تعداد نشریات | 43 |
تعداد شمارهها | 1,659 |
تعداد مقالات | 13,577 |
تعداد مشاهده مقاله | 31,261,304 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 12,312,224 |
مقایسه کاربرد صنعتی اگزوپلی ساکاریدهای دو سویه سیانوباکتری آبزی و خاکزی Neowestiellopsis Persica A1387 و Nostoc punensis در تصفیه زیستی فلزات سنگین | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
زیست شناسی میکروبی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقاله 8، دوره 12، شماره 47، مهر 1402، صفحه 117-136 اصل مقاله (1.2 M) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نوع مقاله: پژوهشی- فارسی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22108/bjm.2022.134937.1489 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نویسندگان | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مریم ذاکر فیروزآباد1؛ بهاره نوروزی* 2؛ سروناز فلسفی3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1گروه بیوتکنولوژی، دانشکده علوم و فناوری های همگرا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2گروه زیست شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم و فناوری های نوین، دانشگاه علوم پزشکی آزاد اسلامی، تهران، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
چکیده | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقدمه: تولید اگزوپلیساکاریدها (EPS) توسط سیانوباکتریها در پاسخ به تنش فلزات سنگین یکی از ویژگیهای مهم این میکروارگانیسمها در تصفیه زیستی آبهای آلوده است. در این پژوهش، توانایی دو سیانوباکتری خاکزی و آب شیرین Nostoc punensis و Neowestiellopsis Persica A1387 در حذف فلزات سنگین کروم، نیکل و مس بررسی شده است. مواد و روشها: پس از رشد سیانوباکتریهای Nostoc punensis و Neowestiellopsis Persica A1387 در محیط کشت BG-110 در اتاقک رشد، تلقیح به محیط حاوی فلزات سنگین انجام شد. سپس میزان حذف فلزات سنگین در بازده زمانی 90 دقیقهای به همراه اندازهگیری وزن خشک، کربوهیدرات، پروتئین و اگزوپلیساکاریدها انجام شد. علاوه بر آن، آنالیز دستگاهی طیفسنجی تبدیل رامان و فوریه به مادون قرمز (FTIR) و طیفسنجی جرمی - کروماتوگرافی گازی (GC-MS) بهمنظور شناسایی گروههای عاملی مؤثر و ترکیبات فرار مؤثر در حذف فلزات سنگین انجام شدند. نتایج: نتایج حاصل از آنالیز واریانی یکطرفه و آزمون توکی نشان دادند بیشترین میزان وزن خشک سلولی، اگزوپلیساکارید، کربوهیدرات و پروتئین در سویه Neowestiellopsis Persica A1387 در مواجه فلزات نیکل و کروم یافت شد. علاوه بر آن، نتایج حاصل از جذب اتمیک فلزات سنگین نشان دادند سویه Neowestiellopsis Persica A1387، در ده دقیقه اول بیشترین میزان حذف فلز نیکل (350 میلیگرم بر وزن خشک) را نشان داد. نتایج حاصل از FTIR نشان دادند در نواحی cm-1 405، cm-1 575 و cm-1 920-813 پیکهایی در ارتباط با گروههای خمشی C-N و کربونیل (C=O) یافت شدند که تنها مواجه با فلزات سنگین مشاهده شد. نتایج حاصل از مطالعات GC-MS نیز نشان دادند بیشترین فراوانی ترکیبات فرار Butanal، Acetic acid ethyl ester، 2-Phenylethanol و 2,4-Hexadienal در سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 در تیمار با نیکل یافت شد. بحث و نتیجه گیری: سیانوباکتری آبزی Neowestiellopsis sp. مقاومت بیشتری نسبت به سیانوباکتری خاکزی Nostoc sp. در تیمارهای فلزی (مس، نیکل و کروم) از خود نشان داد. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
