عنوان پایان‌نامه
شناسایی میکروارگانیسمهای بومی در فرایند تولید کمپوست با استفاده از روشهای متاژنومیکسی مبتنی بر توالیهای ریبوزومی
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی -بیوتکنولوژی کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 4895;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 53488
- تاریخ دفاع
- ۲۹ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- هلن پورمظاهری
- استاد راهنما
- رضا معالی امیری
- چکیده
- یکی از مهمترین عوامل مؤثر در فرآیند کمپوست سازی، ریز سازواره های دخیل در تجزیه مواد زائد موجود در ضایعات کشاورزی و صنعتی میباشند، لذا شناسایی و تلقیح این ریز سازواره های مفید میتواند نقش قابل توجهی در بهبود و غنی سازی کمپوست حاصل ایفا نماید. تحقیق حاضر به منظور شناسایی سویه های باکتریایی و قارچی موثر در فرایند کمپوست سازی، بررسی فعالیت های مختلف آنزیمی سویه های مذکور برای تجزیه مواد مختلف آلی و استفاده از سویه های موثر در تسریع فرایند تولید کمپوست در یک سیستم باز در مقیاس صنعتی انجام پذیرفت. جدایه های باکتریایی و قارچی جداسازی شده از فرایند کمپوست کارخانه کمپوست اصفهان، در ابتدا با روش های بیوشیمیایی استاندارد بررسی و سپس با استفاده از توالی یابی ژن 16S rDNA (جدایه های باکتریایی) و 18S rDNA (جدایه های قارچی) شناسایی شدند. نتایج بررسیهای مولکولی حاکی از وجود 3 سویه قارچی Aspergillus fumigatus و 11 سویه باکتریایی Thermoactinomyces intermedius ، Geobacillus thermodenitrificans، