دوره 10، شماره 2 - ( 12-1401 )
جلد 10 شماره 2 صفحات 129-114 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Taghiyan E, Nabati Ahmadi , Roayaei Ardakani M. Evaluation of manganese biodegradation rate by Spirulina platensis from industrial effluents and genetic study of heavy metal absorbing genes.. J Environ Health Eng 2023; 10 (2) :114-129
URL: http://jehe.abzums.ac.ir/article-1-967-fa.html
URL: http://jehe.abzums.ac.ir/article-1-967-fa.html
تقیان الهه، نباتی احمدی داریوش، رعایایی اردکانی محمد. ارزیابی میزان جذب زیستی منگنز توسط اسپیرولینا پلاتنسیس از پساب های صنعتی و مطالعه ژنتیکی ژنهای جذب کننده فلزات سنگین. مجله مهندسی بهداشت محیط. 1401; 10 (2) :114-129
دانشجوی دکتری ژنتیک و بهنژادی گیاهی، دانشگاه تهران، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، کرج، ایران
چکیده: (718 مشاهده)
زمینه و هدف: حذف فلز سنگین منگنز از پساب‌های صنعتی، برای کارشناسان محیط زیست همواره از موضوعات چالش برانگیز بوده است. مشخص شده است که در تصفیه پساب صنعتی جهت حذف فلزات سنگین میتوان از گونههای مختلفِ ریزجلبک از جمله اسپیرولینا پلاتنسیس بهره گرفت. هدف اصلی این پژوهش کاهش و یا حذف فلز سنگین منگنز از پساب صنعتی کارخانهها توسط ریزجلبک اسپیرولینا پلاتنسیس میباشد.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق 8 نوع پساب صنعتی از کارخانجات مختلف جمع‌آوری شد و بعد از رسیدن جلبک به فاز لگارتیمی مجاورسازی با پساب‌های صنعتی صورت گرفت. سپس غلظت فلز منگنز، میزان جذب فلز و درصد کارایی پاکسازی ریزجلبک به وسیله سنجش جذب اتمی انجام شد. همچنین، برای توالی‌یابی نوکلئوتیدی ژن زیراحد آلفافیکوسیانین از ریزجلبک اسپیرولینا، آنزیم‌های برشی طراحی شد. سپس برای تأیید آغازگرها از نرم‌افزار Clonewin استفاده شد و قطعه مورد نظر به صورت مجازی درون ناقل بیانی قرار گرفت.
یافته ها: نتایج ارزیابی جذب اتمی نشان داد که پس از مجاورسازی اسپیرولینا با پساب‌های صنعتی به مدت یک ساعت، کاهش معناداری در حجم فلز سنگین منگنز اتفاق افتاد که با افزایش مدت زمان مجاورسازی به میزانِ 3 ساعت، جذب زیستی بیشتری توسط اسپیرولینا از پساب‌های صنعتی صورت گرفت. همچنین نتیجه توالی ژن زیرواحد آلفافیکوسیانین، 100٪ همولوژی با توالی ژن زیرواحد آلفافیکوسیانین موجود در بانک ژن را نشان داد.
نتیجه گیری: بنابراین، اسپیرولینا پلاتنسیس توانایی جذب فلز منگنز در پساب صنعتی حاصل از کارخانجات را دارد و جهت همسانه‌سازی و بیان ژنهای زیرواحدآلفا میتوان از ناقل‌های بیانی متفاوت استفاده کرد.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق 8 نوع پساب صنعتی از کارخانجات مختلف جمع‌آوری شد و بعد از رسیدن جلبک به فاز لگارتیمی مجاورسازی با پساب‌های صنعتی صورت گرفت. سپس غلظت فلز منگنز، میزان جذب فلز و درصد کارایی پاکسازی ریزجلبک به وسیله سنجش جذب اتمی انجام شد. همچنین، برای توالی‌یابی نوکلئوتیدی ژن زیراحد آلفافیکوسیانین از ریزجلبک اسپیرولینا، آنزیم‌های برشی طراحی شد. سپس برای تأیید آغازگرها از نرم‌افزار Clonewin استفاده شد و قطعه مورد نظر به صورت مجازی درون ناقل بیانی قرار گرفت.