کلیدواژهها | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Neowestiellopsis Persica A1387؛ Nostoc punensis؛ فلزات سنگین؛ اگزوپلیساکارید؛ حذف زیستی؛ تجمع زیستی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
اصل مقاله | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقدمه سیانوباکتریها، بهعنوان منابع با ارزشی در تولید ﺍﮔﺰﻭﭘﻠﻲﺳﺎﻛﺎﺭﻳﺪﻫﺎ، ﻭﻳﮋﮔﻲﻫﺎﻱ ﻣﺘﻤﺎﻳﺰی نسبت به ﺩﻳﮕﺮ ﺑﺎﻛﺘﺮﻱﻫﺎ دارند. این ترکیبات ﺍﺯ ﺗﻌﺪﺍﺩ ﺯﻳﺎﺩﻱ ﻣﻮﻧﻮﺳﺎﻛﺎﺭﻳﺪﻫﺎﻱ ﻣﺘﻔﺎﻭت ﺗﺸﻜﻴﻞ ﺷﺪﻩاند ﻛﻪ بیشتر آنها ﭘﻠﻴﻤﺮﻫﺎﻱ ﺩﺍﺭﺍﻱ ۱۳-۶ ﻗﻨﺪ ﻣﺨﺘﻠﻒاند که در ﺗﻀﺎﺩ ﺑﺎ ﭘﻠﻴﻤﺮﻫﺎﻱ ﺗﻮﻟﻴﺪﺷﺪﻩ ﺗﻮﺳﻂ ﺩﻳﮕﺮ ﺑﺎﻛﺘﺮﻱﻫﺎ ﻭ ﺭﻳﺰﺟﻠﺒﻚﻫﺎ هستند. همچنین، ﺍﮔﺰﻭﭘﻠﻲﺳﺎﻛﺎﺭﻳﺪﻫﺎﻱ ﺳﻴﺎﻧﻮﺑﺎﻛﺘﺮﻱﻫﺎ ﻣﻌﻤﻮﻻً ﺣﺎﻭﻱ ﺩﻭ ﺍﻭﺭﻭﻧﻴﻚ ﺍﺳﻴﺪ ﻣﺘﻔﺎﻭﺕ (ﮔﻠﻮﻛﻮﺭﻭﻧﻴﻚ ﻭ ﮔﺎﻻﻛﺘﻮﺭﻭﻧﻴﻚ اسید) ﻭ ﮔﺮﻭﻩﻫﺎﻱ ﺳﻮﻟﻔﺎﺕ بوده است ﻛﻪ ﺩﺭ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻥ ﺍﮔﺰﻭﭘﻠﻲﺳﺎﻛﺎﺭﻳﺪﻫﺎﻱ ﺩﻳﮕﺮ ﺑﺎﻛﺘﺮﻱﻫﺎ متدوال نیست؛ درنتیجه، ﺍﻳﻦ ﺧﺼﻮﺻﻴﺎﺕ ﺑﺎﻋﺚ ﻣﻲﺷﻮند ﺍﮔﺰﻭﭘﻠﻲﺳﺎﻛﺎﺭﻳﺪﻫﺎﻱ ﺳﻴﺎﻧﻮﺑﺎﻛﺘﺮﻱﻫﺎ ﺑﺮﺍﻱ ﻛﺎﺭﺑﺮﺩﻫﺎﻱ ﺑﻴﻮﺗﻜﻨﻮﻟﻮﮊﻳﻜﻲ همانند ﺣﺬﻑ ﻓﻠﺰﺍﺕ ﺳﻨﮕﻴﻦ ﺍﺯ ﺁﺏﻫﺎﻱ ﺁﻟﻮﺩﻩ، ﺗﻐﻠﻴﻆ ﻳﺎ ﻋﻮﺍﻣﻞ ﺍﻣﻮﻟﺴﻴﻮﻥﻛﻨﻨﺪﻩ ﺑﺴﻴﺎﺭ مناسب باشند [1]. ﺑﻬﺮهبرداری ﺻﻨﻌﺘﻲ ﺍﺯ ﺳﻴﺎﻧﻮﺑﺎﻛﺘﺮﻱﻫﺎ ﺳﻮﺩ ﺑﻴﺸﺘﺮﻱ ﺭﺍ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺩﻳﮕﺮ ﭘﻠﻲﺳﺎﻛﺎﺭﻳﺪﻫﺎﻱ ﺟﺪﺍﺷﺪﻩ ﺍﺯ ﮔﻴﺎﻫﺎﻥ ﻳﺎ ﺭﻳﺰﺟﻠﺒﻚﻫﺎﻱ ﺩﺭﻳﺎﻳﻲ ﺑﻪ ﻫﻤﺮﺍﻩ ﺩﺍﺷﺘﻪ ﺍﺳﺖ؛ ﺩﺭﻧﺘﻴﺠﻪ، ﺗﺤﻘﻴﻘﺎﺕ ﻭﺳﻴﻌﻲ ﺑﺮﺍﻱ ﺟﺴﺘﺠﻮﻱ ﭘﻠﻲﺳﺎﻛﺎﺭﻳﺪﻫﺎﻱ ﺟﺪﻳﺪ در ﺳﻮﻳﻪﻫﺎﻱ ﺳﻴﺎﻧﻮﺑﺎﻛﺘﺮﻱﻫﺎﻱ ﺩﺍﺭﺍﻱ ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺗﺮﺷﺢ ﻣﻮﺍﺩ ﻣﻮﺳﻴﻼﮊﻱ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﺷﺪﻩاند. ﺗﺎﻛﻨﻮﻥ ﭼﻨﺪﻳﻦ ﺭﻳﺰﺟﻠﺒﻚ ﭘﺮﻭﻛﺎﺭﻳﻮﺕ ﻭ ﻳﻮﻛﺎﺭﻳﻮت ﺑﺮﺍﻱ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻭ ﺩﻓﻊ ﻣﻘﺎﺩﻳﺮ ﺯﻳﺎﺩﻱ ﺍﺯ ﺍﮔﺰﻭﭘﻠﻲﺳﺎﻛﺎﺭﻳﺪ ﺩﺭ ﺧﺎﺭﺝ ﻣﺤﻴﻂ ﺳﻠﻮﻟﻲ ﺷﻨﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪﻧﺪ. گونههای ﺍﺻﻠﻲ ﺳﻴﺎﻧﻮﺑﺎﻛﺘﺮﻱﻫﺎی ﺗﻮﻟﻴﺪﻛﻨﻨﺪة پلیساکاریدها ﺷﺎﻣﻞ Arthrospira platensis ﻭ Aphanizomenon ﻭ ﺭﻳﺰﺟﻠﺒﻚﻫﺎﻱ Chlorellavulgaris، Dunaliella salina، Isochrysis galbana، Bannochloropsis salina، Porphyridium cruentum و Haematococcuspluvialis هستند. اگزوپلیساکاریدها در سیانوباکتریها یا شامل اگزوپلیساکاردیهای متصل به سلولاند که شامل ترکیبی از کپسول، غلاف و اسلیم هستند یا مواد پلیساکاریدی محلول و آزادشده درون محیط هستند که یا از لایههای خارجی غشا یا از مراحل مختلف بیوسنتزی مشتق میشوند و هیچ ارتباط مستقیمی با سنتز اگزوپلیساکاریدهای متصل به سلول ندارد [2]. واژه ﺳﻢﺯﺩﺍﻳﻲ، به فرایند ﺧﻨﺜﻲﺳﺎﺯﻱ ﻳﺎ ﺣﺬﻑ ﻓﻠﺰﺍﺕ ﺳﻤﻲ ﺩﺭ ﻣﺤﻴﻂ ﺯﻳﺴﺖ اطلاق میشود. ﻓﻠﺰﺍﺕ ﺳﻨﮕﻴﻦ ﺁﻻﻳﻨﺪﻩﻫﺎﻱ ﻣﺤﻴﻄﻲ ﺷﺪﻳﺪی ﻫﺴﺘﻨﺪ که ﺑﺴﻴﺎﺭﻱ ﺍﺯ ﺁنها ﺣﺘﻲ ﺩﺭ ﻏﻠﻈﺖﻫﺎﻱ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﭘﺎﻳﻴﻦ ﻫﻢ ﺳﻤﻲاند. ﻓﻠﺰﺍﺕ ﺳﻨﮕﻴﻦ ﺑﻪ ﺩﻭ ﮔﺮﻭﻩ ﺍﺻﻠﻲ ﺗﻘﺴﻴﻢ ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ: ﮔﺮﻭﻩ ﺍﻭﻝ ﺷﺎﻣﻞ ﻓﻠﺰﺍﺕ ﺿﺮﻭﺭﻱ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﻣﺲ، ﺭﻭﻱ ﻭ ﺁﻫﻦ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺍﻳﻦ ﻓﻠﺰﺍﺕ ﺑﻪﻋﻨﻮﺍﻥ ﻣﻮﺍﺩ ﺭﻳﺰﻣﻐﺬﻱ ﺩﺭ ﻣﻘﺎﺩﻳﺮ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮﺍﻱ ﻣﻮﺟﻮﺩﺍﺕ ﺯﻧﺪﻩ ﺍﺯﺟﻤﻠﻪ ﺳﻴﺎﻧﻮﺑﺎﻛﺘﺮﻱﻫﺎ ﺿﺮﻭﺭﻱ ﺑﻮﺩﻩ است ﻭ ﺩﺭ فرایندﻫﺎﻱ ﻓﻴﺰﻳﻮﻟﻮﮊﻳﻚ ﻣﺘﻌﺪﺩ ﻭ ﻭﺍﻛﻨﺶﻫﺎﻱ ﻓﺘﻮﺳﻨﺘﺰﻱ ﺩﺧﻴﻞاند؛ ﺍﻣﺎ ﺩﺭ ﻏﻠﻈﺖﻫﺎﻱ ﺑﺎﻻ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﺳﻤﻲ ﺑﻮﺩﻩاند ﻭ ﺑﺎﻋﺚ ﻛﺎﻫﺶ ﺭﺷﺪ ﻭ ﻋﻤﻠﻜﺮﺩ ﮔﻴﺎﻫﺎﻥ ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ. ﻓﻠﺰﺍﺕ ﺳﻨﮕﻴﻦ ﮔﺮﻭﻩ ﺩﻭﻡ ﻧﻴﺰ ﺷﺎﻣﻞ ﻓﻠﺰﺍﺕ ﻏﻴﺮﺿﺮﻭﺭﻱ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺁﺭﺳﻨﻴﻚ، ﺟﻴﻮﻩ، ﺳﺮﺏ ﻭ ﻛﺎﺩﻣﻴﻮﻡ است ﻛﻪ ﺟﺰء ﺁﻻﻳﻨﺪﻩﻫﺎﻱ ﻋﻤﺪﻩ ﻣﺤﻴﻂ ﺯﻳﺴﺖ ﻣﺤﺴﻮﺏ ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ و ﺩﺭ ﺗﻤﺎﻣﻲ ﻏﻠﻈﺖﻫﺎ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﺳﻤﻲ ﺑﻮﺩﻩ ﻭ ﺑﺮﺍﻱ ﺁنها ﻫﻴﭻ ﻋﻤﻠﻜﺮﺩ زیستی ﺷﻨﺎﺧﺘﻪ ﻧﺸﺪﻩ ﺍﺳﺖ [3، 4]. ﺳﻴﺎﻧﻮﺑﺎﻛﺘﺮﻱﻫﺎ ﺩﺭ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺭﻭﺯﺍﻧﻪ ﺣﺪﻭﺩ 40 درصد ﺯﻳﺴﺖﺗﻮﺩﻩ ﻓﺘﻮﺳﻨﺘﺰﻱ ﺟﻬﺎﻥ ﺳﻬﻴﻢ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻭ ﺍﻧﺮﮊﻱ ﺧﻮﺭﺷﻴﺪﻱ ﺭﺍ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ﺗﻨﺶ ﻓﻠﺰﺍﺕ ﺳﻨﮕﻴﻦ، ﻳﻜﻲ ﺍﺯ ﺗﻨﺶﻫﺎﻱ ﻣﺤﻴﻄﻲ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻪﻋﻠﺖ ﺻﻨﻌﺘﻲﺷﺪﻥ ﺳﺮﻳﻊ ﺟﻮﺍﻣﻊ ﺑﻪﻃﻮﺭ ﮔﺴﺘﺮﺩﻩ ﺩﺭﺣﺎﻝ ﺍﻓﺰﺍﻳﺶ است. ﺩﺭ ﻃﻮﻝ ﺗﻜﺎﻣﻞ، ﻣﻮﺟﻮﺩﺍﺕ ﺭﻭﺵﻫﺎﻱ ﻣﺘﻨﻮﻋﻲ ﺭﺍ ﺑﺮﺍﻱ ﺣﻔﻆ ﺗﻌﺎﺩﻝ ﺑﺎ ﻳﻮﻥﻫﺎﻱ ﻓﻠﺰﻱ ﻣﻮﺟﻮﺩ ﺩﺭ ﻣﺤﻴﻂ ﺍﻃﺮﺍﻑ ﺍﻳﺠﺎﺩ کردهاند. سلولها ﺩﻭ ﻭﻇﻴﻔﻪ ﺍﺳﺎﺳﻲ ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺯﻣﻴﻨﻪ ﺩﺍﺭﻧﺪ؛ ﺍﻭﻝ اینکه ﻓﻠﺰﺍﺕ ﺳﻨﮕﻴﻨﻲ ﺭﺍ ﺍﻧﺘﺨﺎﺏ میکنند ﻛﻪ ﺑﺮﺍﻱ ﺭﺷﺪ ﺿﺮﻭﺭﻱاند ﻭ ﺁﻥ ﺩﺳﺘﻪ ﻛﻪ ﻣﻮﺭﺩ ﻧﻴﺎﺯ ﻧﻴﺴﺘﻨﺪ را ﺣﺬﻑ ﻛﻨﻨﺪ؛ ﺩﻭﻡ اینکه ﻳﻮﻥﻫﺎﻱ ﺿﺮﻭﺭﻱ ﺭﺍ ﺩﺭ ﻏﻠﻈﺖﻫﺎﻱ ﺩﺭﻭﻥ ﺳﻠﻮﻟﻲ ﻣﻄﻠﻮﺏ ﻧﮕﻪ ﺩﺍﺭﻧﺪ. ﺗﺸﻜﻴﻞ ﻛﻤﭙﻠﻜﺲ ﺗﺒﺎﺩﻝ ﻳﻮﻥ، ﺟﺬﺏ، ﺭﺳﻮﺏﺩﻫﻲ ﻣﻮﺍﺩ ﻏﻴﺮﺁﻟﻲ ﻭ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ ﻣﻜﺎﻧﻴﺴﻢ ﺍﻛﺴﻴﺪﺍﺳﻴﻮﻥ ﻳﺎ ﺍﺣﻴﺎ ﺟﺰء ﺭﻭﺵﻫﺎﻳﻲ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺮﺍﻱ مقابلة ﺳﻠﻮﻝ ﺑﺎ ﺍﺛﺮﺍﺕ ﻭ ﺁﺳﻴﺐﻫﺎﻱ ﻓﻠﺰﺍﺕ ﺳﻨﮕﻴﻦ ﻭ ﺳﻤﻲ ﺗﻜﺎﻣﻞ یافتهاند [6]. ﺣﻀﻮﺭ ﺑﺎﺭﻫﺎﻱ ﻣﻨﻔﻲ (ﺍﺳﻴﺪﻫﺎﻱ اورهای) ﺩﺭ ﺍﮔﺰﻭﭘﻠﻲﺳﺎﻛﺎﺭﻳﺪﻫﺎﻱ ﺳﻴﺎﻧﻮﺑﺎﻛﺘﺮﻱﻫﺎ ﻛﻪ ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤﻲ ﺩﺭ ﺟﺬﺏ ﻛﺎﺗﻴﻮﻥﻫﺎﻱ ﻓﻠﺰﻱ ﺩﺍﺭﺩ، ﻳﻚ ﭘﺪﻳﺪﻩ ﭘﺮ ﻣﻨﻔﻌﺖ ﺍﺣﺘﻤﺎﻟﻲ ﺑﺮﺍﻱ ﺗﺼﻔﻴﻪ ﺁﺏ ﺍﺳﺖ [7]. عوامل متفاوتی ازجمله محیط کشت، فلزات سنگین، منابع فسفات، نیتروژن، سولفات، شوری، مواد مغذی و نور در تولید اگزوپلیساکاریدها در سیانوباکتریها نقش دارند؛ بنابراین، مشکل میتوان نتیجه گرفت که آیا تفاوتهای گزارششده در تولید اگزوپلیساکاریدها بهدلیل تفاوتهای فیزیولوژیکی در میان گونههاست یا بهدلیل تفاوت در شرایط کشت آزمایشگاهی بهکاربردهشده است؛ برای مثال، تأثیر شرایط کشت بر تولید پلیساکاریدها، وابسته به گونه است. سنتز اگزوپلیساکاریدها بهطور مستقیم به محدودیتهای محیطی (برای مثال، محیط فیزیکی و شیمیایی) مربوط به میکروارگانیسم وابسته است. با توجه به نوع سویههای ریزجلبک، سنتز پلیساکارید خارج سلولی در طول فاز رشد یا در طول فاز ایستایی متفاوت به نظر میرسد [7]؛ به همین دلیل است که در این مطالعه توانایی دو سویه سیانوباکتری Nostoc punensis و Neowestiellopsis Persica A1387 متعلق به دو زیستگاه مختلف خاکزی و آب شیرین در حذف فلزات سنگین کروم، نیکل و مس سنجش میشود.
مواد و روشها کشت سیانوباکتریهای Nostoc punensis و Neowestiellopsis Persica A1387: ابتدا سویههای سیانوباکتری از مجموعه کشت سیانوباکتریهای دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات Cyanobacteria culture collection (CCC) تهیه شدند. سویههای سیانوباکتریهای خاکزی Nostoc punensis و آبزی Neowestiellopsis Persica A1387 متعلق به خاکهای زراعی و آبهای اطراف جنگل النگدره استان گلستان هستند. این سویهها با کد دسترسی KT166436.1 و MZ327713.1 بهترتیب در بانک ژن موجودند. Neowestiellopsis Persica A1387، سویه سیانوباکتری منشعب است و در تیره Hapalosiphonaceae قرار دارد وNostoc punensis سویه سیانوباکتری غیرمنشعبی است که در تیره Nostocaceae قرار دارد. کشت در محیط کشت تلقیح فلزات سنگین و اندازهگیری میزان جذب: ابتدا کیسههای دیالیز حاوی محیط کشت به مدت معادله شماره 1: q (mg g-1)= v (C1-C2) m-1 V: حجم سویه (در لیتر)، Ci: غلظت ابتدایی فلز و C2 غلظت نهایی فلز (میلیگرم بر لیتر)، m: مقدار وزن خشک (گرم) اندازهگیری میزان وزن خشک: وزن خشک بیومس (گرم بر لیتر) با فیلتراسیون کشتهای دیالیزشده و خشککردن فیلترها در 100 درجه سانتیگراد اندازهگیری شد [8]. جداسازی و اندازهگیری اگزوپلیساکاریدها: بعد از تلقیح فلزات سنگین با محیط کشت سیانوباکتریها، اگزوپلیساکاریدها از محیط کشت BG-110 حاوی سیانوباکتریها برای بررسی میزان حذف فلزات سنگین پس از 30 روز استخراج شدند. سلولها از محیط کشتها با استفاده از سانتریفیوژ با سرعت بالا سنجش محتوای کربوهیدرات با استفاده از طیفسنجی مرئی- فرابنفش: سنجش محتوای کربوهیدرات بر طبق روش اسپکتروفتومتریک محاسبه شد. 1/0 گرم از اگزوپلیساکارید خشکشده سیانوباکتریهای بررسیشده، در 5 میلیلیتر اتانل سنجش محتوای پروتئین با استفاده از طیفسنجی مرئی- فرابنفش: سنجش محتوای پروتئین بر طبق روش اسپکتروفتومتریک محاسبه شد. محلولهای اگزوپلیساکارید با 0125/0 مولار تترابورات سدیم در 100 درجه سانتیگراد برای 45 دقیقه غلیظ شدند و بعد از سردشدن در حمام آب یخ، معرف متاهیدروکسی دیفنیل، اضافه و جذب در طول موج 520 نانومتر اندازهگیری شد. پروتئین بر طبق روش برادفورد با استفاده از آلبومین سرم گاوی بهعنوان استاندارد اندازهگیری شد [10، 11]. طیفسنجی تبدیل رامان و فوریه به مادون قرمز (FT-IR): در این طیفسنجی، از روش تهیه قرص پتاسیم برماید (KBr) با مخلوط ماده استفاده شد. مقدار آنالیز ترکیبات فرار با استفاده از طیفسنجی جرمی - کروماتوگرافی گازی: ابتدا 50 میلیلیتر از نمونه، سانتریفیوژ و با اسید هیدروکلریک 2 مولار به مدت روشهای آماری: واکاوی دادههای آماری بهدستآمده از هر آزمایش با نرمافزار SPSS (نسخه 24) انجام شد. همه دادهها از سه بار تکرار آزمون به دست آمدهاند. معنیداربودن تفاوتها بین موارد اندازهگیریشده با آنالیز واریانس یکطرفه با حدود اطمینان 95 درصد و مقایسة میانگینها با آزمون tukey انجام شد.
نتایج تأثیر فلزات مس، کروم و نیکل بر وزن خشک و غلظت اگزوپلیساکاریدهای دو سویهNeowestiellopsis Persica A1387 و Nostoc punensis: نتایج حاصل از تیمار سیانوباکتریهای Neowestiellopsis Persica A1387 و Nostoc punensis با فلزات کروم، مس و نیکل نشان دادند وزن خشک سلولها تحت تیمار با فلزات بهصورت معناداری در زمانهای 24 و 48 در سیانوباکتریها در مقایسه با کنترل کاهش یافته است (p-value<0.05). علاوه بر آن، تحت تیمار با مس علاوه بر زمانهای 24 و 48 ساعت، وزن خشک سلولی در 12 ساعت نیز کاهش معناداری را در مقایسه با سویه شاهد نشان میدهد نتایج حاصل از غلظت اگزوپلیساکارید تولیدشده توسط سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 نشان دادند غلظت محتوای اگزوپلیساکاریدی در سویه تحت تیمار با کروم و مس در زمانهای 12، 24 و 48 ساعت تفاوت معناداری را با سویه کنترل نشان میدهد (p-value<0.05)؛ اما در سویههای تحت تیمار با نیکل، این تفاوت معنادار در زمانهای 24 و 48 ساعت مشاهده میشود (شکل 1، B). در سیانوباکتری
شکل 1- نتایج حاصل از اثر فلزات سنگین کروم، نیکل و مس بر A) وزن خشک سلولی و B) غلظت اگزوپلیساکاریدها بین دو سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 (ستونهای سیاه) و Nostoc punensis (ستونهای سفید) در زمانهای 12، 24 و 48 ساعت. حروف متفاوت بیانکنندة وجود تفاوت معنادار بین سویهها است. Fig 1 - The results of the effect of heavy metals chromium, nickel and copper on A) cell dry weight and
|
|
|
شکل 2- نتایج حاصل از اثر فلزات سنگین کروم، نیکل و مس بر A) غلظت پروتئین B) کربوهیدرات تولیدشده توسط سیانوباکتریهای Neowestiellopsis Persica A1387 و Nostoc punensis در تیمار با فلزات مس، کروم و نیکل. حروف متفاوت بیانکنندة تفاوت معنادار بین سویهها هستند.
نتایج حاصل از حذف فلزات مس، نیکل و کروم در کشت مایع سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 و Nostoc punensis : نتایج حاصل از بررسی حذف فلزات مس، نیکل و کروم نشان دادند سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 بیشترین حذف فلز در سویههای تیمارشده با نیکل در دقیقه 10 را داشته است؛ درحالیکه کمترین حذف برای فلز مس در دقیقه 90 است. در سیانوباکتری Nostoc punensis نیز بیشترین حذف مربوط به تیمار با فلز نیکل در دقیقه 10 بوده است؛ درحالیکه کمترین میزان حذف در تیمار با مس در دقیقه 90 مشاهده شده است. همچنین نتایج مشخص کردند سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 توانایی بهتری در حذف نیکل و کروم در مقایسه با سیانوباکتری Nostoc punensis در زمانهای 10، 30، 60 و 90 دقیقه دارد (p-value<0.05)؛ درحالیکه تفاوت معناداری در حذف مس توسط دو سیانوباکتری مورد استفاده مشاهده نشد
(p-value>0.05). بیشترین حذف پس از 10 دقیقه تیمار سیانوباکتریها با فلزات مشاهده شد و با افزایش زمان، میزان حذف فلزات از محیط کاهش یافت که میتواند بهعلت اشباعشدن پلیساکاریدها و پروتئینهای سیانوباکتری توسط فلزات باشد. تفاوت معناداری در حذف فلزات نیکل، کروم و مس در تیمارهای 30، 60 و 90 دقیقهای سیانوباکتری Nostoc punensis مشاهده نشد (p-value>0.05)؛ اما تفاوت معناداری بین این تیمارها و تیمار 10 دقیقهای با این فلزات مشاهده میشود (p-value>0.05) که این نشان میدهد بیشترین حذف فلزات توسط سیانوباکتریها در 10 دقیقه ابتدایی رخ میدهد. بهطور کلی نتایج نشان دادند در مقایسه حذف فلزات مس، نیکل و کروم توسط دو گونه Neowestiellopsis Persica A1387 و
Nostoc punensis، سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 در حذف فلزات سویه برتر بوده و در یک زمان ثابت، میزان بیشتری از فلزات را در مقایسه با سیانوباکتری Nostoc punensis حذف کرده است (شکل 3).
شکل 3- نتایج حاصل از حذف فلزات مس، نیکل و کروم توسط دو سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 و Nostoc punensis در زمانهای صفر (زمان تلقیح)، 10، 30، 60 و 90 دقیقه پس از تیمار.
نتایج حاصل از مطالعات GC-MS سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 و Nostoc punensis: نتایج حاصل از مطالعات GC-MS سویه شاهد (فاقد فلزات سنگین)، تیمارشده با Cr(III) و Ni(II)، سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 نشان دادهاند Acetic acid methyl ester با فرمول مولکولی C3H6O2، وزن مولکولی 05/60 گرم بر مول، زمان پیک 03/7 دقیقه و جنس Ester بیشترین میزان فراوانی (491/12 درصد، 046/14 درصد و 888/12 درصد) و 4-Octan-3-one با فرمول مولکولی C8H14O، وزن مولکولی 20/126 گرم بر مول، زمان پیک 19/30 دقیقه و جنس Alkane کمترین میزان فراوانی (304/1 درصد، 321/1 درصد و 25/1 درصد) را بهترتیب بین دیگر ترکیبات داشته است (جدول 1). همچنین نتایج حاصل از مطالعات GC-MS سویه سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 تیمارشده با Cu(II) نشان دادهاند ترکیب 3-Hydroxy-2-Butanone با فرمول مولکولی C8H16O4، وزن مولکولی 22/176 گرم بر مول، زمان پیک 25/17 دقیقه و جنسKetone بیشترین درصد فراوانی (815/10 درصد) و ترکیب
4-Octan-3-one با فرمول ملکولی C8H10O، وزن مولکولی 16/122 گرم بر مول، زمان پیک 44/28 دقیقه و جنس Alkane کمترین درصد فراوانی (151/1 درصد) را داشته است.
نتایج حاصل از مطالعات GC-MS سویه شاهد (فاقد فلزات سنگین)، تیمارشده باCr(III) ، Cu(II) و Ni(II) در سیانوباکتری Nostoc punensis بهترتیب نشان دادهاند Acetic acid methyl ester با فرمول مولکولی C3H6O2، وزن مولکولی 05/60 گرم بر مول، زمان پیک 03/7 دقیقه و جنس Ester بیشترین درصد فراوانی (292/12 درصد، 135/13 درصد، 535/11 درصد و 17/13 درصد) و 4-Octan-3-one با فرمول مولکولی C8H14O، وزن مولکولی 20/126 گرم بر مول، زمان پیک 19/30 دقیقه و جنس Alkane کمترین درصد فراوانی را (518/1 درصد، 479/1 درصد، 497/1 درصد و 272/1 درصد) داشته است.
نتایج حاصل از مقایسه ترکیبات شیمیایی و درصد فراوانی آنها در سویه کنترل و سیانوباکتریهای Neowestiellopsis Persica A1387 و Nostoc punensis تیمارشده با فلزات کروم، مس و نیکل نشان دادند در سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 تیمارشده با فلزات نسبت به سویه کنترل، میزان 2-بوتانول و تترادکانال افزایش یافته است؛ درحالیکه میزان 1و3- دی متیل بنزن، 3- متیل-1- بوتانول،
3- هیدروکسی-2- بوتانول و بنزآلدهید کاهش یافته است. بهطور کلی بیشترین تغییرات در این سیانوباکتری در تیمار نیکل مشاهده میشود. بیشترین جذب فلز سنگین نیز برای تیمار نیکل رخ میدهد که این نشان میدهد سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 با تغییر در ترکیبات ساختاری خود به افزایش جذب فلز نیکل از محیط منجر میشود؛ اما در سیانوباکتری Nostoc punensis میزان بوتانال،
1- بوتانول، 3- هیدروکسی-2- بوتانون و بنزآلدهید کاهش یافته است؛ درحالیکه میزان استیک اسید،
3- هیدروکسی متیل بوتیل استر، 1و3- دی متیل بنزن،
2- دکانون، 2و4- هگزا دیانال و تترا دکانال افزایش یافته است. بهطور کلی در این سیانوباکتری بیشترین تغییرات در تیمار با کروم دیده میشود؛ در صورتی که بیشترین جذب فلز از محیط مربوط به نیکل است (جدول 2).
