Degree thesis

Avaluació del creixement del fong ligninolític Trametes versicolor

sobre diferents suports sòlids per a l’aplicació en tractaments de

bioremediació

Guillem Llorens Blanch

Montserrat Sarrà Eduard Borràs

Carlos Esteban Rodríguez-Rodríguez

Projecte de final de carrera de Ciències Ambientals

Directors:

Sumari

1.  Introducció

2.  Objectius

3.  Materials i Mètodes

4.  Resultats i discussió

5.  Conclusions

15 de juliol de 2010 2

Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions i mètodes i discussió

Bioremediació •  Branca de la biotecnologia desenvolupada a partir de la decada de 1980. Utilització de microorganismes per a la degradació de compostos químics •  Tractaments més sostenibles i econòmics que els processos fisicoquímics Micoremediació: Utilització de fongs en bioremediació

–  Fongs: microorganismes eucariotes constituïts per estructures anomenades micel·lis


•  White rot fungi (fongs de podridura blanca) –  Una part dels fongs basidiomicets poden descomposar la fusta de

forma natural –  Els fongs ligninolítics poden despolimeritzar i mineralitzar la

lignina gràcies al seu sistema enzimàtic extracel·lular i inespecífic:

Manganès peroxidasa (MnP) Lignin peroxidasa (LiP) Lacasa (Lac)

–  Poden degradar un ampli ventall de compostos orgànics recalcitrants

•  Trametes versicolor: (Coriolus versicolor) –  Basidiomicet sapròfit –  Estudiat en la degradació de: tints tèxtils en aigües residuals,

fàrmacs i disruptors endocrins, PCP’s i en la deslignificació i decoloració de la cel·lulosa



T.versicolor ha estat ampliament estudiat en

tractaments d’aigües residuals industrials, en

part degut a

–  Les dificultats per colonitzar sòls

–  La competència amb els microorganismes

autóctons dels sòls

–  Els problemes associats a la monitorització



Desenvolupar l’estrategia de colonització d’un sòl per T.versicolor mitjançant l’addició de

substrats lignocel·lulòsics

Objectius parcials 1.  Caracteritzar els substrats lignocel·lulòsics

2.  Avaluar la capacitat de colonització dels substrats pel fong T.versicolor

3.  Estimar la capacitat de T.versicolor per colonitzar sòl estèril i no estèril

4.  Valorar la capacitat degradativa de T.versicolor en sòl



Mètodes Experimentals


Substrats estudiats: Pinsos (C1, C2 i C3)

Palla (Pa)

Panotxa de blat de moro (Pn)

Pellofes d’arròs (Ar)

Serradures (Se)

Sòl: •  Sòl agrícola de Prades

•  Horitzó A

•  Tamisat a 5mm



Com monitoritzar el creixement del fong en una matriu complexa?

•  Els metodes tradicionals en medi líquid no serveixen

•  Cal utilitzar mètodes indirectes Mesura del CO2

Quantificació de l’ergosterol

Seguiment de l’enzim lacasa

Test ND24

Caracterització dels substrats


Mètodes Analítics


Mesura del CO2: •  Cromatògraf de gasos

Activitat lacasa: •  Mesura: Espectofotometre UV-vis Wariishi et al. (1992)

Quantificació Ergosterol: •  Mesura: HPLC

Degradació Naproxè (ND24): •  Rodríguez-Rodríguez et al. (2010)

•  Mesura: HPLC


Caracterització dels substrats

Caracterització fisicoquímica dels substrats

Substrat Capacitat de camp (gH2O·g subs-1)

C (%m)

H (%m)

N (%m)

O (%m)

S (%m)

C/N (m/m ) pHaquos pHKCl

C 1 3,13 41,51 5,89 1,03 51,6 < 1% 40,15 5,65 5,66 C 2 3,33 40,65 6,10 3,46 49,8 < 1% 11,75 5,35 5,15 C 3 3,37 39,93 6,21 2,50 51,4 < 1% 15,98 5,31 5,13 P n 1,03 45,15 6,48 0,57 47,8 < 1% 79,67 3,99 3,44 P a 3,66 42,69 5,99 0,83 50,5 < 1% 51,39 S e 2,3 40,80 5,38 0,33 53,5 < 1% 121,32 3,96 3,47 A r 7,2 46,60 6,11 0,04 47,2 < 1% 1075,32 5,33 4,79


Caracterització dels substrats: •  Capacitat de camp

•  SAQ: composició elemental

•  pHaquos i pHKCl


Colonització dels substrats Mesures del CO2

•  Ampolles wheaton (160mL)

•  3gPS-1 substrats

•  Humitats (%): 20, 40, 60 i 80 •  Humitat: 60% •  Subst. Descartats:

–  Ar –  Se



Colonització dels substrats •  Ergosterol:

–  Màxim per C2 i C3 •  Activitat Lacasa:

–  C2 un ordre de màgnitud superior •  Subst. Descartats:

–  Pn –  Pa


Activitat lacasa: •  3g mostra homogenia •  60% humitat •  Extracció: Lang et al. (1998)

Quantificació Ergosterol: •  ~0.5g mostra homogenia •  60% humitat •  Extracció


Colonització de sòl estèril •  Ergosterol:

–  Màxim per C2 seguit de C3 •  Activitat Lacasa:

–  Màxims per C2, però inferior a la colonització de substrats


Colonització de sòls: 3gPS-1(subs.) + 9gPS-1(sòl)


Colonització de sòl no estèril •  Ergosterol:

–  Màxims per C2 i C3 –  C1 augmenta des dels primer dia

•  Activitat Lacasa: –  Màxim per C3 –  C2 i C3 un ordre de magnitud superior a la colonització de sòl estèril


Colonització de sòls: 3gPS-1(subs.) + 9gPS-1(sòl)


Test del Naproxè (ND24) •  En general, degradació en sòl no estèril inferior •  C1 substrat amb un major percentatge de degradació


Degradació Naproxè (ND24): •  Rodríguez-Rodríguez et al. (2010) •  2g mostra homogenia •  60% humitat •  Addició de naproxè [0.01mgPS-1] •  Extracció: Soxhlet

Colonització de sòls (ND24): 0.5gPS-1(subs.) + 1.5gPS-1(sòl)


• Els substrats C1, C2 i C3 són els millors pel creixement de T.versicolor

• T.versicolor és capaç de colonitzar sòl estèril i no estèril a partir de

substrats precolonitzats, amb valors de biomassa d’igual magnitud

• La producció de lacasa en condicions no estèrils és major que en

condicions estèrils pels 3 substrats estudiats

• T.versicolor és capaç de degradar el naproxè tant en condicions estèrils

com no

• T.versicolor pot colonitzar el sòl mantenint les seves capacitats

degradatives


Avaluació del creixement del fong ligninolític Trametes versicolor

sobre diferents suports sòlids per a l’aplicació en tractaments de

bioremediació

Documents

Degree thesis