یافته ها: نتایج ارزیابی جذب اتمی نشان داد که پس از مجاورسازی اسپیرولینا با پساب‌های صنعتی به مدت یک ساعت، کاهش معناداری در حجم فلز سنگین منگنز اتفاق افتاد که با افزایش مدت زمان مجاورسازی به میزانِ 3 ساعت، جذب زیستی بیشتری توسط اسپیرولینا از پساب‌های صنعتی صورت گرفت. همچنین نتیجه توالی ژن زیرواحد آلفافیکوسیانین، 100٪ همولوژی با توالی ژن زیرواحد آلفافیکوسیانین موجود در بانک ژن را نشان داد.
نتیجه گیری: بنابراین، اسپیرولینا پلاتنسیس توانایی جذب فلز منگنز در پساب صنعتی حاصل از کارخانجات را دارد و جهت همسانه‌سازی و بیان ژنهای زیرواحدآلفا میتوان از ناقل‌های بیانی متفاوت استفاده کرد.
فهرست منابع
1. Kumar M, Tomar M, Punia S, Dhakane-Lad J, Dhumal S, Changan S, Senapathy M, Berwal MK, Sampathrajan V, Sayed AA, Chandran D. Plant-based proteins and their multifaceted industrial applications. Lwt. 2022 Jan 15;154:112620. [DOI:10.1016/j.lwt.2021.112620]
2. Tomaselli L. Morphology, ultrastructure and taxonomy of Arthrospira (Spirulina) maxima and Arthrospira (Spirulina) platensis. Spirulina platensis (Arthrospira): physiology, cell-biology and biotechnology. 1997 May 21:1-6.
3. Alloway BJ. Sources of heavy metals and metalloids in soils. Heavy metals in soils: trace metals and metalloids in soils and their bioavailability. 2013:11-50. [DOI:10.1007/978-94-007-4470-7_2]
4. Briffa J, Sinagra E, Blundell R. Heavy metal pollution in the environment and their toxicological effects on humans. Heliyon. 2020 Sep 1;6(9):e04691. [DOI:10.1016/j.heliyon.2020.e04691]
5. Olanow CW. Manganese‐induced parkinsonism and Parkinson's disease. Annals of the New York Academy of Sciences. 2004 Mar;1012(1):209-23. [DOI:10.1196/annals.1306.018]
6. Hu G, Rana A, Mian HR, Saleem S, Mohseni M, Jasim S, Hewage K, Sadiq R. Human health risk-based life cycle assessment of drinking water treatment for heavy metal (loids) removal. Journal of Cleaner Production. 2020 Sep 10;267:121980. [DOI:10.1016/j.jclepro.2020.121980]
7. Yang S, Qu Y, Ma J, Liu L, Wu H, Liu Q, Gong Y, Chen Y, Wu Y. Comparison of the concentrations, sources, and distributions of heavy metal (loid) s in agricultural soils of two provinces in the Yangtze River Delta, China. Environmental pollution. 2020 Sep 1;264:114688. [DOI:10.1016/j.envpol.2020.114688]
8. Guo H, Luo S, Chen L, Xiao X, Xi Q, Wei W, Zeng G, Liu C, Wan Y, Chen J, He Y. Bioremediation of heavy metals by growing hyperaccumulaor endophytic bacterium Bacillus sp. L14. Bioresource technology. 2010 Nov 1;101(22):8599-605. [DOI:10.1016/j.biortech.2010.06.085]
9. Mesfin A. School of Graduate Studies Chemical Engineering Program (Doctoral dissertation, Addis Ababa University).
10. Mulaba-Bafubiandi AF, Dlamini NP, Mamba BB. Biosorption of cobalt and copper from hydrometallurgical solutions mediated by Pseudomona spp. InHydrometallurgy Conference 2009 Feb 24 (pp. 101-110).