جدول 1- مقایسه نتایج GC/MS حاصل از سویه شاهد و تیمار سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 توسط فلزهای مس، نیکل و کروم
Table 1- Comparison of GC/MS results obtained from the control strain and treatment of cyanobacterium Neowestiellopsis Persica A1387 by copper, nickel and chromium metals
مقایسه |
Abundance (%) |
RT (min) |
Peaks IDs |
|||
Ni (II) |
Cu (II) |
Cr (III) |
Control |
|||
در تیمار نیکل افزایش |
439/10 |
341/7 |
827/7 |
779/8 |
05/5 |
Butanal |
در تیمار مس کاهش |
888/12 |
214/9 |
046/14 |
491/12 |
03/7 |
Acetic acid methyl ester |
در تیمار نیکل افزایش |
622/7 |
795/4 |
309/5 |
044/6 |
39/7 |
Acetic acid ethyl ester |
افزایش |
518/3 |
56/2 |
393/5 |
256/2 |
35/8 |
2-Butanone |
در تیمار نیکل کاهش |
173/6 |
185/8 |
385/8 |
388/6 |
85/8 |
2-Pentanone |
در تیمار نیکل کاهش |
105/3 |
751/5 |
142/4 |
254/3 |
21/9 |
Ethanol |
در تیمار نیکل کاهش |
542/2 |
068/5 |
488/3 |
701/2 |
35/13 |
Acetic acid, 3-methylbutyl ester |
در تیمار مس افزایش |
938/3 |
668/6 |
326/3 |
88/5 |
82/13 |
1-Butanol |
کاهش |
401/1 |
314/2 |
85/3 |
331/4 |
68/14 |
1,3-di methyl benzene |
کاهش |
56/1 |
347/2 |
639/1 |
596/2 |
62/15 |
3-Methyl-1-butanol |
کاهش |
007/11 |
815/10 |
396/10 |
919/11 |
25/17 |
3-Hydroxy-2-Butanone |
در تیمار کروم کاهش |
096/3 |
339/4 |
589/1 |
864/2 |
01/19 |
2-Decanone |
در تیمار کروم کاهش |
53/9 |
87/8 |
712/6 |
884/6 |
51/19 |
2,4-Hexadienal |
در تیمار کروم افزایش |
801/8 |
63/10 |
379/12 |
134/11 |
81/20 |
Acetic acid |
کاهش |
711/4 |
591/3 |
026/2 |
741/4 |
82/2 |
Benzaldehyde |
افزایش |
545/5 |
76/4 |
333/6 |
936/3 |
31/28 |
Tetradecanal |
در تیمار نیکل افزایش |
873/2 |
6/1 |
567/1 |
496/2 |
44/28 |
2-Phenylethanol |
در تیمار کروم افزایش |
25/1 |
151/1 |
321/1 |
304/1 |
19/30 |
4-Octan-3-one |
نتایج حاصل از بررسی اگزوپلیساکاریدها با استفاده از روش FT-IR: برای درک بهتر، نتایج FT-IR برای دو گونه سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 و Nostoc punensis در حضور فلزات سنگین کروم، مس و نیکل نسبت به گروه کنترل (فاقد فلزات) مقایسه شدند. در رابطه با سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 در ناحیه cm-1 405 سویه کنترل پیک دیده میشود که مربوط به گروه خمشی C-N است؛ اما این پیک فقط در سویه تیمارشده با مس یافت شده و در سایرین این پیک حذف شده است. در ناحیه cm-1 575 سویه کنترل و سویههای تیمارشده با کروم و نیکل پیک مربوط به گروه خمشی کربونیل (C=O) مشاهده شد؛ اما این پیک در سویه تیمارشده با مس دچار تغییرات شده بود. علاوه بر این، در ناحیه بین cm-1920-813، 3 پیک جدید برای سویه تیمارشده با مس مشاهده شدند که در سایرین وجود نداشتند. پیکهای محدوده cm-1 1000 مربوط به گروههای C-O پلیساکاریدی و اسکلت قندیاند که در همه تیمارها و سویه کنترل دیده میشوند. همچنین یک تفاوت فاحش در تعداد و مکان قرارگیری پیکهای سویه تیمارشده با مس در بازة cm-1 1115-1048 یافت شد که مربوط به کشش قویPO43- و +NH3 است. پیک cm-1 1055 مربوط به اسکلت قندی و گروههای C-O-C و C-O آنومریک قندها است. همه سویهها بهجز سویه تیمارشده با مس در ناحیه مربوط به گروه آمین تغییر شکل یافته (cm-1 1244) پیک داشتند. تغییرات دیگر نیز در نواحی مربوط به گروه آمید و پیک مربوط به N-H و OH کششی در مقایسه سویهها و کنترل دیده میشود. سویهها در پیک مربوط به گروه کربونیل کششی و N-H و OH کششی که بهترتیب در ناحیه cm-1 1654 و cm-1 2935 دیده شدند، تغییراتی را نشان ندادند. نتایج مربوط به آنالیز FTIR ساختار پروتئین حاصل از سیانوباکتری Nostoc punensis تیمارشده با فلزات کروم، مس و نیکل تغییرات چندانی را در مقایسه با سویه کنترل نشان ندادند. در سویه تیمارشده با مس در ناحیه cm-1 874، یک پیک جدید مشاهده شد که مربوط به پیوند β-گلیکوزیدی و گروه عاملی CO32- است. علاوه بر این، در همین سویه در ناحیه cm-1 1121 که مربوط به گروه عاملی NH3 و PO43- است، یک پیک جدید مشاهده شد. این ناحیه مربوط به اسکلت قندی و گروههای آنومریک قندها است (جدول 3).
جدول 2- مقایسه نتایج GC/MS حاصل از سویه شاهد و تیمار سیانوباکتری Nostoc punensis توسط فلزهای مس، نیکل و کروم
Table 2- Comparison of GC/MS results obtained from the control strain and Nostoc punensis cyanobacterium treatment by copper, nickel and chromium metals
مقایسه |
Abundance (%) |
RT (min) |
Peaks IDs |
|||
Ni (II) |
Cu (II) |
Cr (III) |
Control |
|||
کاهش |
095/9 |
469/7 |
68/9 |
684/16 |
05/5 |
Butanal |
در تیمار مس کاهش |
17/13 |
535/11 |
135/13 |
292/12 |
03/7 |
Acetic acid methyl ester |
در تیمار نیکل افزایش |
161/7 |
509/5 |
356/3 |
868/5 |
39/7 |
Acetic acid ethyl ester |
در تیمار کروم افزایش |
057/3 |
124/2 |
218/5 |
197/3 |
35/8 |
2-Butanone |
در تیمار نیکل کاهش |
94/5 |
739/7 |
048/9 |
135/7 |
85/8 |
2-Pentanone |
در تیمار کروم کاهش |
99/3 |
68/5 |
146/3 |
89/3 |
21/9 |
Ethanol |
افزایش |
204/3 |
408/4 |
297/3 |
288/2 |
35/13 |
Acetic acid, 3-methylbutyl ester |
کاهش |
836/2 |
307/4 |
288/3 |
39/6 |
82/13 |
1-Butanol |
افزایش |
086/3 |
207/3 |
786/2 |
849/1 |
68/14 |
1,3-di methyl benzene |
در تیمار مس افزایش |
84/1 |
627/2 |
586/1 |
533/2 |
62/15 |
3-Methyl-1-butanol |
کاهش |
3/10 |
716/9 |
262/8 |
5/10 |
25/17 |
3-Hydroxy-2-Butanone |
افزایش |
018/4 |
064/4 |
06/3 |
488/2 |
01/19 |
