE, M. QIAN: Characterization of heavy metal-resistant endophytic bacteria from rape (Brassica napus) roots and theirs potential in promoting the growth and lead accumulation of rape. Environmental Pollution 2008, Vol. 156, pp. 1164–1170.
• 16.G. DĄBROWSKA, K. HRYNKIEWICZ, K. KŁOSOWSKA, A. TREJGELL, A. ADAMSKA-MIEREK: Wpływ bakterii ryzosferowych na kiełkowanie nasion Brassica napus L. w obecności metali ciężkich (Cd, Cu, Pb, Zn). Rośliny Oleiste–Oilseed Crops 2010, vol. 31, ss. 85–97.
• 17.E.A. BARKA, C. CLEMENT: Plant-Microbe Interactions. Research Signpost, Trivandrum Kerala, India 2008.
• 18.A.A. BELIMOV, V.I. SAFRONOVA, T.A. SERGEYEVA, T.N. EGOROVA, V.A. MATVEYEVA, V.E. TSYGANOV, A.Y. BORISOV, I.A. TIKHONOVICH, C. KLUGE, A. PREISFELD, K.J. DIETZ, V.V. STEPANOK: Characterization of plant growth promoting rhizobacteria isolated from polluted soils and containing 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase. Canadian Journal of Microbiology 2001, Vol. 47, pp. 642–652.
• 19.M. RAJKUMAR, N. AE, H. FREITAS: Endophytic bacteria and their potential to enhance heavy metal phytoextraction. Chemosphere 2009, Vol. 77, pp. 153–160.
• 20.A.A. JUWARKAR, A. NAIR, K.V. DUBEY, S.K. SINGH, S. DEVOTTA: Biosurfactant technology for remediation of cadmium and lead contaminated soils. Chemosphere 2007, Vol. 68, pp. 1996–2002.
• 21.G.I. BURD, D.G. DIXON, B.R. GLICK: Plant growth-promoting bacteria that decrease heavy metal toxicity in plants. Canadian Journal of Microbiology 2000, Vol. 46, pp. 237–245.
• 22.X.-F. SHENG, L.-Y. HE, Q. WANG, H. YE, C. JIANG: Effects of inoculation of bisurfactant-producing Bacillus sp. J119 on plant growth and cadmium uptake in a cadmium-amended soil. Journal of Hazardous Materials 2008, Vol. 155, pp. 17–22.
• 23.C.H. WU, T.K. WOOD, A. MULCHANDANI, W. CHEN: Engineering plant-microbe symbiosis for rhizoremediation of heavy metals. Applied and Environmental Microbiology 2006, Vol. 72, pp. 1129–1134.
• 24.M.S. KHAN, A. ZAIDI, P.A. WANI, M. OVES: Role of plant growth promoting rhizobacteria in the remediation of metal contaminated soils. Environmental Chemistry 2009, Vol. 7, pp. 1–19.
• 25.A.A. BELIMOV, N. HONTZEAS, V.I. SAFRONOVA, S.V. DEMCHINSKAYA, G. PILUZZA, S. BULLITTA, B.R. GLICK: Cadmium-tolerant plant growth-promoting bacteria associated with the roots of Indian mustard (Brassica juncea L. Czern.). Soil Biology and Biochemistry 2005, Vol. 37, pp. 241–250.
• 26.T.A. DELORME, J.V. GAGLIARDI, J.S. ANGLE, R.L. CHANEY: Influence of the zinc hyperaccumulator Thlaspi caerulenscens J.&C. Presl. and the nonmetal accumulator Trifolium pratense L. on soil microbial populations. Canadian Journal of Microbiology 2001, Vol. 47, pp. 773–776.
• 27.M. ROSENBLUETH, E. MARTINEZ-ROMERO: Bacterial endophytes and their interactions with hosts. Molecular Plant-Microbe Ineractions 2006, Vol. 19, pp. 827–837.
• 28.C. MASTRETTA, S. TAGHAVI, D. van der LELIE, A. MENGONI, F. GALARDI, C. GONNELLI, T. BARAC, J. BOULET N. WEYENS, J. VANGRONSVELD: Endophytic bacteria from seeds of Nicotiana tabacum can reduce cadmium phytotoxicity. International Journal of Phytoremediation. 2009, Vol. 11, pp. 251–267.
• 29.M.L.E. REED, B.R. GLICK: Growth of canova (Brassica napus) in the presence of plant growth-promoting bacteria and either copper or polycyclic aromatic hydrocarbons. Canadian Journal of Microbiology 2005, Vol. 51, pp. 1061–1069.
• 30.S. HASNAIN, A.N. SABRI: Growth stimulation of Triticum aestivum seedlings under Cr-stresses by non-rhizospheric pseudomonad strains. Environmental Pollution 1997, Vol. 97, pp. 265–273.
• 31.S.Y. KOO, K.S. CHO: Isolation and characterization of a plant growth-promoting rhizobacterium, Serratia sp. SY5. Journal of Microbiology and Biotechnology 2009, Vol. 19, No. 11, pp. 1431–1438.
• 32.A.A. BELIMOV, K.J. DIETZ: Effects of associative bacteria on element composition of barley seedlings grown in solution culture at toxic cadmium concentrations. Research in Microbiology 2000, Vol. 155, pp. 113–121.