11. Li H, Watson J, Zhang Y, Lu H, Liu Z. Environment-enhancing process for algal wastewater treatment, heavy metal control and hydrothermal biofuel production: A critical review. Bioresource technology. 2020 Feb 1;298:122421. [DOI:10.1016/j.biortech.2019.122421]
12. Ayele A, Haile S, Alemu D, Kamaraj M. Comparative utilization of dead and live fungal biomass for the removal of heavy metal: a concise review. The Scientific World Journal. 2021 Apr 8;2021. [DOI:10.1155/2021/5588111]
13. Vijayaraghavan K, Yun YS. Bacterial biosorbents and biosorption. Biotechnology advances. 2008 May 1;26(3):266-91. [DOI:10.1016/j.biotechadv.2008.02.002]
14. Bhuvaneswari GR, Shukla SP, Makesh M, Thirumalaiselvan S, Sudhagar SA, Kothari DC, Singh A. Antibacterial activity of spirulina (Arthospira platensis geitler) against bacterial pathogens in Aquaculture. Isr. J. Aquac.-Bamidgeh. 2013 Jan 1;932:1-8.
15. Chen X, Shi J, Chen Y, Xu X, Xu S, Wang Y. Tolerance and biosorption of copper and zinc by Pseudomonas putida CZ1 isolated from metal-polluted soil. Canadian journal of microbiology. 2006 Apr 1;52(4):308-16. [DOI:10.1139/w05-157]
16. Leedjärv A, Ivask A, Virta M. Interplay of different transporters in the mediation of divalent heavy metal resistance in Pseudomonas putida KT2440.
17. Rathgeber C, Yurkova N, Stackebrandt E, Beatty JT, Yurkov V. Isolation of tellurite-and selenite-resistant bacteria from hydrothermal vents of the Juan de Fuca Ridge in the Pacific Ocean. Applied and environmental microbiology. 2002 Sep;68(9):4613-22. [DOI:10.1128/AEM.68.9.4613-4622.2002]
18. Rathnayake IV, Megharaj M, Bolan N, Naidu R. Tolerance of heavy metals by gram positive soil bacteria. International Journal of Bioengineering and Life Sciences. 2009 May 21;3(5):270-4.
19. Ruanchaiman S, Kumsopa A, Boontanon N, Prapagdee B. Dispersion of cadmium-resistant bacteria in cadmium-contaminated soils at Mae Sot district, Tak province. Applied Environmental Research. 2009;31(2):35-48.
20. Sarin C, Sarin S. Removal of cadmium and zinc from soil using immobilized cell of biosurfactant producing bacteria. EnvironmentAsia. 2010;3(2):49-53.
21. Amozegar MA, Ghazanfari NS. Investigating the biosorption of lead and cadmium by the relative halophyte bacterium Halomonas eurihalina strain D. Journal of environmental science and technology. 2009; 11(4): 4. (In Persian)
22. Andreoni V, Colombo M, Colombo A, Vecchio A, Finoli C. Cadmium and zinc removal by growing cells of Pseudomonas putida strain B14 isolated from a metal-impacted soil. Annals of microbiology. 2003 Jan 1;53(2):135-48.
23. Duca G, Zinicovscaia I, Grozdov D. Biosorption of Metal Ions by Spirulina plantensis Microalga. Russian Journal of General Chemistry. 2020 Dec;90:2546-51. [DOI:10.1134/S1070363220130034]
24. Keramati P, Hoodaji M, Tahmourespour A. Multi-metal resistance study of bacteria highly resistant to mercury isolated from dental clinic effluent. Afr J Microbiol Res. 2011 Apr 4;5(7):831-7. [DOI:10.5897/AJMR10.860]
25. Nasrazadani A, Tahmourespour A, Hoodaji M. Determination of bacteria resistance threshold to lead, zinc and cadmium in three industrial wastewater samples.
