Mikroorganizmi važni za bioremedijaciju

Dr Gordana Gojgić-Cvijović, naučni savetnikInstitut za hemiju, tehnologiju i metalurgijuBeograd

Seminar i radionica Zaštita životne sredine prevencija, monitoring i remedijacija - svetska i naša iskustva- 21.novembar 2018.

BioremedijacijaDefinicija, vrste, prednosti, nedostaci

o Tehnologija koja omogućava uklanjanje toksičnih supstanci iz životne sredine

o Bioremedijacija/Fitoremedijacijao Ekonomski isplativa, zelena tehnologijao Nije uvek efikasna i nije uvek primenljiva, relativno spora

Biološki agens koji se primenjuje zavisi od vrste supstrata

o Supstrat Proizvod

o Organski polutant (ugljovodonici, PAH-ovi, pesticidi, halogenovana jedinjenja... ) Ugljen-dioksid i voda

o Neorganski polutant Netoksičan oblik

Bioremedijacija ugljovodonika

Referenca: Abatenh et al., Open J. Environ. Biol. 2 (2017) 38-46

Bioremedijacija boja, teških metala i pesticida

Referenca: Abatenh et al., Open J. Environ. Biol. 2 (2017) 38-46

Diverzitet metaboličkih puteva

o Bakterijeo Gljiveo Pojedinačne kulture/Mikrobne

zajedniceo Veliki broj metaboličkih putanjao Kometabolizam

Degradacija n-alkanaa,b – aerobna; c,d -anaerobnaalkB

Aerobna degradacija aromatičnih jedinjenja

Ref. Fuentes et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 98 (2014) 4781-94

nah, bph, ndoB, nidA, phd...

Biodegradacija lindana Specifičnosti metaboličkih kapacitetagljiva za bioremedijaciju

Reference: Nagata et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 4 (2007) 741-52; Deshmukh et al., Ind J. Microbiol. 56 (2016) 247-64.

Identifikacija mikroorganizama “ključnih igrača”

• Klasične metode gajenja (selektivne podloge, enrichment)

• Molekulske metode

Uzorak zemljišta

Izolovanje DNK

PCR-zavisne metode PCR-nezavisne metode

PCR amplifikacija Metagenomske biblioteke

o 16S rDNA PCR fragmentio Katabolički genotipi(DGGE, TGGE...)

Illumina sekvenciranje u analizi mikrobnih zajednica

Bakterije, 16S rDNA, V3-V4

Referenca: Spini et al., Front Microbiol. 9 (2018) 2543

Illumina sekvenciranje u analizi mikrobnih zajednica

Gljive, ITS2

Referenca: Spini et al., Front Microbiol. 9 (2018) 2543

Bioaugmentacija

Sposobnost za biodegradaciju-biotransformaciju

Sposobnost za preživljavanje

Imobilizovane ćelije (alginat, hitozan, hitin, piljevina, slama...)

Varjani et al,. Internat Biodeterior Biodegrad 120 (2017) 71

Primer laboratorijskog eksperimenta biodegradacije Izolovanje čistih kultura metodom enrichment-a

Identifikacija izolovanih sojeva

Bacillus licheniformis (JF826527), Bacillus cereus (JF826526), Pseudomonas grimontii (JF826528). Micromonospora aurantiaca (JF826530), Achromobacter spanius (JF826529)

U eksperimentu je ispitivan efekat biostimulacije i

dodatka biosurfaktanta na stepen biodegradacije.

Bioaugmentacija konzorcijom koji čine izolovani sojevi.

Supstrati: naftni mulj, peskovito zemljište kontaminirano naftnim ugljovodonicimaReferenca :G. Gojgic-Cvijovic et al., Biodegradation,

Biodegradation (2012) 23 :1-14

Primer bioremedijacije na industrijskom nivou

Pseudomonas, Acinetobacter Bacillus, Micrococcus, Rhodococcus, Oerskovia, Gordonia,Micromonospora, Sphingobacterium, Cupriavidus, Enterobacter, Comamonas, Achromobacter,Ochrobactrum…..

Rast na selektivnim podlogama Bakterije, gljive, Pseudomonas, aktinomicete, MO koji koriste dizel gorivo kao jedini izvor C, MO koji degraduju fenantren, MO koji degraduju celulozu, MO koji degraduju lignin...

Reference:Milic et al., J Serb Chem Soc 74 (2009) 455 Beskoski et al., Chemosphere 83 (2011) 34

Proizvodi mikrobnog metabolizma

o BiosurfaktantiRamnolipidi, trehalolipidi, soforolipidi

o Egzopolisaharidi (zaštita od isušivanja, toksičnih supstanci)alginat, ksantan, gelan, levan….

o Siderofore (biodostupnost Fe)o Pigmenti (zaštita od štetnog zračenja, teških metala)

Adsorpcija RL Smanjenje napona između faza Građenje micela Povećanje stepena vlažnosti

Ramnolipidni biosurfaktantiPseudomonas aeruginosa, D1,D2,D3,67 (JN995661-4)

Referenca: Rikalovic et al., J.Surfact Deterg. 16 (2013) 637-682

Rha - Rha -C10-C10

• Zaštita životne sredine i rudarstvo

• Farmacija, kozmetika, poljoprivreda

Mikrobni polisaharid levan

Bacillus licheniformis NS032 (JF826527)

Rast na saharoznim supstratima

• Imunomodulatorsko, antikarcinogeno,prebiotsko, antioksidativno dejstvo

• Niski viskozitet, adhezivnost, biokompatabilnost

Prehrambena industrija, farmacije, medicina, Kozmetika, zaštita životne sredine

Reference: Gojgic-Cvijovic et al., Int. J. Biol. Macromol. 121 (2019) 142–151.

Karotenoidni pigmenti aktinobakterija

o Rhodococcus sp. CHP-NR31 (NR, Rhodococcus cerastii,JX965395.1)

o Dietzia cercidiphylli (B2)

0

0.2

0.4

0.6

225 325 425 525 625

Ap

sorb

an

ca

Talasna dužina (nm)

Mikrobni pigmenti su interesantni za prehrambenu i tekstilnu industiju zbognetoksičnosti, biodegradabilnosti i biokompatabilnosti.

Hvala na pažnji!