Impact of Heavy Metals on Development of Metal Resistance in Soil Microbiota

• Autorzy: Timkova Ivana , Pevna Viktoria , Pristas Peter , Sedlakova-Kadukova Jana

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2019-01-20

Warianty tytułu

PL

Wpływ metali ciężkich na rozwój odporności na zawartość metali w mikroflorze w glebie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Heavy metal pollution caused by anthropogenic activity is a great concern of the present days. Widespread use of substances containing metals inevitably lead to their deposition in soil affecting soil microbiota, which plays important role in maintaining soil functions. The aim of our study was to determine number of heavy metal resistant isolates acquired from the soil from heavy metal polluted area of dump near Hnúšťa. Soil samples were obtained from two collection sites (48° 36´ 4,47502´´ N, 19° 57´32,654´´ E and 48° 36´ 4,4634´´ N, 19° 57´ 32,67´´ E) and mixed together. The microorganisms used in this study were routinely cultivated and screened for resistance to different concentrations of four heavy metals – Zn (2–500 mg/l), Cu, Ni, Pb (all three metals tested at concentrations from 0,5 to 125 mg/l). Very high resistance against Cu, Ni and Pb even at the highest tested concentrations was found at majority of tested bacterial strains. Almost all 89 from 89 isolates show resistance against these metals at tested concentrations. Only in case of Zn we determined the MIC (minimal inhibitory concentration) – 125 mg/l. The results point out very high resistance pattern in soil bacteria.

PL

Zanieczyszczenie metalami ciężkimi wywołane działalnością antropogeniczną jest wielkim problemem współczesności. Powszechne stosowanie substancji zawierających metale nieuchronnie prowadzi do ich odkładania się w glebie co wpływa na mikroflorę glebową, która odgrywa ważną rolę w utrzymywaniu funkcji gleby. Celem badań było określenie liczby izolatów odpornych na metale ciężkie pozyskanych z gleby z zanieczyszczonego obszaru składowiska metali ciężkich w pobliżu Hnúšťa. Próbki gleby pobrano z dwóch miejsc (48° 36' 4,47502'' N, 19° 57'32,654'' E i 48° 36' 4,4634''bN, 19° 57'32,67'' E) i wymieszano razem. Mikroorganizmy wykorzystane w tym badaniu były rutynowo hodowane i badane pod kątem odporności na różne stężenia czterech metali ciężkich: Zn (2–500 mg/l), Cu, Ni, Pb (wszystkie trzy badane metale w stężeniach od 0,5 do 125 mg/l). Bardzo wysoką odporność na Cu, Ni i Pb nawet przy najwyższych testowanych stężeniach stwierdzono w większości badanych szczepów bakteryjnych. Prawie wszystkie z 89 izolatów wykazują odporność na te metale w testowanych stężeniach. Tylko w przypadku Zn określiliśmy MIC (minimalne stężenie hamujące) = 125 mg/l. Wyniki wskazują na bardzo wysoki wzór oporności w bakteriach glebowych.

Słowa kluczowe

EN

heavy metals; soil microbiota; metal resistance

PL

metale ciężkie; mikroflora gleby; odporność na zawartość metali

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 21, nr 1
• Strony: 111--114
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., wykr.

Twórcy

autor

Timkova Ivana

• Pavol Jozef Šafárik University in Košice, Faculty of Science Šrobárova St. 2, 041 80 Košice, Slovak Republic;

autor

Pevna Viktoria

• Pavol Jozef Šafárik University in Košice, Faculty of Science Šrobárova St. 2, 041 80 Košice, Slovak Republic;

autor

Pristas Peter

• Pavol Jozef Šafárik University in Košice, Faculty of Science Šrobárova St. 2, 041 80 Košice, Slovak Republic;

autor

Sedlakova-Kadukova Jana

• Pavol Jozef Šafárik University in Košice, Faculty of Science Šrobárova St. 2, 041 80 Košice, Slovak Republic;