26. Amin P. Microbial absorption and storage of cadmium. Master's thesis in the field of microbiology from Al-Zahra University, Tehran. 2002; 38812(11). (In Persian)
27. Ghorbani F, Yoonesi H. Biosorption of cadmium ions from aqueous solutions using Saccharomyces cerevisiae biomass. Journal of water and sewage. 2008; 18(33). (In persian)
28. Hetzer A, Daughney CJ, Morgan HW. Cadmium ion biosorption by the thermophilic bacteria Geobacillus stearothermophilus and G. thermocatenulatus. Applied and Environmental Microbiology. 2006 Jun;72(6):4020-7. [DOI:10.1128/AEM.00295-06]
29. Narasimhulu K, Rao PS. Studies on removal of toxic metals from wastewater using Pseudomonas species. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2009;4(7):58-63.
30. Tali Dalir S. Screening, isolation and identification of lead absorbing bacteria from industrial effluents and optimization of absorption conditions. Master's thesis in the field of microbiology from Al-Zahra University, Tehran. 2003; 47834:111. (In Persian)
31. Rao KS, Mohapatra M, Anand S, Venkateswarlu P. Review on cadmium removal from aqueous solutions. International journal of engineering, science and technology. 2010;2(7). [DOI:10.4314/ijest.v2i7.63747]
32. Wierzba S. Heavy metals biosorption from aqueous solution by Pseudomonas sp. G1. Proceedings of ECOpole. 2010;4.
33. Gholipoor Shahraki M. Isolation and identification of some cyanobacteria of the Persian Gulf and investigation of the production of some metabolites or metabolic abilities of these isolates. Master's thesis of Shahid Chamran University of Ahvaz. 2010. (In Persian)
34. Sun D, Zang X, Guo Y, Xiao D, Cao X, Liu Z, Zhang F, Jin Y, Shi J, Wang Z, Li R. Cloning of pcB and pcA Gene from Gracilariopsis lemaneiformis and Expression of a Fluorescent Phycocyanin in Heterologous Host. Genes. 2019 Apr 26;10(5):322. [DOI:10.3390/genes10050322]
35. Sambrook J, Russell DW. Preparation and transformation of competent E. coli using calcium chloride. Cold Spring Harbor Protocols. 2006 Jun 1;2006(1):pdb-rot3932. [DOI:10.1101/pdb.prot3932]
36. Rakhshaei R. Investigation and optimization of Pb, Cd, Ni, Zn removal conditions of heavy metals from wastewater by Azolla aquatic fern. PhD thesis, Islamic Azad University, North Tehran.2005; (2). (In Persian)
37. Tabibi B. Investigating the ability of freshwater algae to absorb heavy metals copper and zinc and the possibility of using it in water environments containing sewage. Master's thesis, Islamic Azad University - North Tehran. 2006; 23-27. (in Persian)
38. Khanaferi A, Shirdom R, Tabatabaei A. Isolation and identification of bacteria with the ability to reduce the three metals cadmium, vanadium and nickel from the Anzali lagoon for biological purification. Environmental Scientific Quarterly. 2002; 44(3). (In Persian)
39. Giri S. Isolation and biochemical characterization of mercury resistant bacteria (MRB) from soil samples of industrially contaminated area of Rourkela, Orissa (Doctoral dissertation).
40. Giri S. Isolation and biochemical characterization of mercury resistant bacteria (MRB) from soil samples of industrially contaminated area of Rourkela, Orissa (Doctoral dissertation).
41. Esmaeili, Birami, Roostaeiyan. Investigating the biological absorption of ion Co (II) from aqueous solutions by Gracilaria algae. Islamic Azad University, North Tehran. 2010; 21-28. (In Persian)
42. Chojnacka K, Chojnacki A, Gorecka H. Biosorption of Cr3+, Cd2+ and Cu2+ ions by blue-green algae Spirulina sp.: kinetics, equilibrium and the mechanism of the process. Chemosphere. 2005 Mar 1;59(1):75-84. [DOI:10.1016/j.chemosphere.2004.10.005]
43. Morin, R.D., Johnson, N.A., Severson, T.M., Mungall, A.J., An, J., Goya, R., Paul, J.E., Boyle, M., Woolcock, B.W., Kuchenbauer, F. and Yap, D., 2010. Somatic mutations altering EZH2 (Tyr641) in follicular and diffuse large B-cell lymphomas of germinal-center origin. Nature genetics, 42(2), pp.181-185. [DOI:10.1038/ng.518]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