2-Decanone |
افزایش |
699/10 |
794/8 |
073/8 |
217/7 |
51/19 |
2,4-Hexadienal |
در تیمار کروم افزایش |
891/7 |
95/9 |
38/12 |
172/10 |
81/20 |
Acetic acid |
کاهش |
49/3 |
544/3 |
482/2 |
904/3 |
82/22 |
Benzaldehyde |
افزایش |
835/6 |
635/5 |
166/7 |
561/5 |
31/28 |
Tetradecanal |
در تیمار کروم افزایش |
116/2 |
196/2 |
599/2 |
513/2 |
44/28 |
2-Phenylethanol |
کاهش |
272/1 |
497/1 |
479/1 |
518/1 |
19/30 |
4-Octan-3-one |
جدول 3- مقایسه نتایج FTIR بین دو سیانوباکتری Nostoc punensis و Neowestiellopsis Persica A1387 تیمارشده با فلزات و سویههای شاهد
Table 3- Comparison of FTIR results between two cyanobacteria Nostoc punensis and Neowestiellopsis Persica A1387 treated with metals and control strains
تفاوت |
کنترل گونه Nostoc punensis |
تیمار با نیکل گونه Nostoc punensis |
تیمار با مس گونه Nostoc punensis |
تیمار با کروم گونه Nostoc punensis |
کنترل گونه Neowestiellopsis Persica A1387 |
تیمار با نیکل گونه Neowestiellopsis Persica A1387 |
تیمار با مس گونه Neowestiellopsis Persica A1387 |
تیمار با کروم گونه Neowestiellopsis Persica A1387 |
پیکهای متناظر با گروههای عاملی |
با هم متفاوتند |
527 |
528 |
527 |
528 |
405 |
- |
483 |
- |
گروه چرخشی C-N |
بدون تغییر |
577 |
577 |
577 |
577 |
575 |
574 |
617 |
575 |
گروه خمشی C=O |
779 |
|||||||||
باهم متفاوتند |
877 |
876 |
786 |
877 |
- |
- |
813 |
- |
CO32- |
874 |
880 |
||||||||
920 |
|||||||||
تغییرات اندک |
1059 |
1062 |
1063 |
1062 |
1055 |
1055 |
1048 |
1058 |
NH3 و PO43- |
1121 |
1082 |
||||||||
1115 |
|||||||||
پیک جدید |
- |
- |
- |
- |
1244 |
1244 |
- |
1261 |
تغییر شکل NH3+ |
عدم تغییر |
1413 |
1413 |
1412 |
1412 |
1412 |
1411 |
1457 |
1408 |
گروه آمید، خمشی NH2 |
1542 |
1546 |
1546 |
1546 |
1548 |
1548 |
1548 |
|||
عدم تغییر |
1652 |
1649 |
1648 |
1648 |
1654 |
1656 |
1654 |
1654 |
کششی C=O |
با هم متفاوتند |
2931 |
2930 |
2930 |
2970 |
2136 |
2183 |
2345 |
2136 |
کششی N-H و OH |
پیک جدید |
- |
- |
- |
- |
2931 |
2927 |
2924 |
2935 |
کششی N-H و OH |
تغییرات اندک |
3400 |
3416 |
3483 |
3430 |
3406 |
3389 |
3394 |
3412 |
کششی N-H و OH |
بحث و نتیجهگیری
در این مطالعه با در نظر گرفتن تواناییهای بالقوه سیانوباکتریها در حذف فلزات سنگین کروم، نیکل و مس، از سیانوباکتریهای آبزی و خاکزی
Nostoc punensis و Neowestiellopsis Persica A1387 استفاده شد. در این پژوهش، بعد از تلقیح فلزات سنگین مس، کروم و نیکل، غلظت محتوای اگزوپلیساکاریدی، محتوای پروتئینی و کربوهیدرات تولیدشده توسط دو سویه، بررسی و با شاهد مقایسه شدند. همچنین از GC-MS و FT-IR بهمنظور بررسی میزان ترکیبات فرار مؤثر و گروههای عاملی دخیل در حذف فلزات سنگین استفاده شد.
افزایش روزافزونی مطالعات در استفاده از زیستتودههای میکروبی برای جذب فلزات سنگین، فرایندی که معمولاً بهعنوان جذب زیستی تعریف میشود، پتانسیل خوب این فناوری را برای غلبه بر محدودیتهای مرتبط با روشهای معمول مطرح میکند. مطالعات نشان دادند باکتریها بهدلیل نسبت سطح به حجم بالا و داشتن تعداد زیادی از مکانهای جذب فعال بالقوه، جاذبهای زیستی عالی هستند [14، 15].
در مطالعاتی که میچلتی و همکاران در سال ۲۰۰۷ انجام دادهاند، توانایی حذف انتخابی فلزات سنگین مس، کروم یا نیکل بهطور همزمان در محلولهای آبی توسط سیانوباکتریهای مختلف تولیدکنندة اگزوپلیساکارید، ازجمله سویه نوستوک ارزیابی شده است. نتایج نشان دادند سویه Nostoc PCC 7936 گزینش ویژه و تقریباً انحصاری بالایی نسبت به حذف مس را دارد [16]. همچنین، کونور و همکاران در سال 2015، تیمار فلزات سنگین را ﺑﺎ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ سویههایChlorella vulgaris ، Scenedesmus quadricauda ﻭ Spirulina platensis بررسی کردند. نتایج نشان دادند این سویهها قادر به ﺣﺬﻑ ﻣﺎﻻﺗﻴﻮﻥ ﺍﺯ ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎﻱ ﻓﺎﺿﻼﺏ ﺑﺎ 99 درصد ﻛﺎﺭﺍﻳﻲ ﻭ ﺗﺠﻤﻊ ﺯﻳﺴﺘﻲ ﻧﻴﻜﻞ ﺗﺎ 95 درصد ﻛﺎﺭﺍﻳﻲ ﻫﺴﺘﻨﺪ. ﻋﻼﻭﻩ ﺑﺮ ﺍﻳﻦ، ﺗﻮﺍﻧﺎﻳﻲ ﺟﺬﺏ ﺳﺮﺏ ﻭ ﻛﺎﺩﻣﻴﻮﻡ ﺭﺍ ﺗﺎ ﺣﺪﻭﺩ 88 درصد ﻛﺎﺭﺍﻳﻲ ﺩﺍﺷﺘﻨﺪ [17]. همچنین قربانی و همکاران در سال ۲۰۲۲ حذف فلزات نیکل، کروم و مس را با استفاده از سیانوباکتری Nostoc sp بررسی کردند. نتایج نشان دادند سویه Nostoc sp. N27P72 بهترتیب حداکثر 188، 120، 100 میلیگرم بر گرم وزن سلول خشک و سویه Nostoc sp. FB71 بهترتیب 200، 140، 100 میلیگرم بر گرم وزن خشک سلول نیکل، مس و کروم را جذب میکردند [18].
نتایج این دانشمندان با پژوهش ما مطابق بود. با این تفاوت که در مطالعه ما، نتایج حاصل از تأثیر فلزات سنگین بر وزن خشک نشان دادند سویه Neowestiellopsis Persica A1387 در حذف فلزات سنگین سویه برتر بوده است. همچنین سویه Neowestiellopsis sp.، بیشترین میزان حذف را نسبت به نیکل نشان داده است که میتواند به این دلیل باشد که میزان بیومس سلولی و حذف فلزات رابطه مستقیمی با یکدیگر دارند.
همچنین در مطالعات دیگری که توسط سپوی و همکاران در سال ۲۰۲۲ انجام شد، عملکرد تجمع زیستی سویه ((Arthrospira platensis (Spirulina) در حذف فلزات سنگین بررسی شد. این دانشمندان، جذب فلز توسط زیستتوده اسپیرولینا را با استفاده از تجزیه و تحلیل فعالسازی نوترون ارزیابی کردند. نتایج نشان دادند تجمع فلز در زیستتوده به ترکیب پساب و غلظت یون فلز بستگی دارد. همچنین کاهش بهرهوری (بهطور متوسط
10 درصد) زیستتوده اسپیرولینا رشدیافته در محیطهای تیمارشده با نیکل، کروم، آهن، مس، استرانسیوم، روی و مولیبدن در طول اولین چرخه کشت مشاهده شد [19].