Bibliografia

• 1. ALONSO, Ana et al. Environmental selection of antibiotic resistance genes. Environmental Microbiology [online]. 2001, vol. 3, no. 1, January [cit. 2018-04-10]. Dostupný z WWW: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1046/ j.1462-2920.2001.00161.x. ISSN 1462-2920.
• 2. AZARBAD, Hamed et al. Microbial community structure and functioning along metal pollution gradients. Environmental Toxicology and Chemistry [online]. 2013, vol. 32, no. 9, September September [cit. 2018-04-10]. Dostupný z WWW: https://setac.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/etc.2269. ISSN 1552-8618.
• 3. BERG, Jeanette et al. Copper amendament of agricultural soil selects for bacterial antibiotic resistance in the field. Letters in Applied Microbiology [online]. 2005, vol. 40, no. 2, February [cit. 2018-04-10]. Dostupný z WWW: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1472-765X.2004.01650.x. ISSN 1472-765X.
• 4. BERNIER, Steve P.- SURETTE, Michael G. Concentration-dependent activity of antibiotics in natural environ- ments. Frontiers in Microbiology [online]. 2013, vol. 4, no. 20, February [cit. 2018-04-10]. Dostupný z WWW: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3574975/. ISSN 1664-302X.
• 5. BIJLSMA, Rita- LOESCHCKE, Volker. Environmental stress, adaptation and evolution: an overview. Journal of Evolutionary Biology [online]. 2005, vol. 18, no. 4, July [cit. 2018-04-09]. Dostupný z WWW: https://onlinelibrary. wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1420-9101.2005.00962.x. ISSN 1420-9101.
• 6. D’AMORE, J et al. Methods for speciation of metals in soils. Journal of Environmental Quality [online]. 2005, vol. 34, no. 5, January [cit. 2018-04-09]. Dostupný z WWW https://dl.sciencesocieties.org/publications/jeq/abstracts/34/5/1707. ISSN 0047-2425.
• 7. FRANKHAM, Richard. Stress and adaptation in conservation genetics. Journal of Evolutionary Biology [online]. 2005, vol. 18, no. 4, July [cit. 2018-04-09]. Dostupný z WWW: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16033545. ISSN 1420-9101.
• 8. GHOSH, Arpan et al. Characterization of large plasmids encoding resistance to toxic heavy metals in Salmonella abortus equi. Biochemical and Biophysical Research Communications [online]. 2000, vol. 272, no. 1, May [cit.2018-04-10]. Dostupný z WWW: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006291X0092727X?via%3Dihub. ISSN 0006-291X.
• 9. GILLERA, Ken. E. et al. Toxicity of heavy metals to microorganisms and microbial processes in agricultural soils: A review. Soil Biology and Biochemistry [online]. 1998, vol. 30, no. 10-11, September [cit. 2018-04-10]. Dostupný z WWW: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071797002708?via%3Dihub. ISSN 0038-0717.
• 10. GOMATHY, M.- SABARINATHAN, K. G. Microbial mechanisms of heavy metal tolerance - review. Agricultural Reviews. [online]. 2010, vol. 31, no. 2, [cit. 2018-04-10]. Dostupný z WWW: http://www.arccjournals.com/uploads/ articles/ar312007.pdf. ISSN 0976-0539.
• 11. JOSHI, B. H.- MODI, K. G. Screening and characterization of heavy metal resistant bacteria for its prospects in bioremediation of contaminated soil. Journal of Environmental Research And Development [online]. 2013, vol. 7, no. 4A, April-June [cit. 2018-04-11]. Dostupný z WWW: http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:XDjGaUSKta0J:www.jerad.org/ppapers/dnload.php%3Fvl%3D7%26is%3D4A%26st%3D1531+&c- d=3&hl=sk&ct=clnk&gl=sk&client=firefox-b-ab. ISSN 2319-5983.
• 12. LINDGREN, Beatrice- LAURILA, Anssi. Proximate causes of adaptive growth rates: growth efficiency variation among latitudinal populations of Rana temporaria. Journal of Evolutionary Biology [online]. 2005, vol. 18, no. 4, July [cit. 2018-04-09]. Dostupný z WWW: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16033553. ISSN 1420-9101.
• 13. NIES, Dietrich H. Microbial heavy-metal resistance. Applied Microbiology and Biotechnology [online]. 1999, vol. 51, no. 6, June [cit. 2018-04-10]. Dostupný z WWW: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s002530051457. pdf. ISSN 1432-0614.
• 14. PIOTROWSKA-SEGET, Zofia et al. Metal-tolerant bacteria occurring in heavily polluted soil and mine spoil. Applications in Soil Ecology [online]. 2005, vol. 28, no. 3, March [cit. 2018-04-10]. Dostupný z WWW: https://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S0929139304001064?via%3Dihub. ISSN 0929-1393.
• 15. SINGH, Reena et al. Heavy metals and living systems: An overview. Indian Journal of Pharmacology [online]. 2011, vol. 43, no. 3, May-June [cit. 2018-04-09]. Dostupný z WWW: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/ PMC3113373/. ISSN 1998-3751.
• 16. SØRENSEN, Jesper Givskov et al. Altitudinal variation for stress resistance traits and thermal adaptation in adult Drosophila buzzatii from the New World. Journal of Evolutionary Biology [online]. 2005, vol. 18, no. 4, July [cit. 2018-04-09]. Dostupný z WWW: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16033554. ISSN 1420-9101.
• 17. SPAIN, Anne- ALM, Elizabeth. Implications of Microbial Heavy Metal Tolerance in the Environment. Rev Undergraduate Res [online]. 2003, vol. 2, no. 1–6, [cit. 2018-04-11]. Dostupný z WWW: http://www.ruf.rice.edu/~rur/issue2_files/ PDF_Final/spain.pdf.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).