در برخی از مطالعات، دانشمندان نشان دادند سویههای سیانوباکتری که در تیمار با فلزات سنگین رشد میکنند، حاوی محتوای رنگدانه و محتوای پروتئین بالاتری نسبت به محیطهای کشت استاندارد هستند؛ برای مثال، مطالعاتی که توسط مصطفی ال-شیخ و همکاران در سال ۲۰۰۵ انجام شد نشان دادند دو سویه N. muscorum و
A. sub- cylindrica محتوای پروتئینی و رنگدانهای کلروفیل و کاروتنوئید بالایی را در تیمار با فلزات مس، کبالت و سرب داشتند [20]. نتایج با پژوهش ما مطابقت داشتند. نتایج حاصل از محتوای پروتئینی در تیمار فلزات مس، نیکل و کروم توسط دو گونه Neowestiellopsis Persica A1387 و Nostoc punensis نشان میدهند سیانوباکتری Nostoc punensis سویه برتر در تولید پروتئین بوده است. بیشترین میزان تولید پروتئین در این سویه در تیمار با فلز نیکل و کمترین تولید پروتئین در تیمار با فلز مس نشان داده شده است. مطالعات سپوی و همکاران در سال ۲۰۲۲ نشان دادند محتوای پروتئینی حدود ۱۵ تا ۲۷ درصد در سویه Arthrospira platensis (Spirulina) در مواجه با فلز نیکل کاهش یافته است [19].
اگزوپلیساکاریدهای سیانوباکتری، مجموعهای از خواص بیوشیمیایی منحصربهفردی را ارائه میدهند که آنها را از نقطهنظر بیوتکنولوژی جالب میکند. این اگزوپلیساکاریدهای پیچیده از حداقل 10 مونوساکارید مختلف تشکیل شدهاند و با داشتن پنتوزها (معمولاً در پلیساکاریدهای با منشأ پروکاریوتی وجود ندارد) و همچنین ماهیت آنیونی آنها بهدلیل وجود قندهای اسیدی (گلوکورونیک و/یا گالاکتورونیک اسیدها) و جایگزینهای آلی آنیونی (استیل و پیروویل) و معدنی (فسفات و سولفات) مشخص میشود [21]. مطالعات سهلان اوستورک و همکاران در سال ۲۰۱۴، حذف فلزات اگزوپلیساکاریدهای سیانوباکتری با محتوای اسید اورونیک و ترکیب مونوساکاریدی را نشان دادند. این دانشمندان، حذف فلزات سنگین کروم، کادمیوم و فلز مخلوط (کروم + کادمیوم) و ارتباط آن با اگزوپلیساکاریدها و تولید اسیدهای اورونیک در سویه Synechocystis sp. را بررسی کردند. نتایج نشان دادند تولید اگزوپلیساکارید توسط سویه Synechocystis sp، پس از قرارگرفتن در معرض کادمیوم افزایش یافت. ترکیب مونومر تولید اگزوپلیساکارید نیز پس از تیمار با فلز تغییر کرد. همچنین، محتوای اسید گلوکورونیک و محتوای اسید گالاکتورونیک تولید اگزوپلیساکارید با محتوای اسید اورونیک سلولها ارتباط داشت [22]. نتایج در این پژوهش نشان دادند در تولید کربوهیدرات، سویه Neowestiellopsis Persica A1387 برتر بوده است. بیشترین میزان کربوهیدرات تولیدی در این سویه در تیمار با فلز نیکل و کمترین آن در تیمار با فلز مس نشان داده شده است.
طیفسنجی تبدیل رامان و فوریه به مادون قرمز ابزار مهمی برای شناسایی گروههای عاملی و برهمکنشهای بین مولکولها است. سهلان اوستورک و همکاران در سال ۲۰۱۴ با مطالعات حاصل از تجزیه و تحلیل طیف مادون قرمز تبدیل فوریه اگزوپلیساکاریدها نشان دادند حضور گروه CH و CO ممکن است بهعنوان مکانهای اتصال برای کاتیونهای دو ظرفیتی عمل کند [22].
نتیجه نهایی حاصل از این مطالعه نشان داد بیشترین میزان وزن خشک سلولی در کنترل مربوط به سویه Nostoc punensis است؛ اما در مواجهه با فلزات سنگین، سویه Neowestiellopsis Persica A1387، بیشترین میزان وزن خشک سلولی را در فلزات نیکل و کروم داشت. در مقابل، بیشترین میزان اگزوپلیساکارید، کربوهیدرات و پروتئین در کنترل مربوط به سویه Neowestiellopsis Persica A1387 است؛ اما در مواجهه با فلزات سنگین، سویه Neowestiellopsis Persica A1387، بیشترین میزان اگزوپلیساکارید، کربوهیدرات و پروتئین را در فلز نیکل داشت. این نتایج نشان میدهند بیومس سویه Nostoc punensis به شدت تحتتأثیر فلزات سنگین کاهش معناداری یافته است. علاوه بر آن، بالاترین میزان اگزوپلیساکارید، کربوهیدرات و پروتئین در سویه Neowestiellopsis Persica A1387، بیشترین نقش را در مقاومت به نیکل دارد. همچنین نتایج حاصل از جذب اتمیک فلزات سنگین نشان دادند سویه Neowestiellopsis Persica A1387 در 10 دقیقه اول بیشترین میزان حذف فلز نیکل را نسبت به سویه Nostoc punensis داشت. نتایج حاصل از تکنیک طیفسنجی تبدیل رامان و فوریه در این پژوهش نشان دادند سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 مقاومت بیشتری نسبت به سیانوباکتری Nostoc punensis در تیمارهای فلزی از خود نشان داد. سویه برتر در حذف فلزات سنگین سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 بوده است. در رابطه با سیانوباکتری Neowestiellopsis Persica A1387 در ناحیه cm-1 405 سویه کنترل پیک دیده شد که مربوط به گروه خمشی C-N بوده است. این پیک فقط در سویه تیمارشده با مس یافت شده است. در ناحیه cm-1 575 سویه کنترل و سویههای تیمارشده با کروم و نیکل، پیک مربوط به گروه خمشی کربونیل (C=O) مشاهده شد؛ اما این پیک در سویه تیمارشده با مس دچار تغییرات شده بود. پیکهای محدوده cm-1 1000 مربوط به گروههای C-O پلیساکاریدی و اسکلت قندیاند که در همه تیمارسویه Neowestiellopsis Persica A1387 و سویه کنترل دیده شدند. پیکهای سویه تیمارشده با مس در بازة cm-1 1115-1048 مربوط به کشش قوی PO43- و +NH3 بوده است که مربوط به اسکلت قندی و گروههای C-O-C و C-O آنومریک قندها است. در نواحی cm-1 1654و cm-1 2935، پیک مربوط به گروه کربونیل کششی و N-H و OH کششی، تغییراتی را نشان ندادند.
Ozturk S, Aslim B, Suludere Z, Tan S. Metal removal of cyanobacterial exopolysaccharides by uronic acid content and monosaccharide composition. Carbohydrate polymers 2014 Jan 30; 101: 265-71. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013. 09.040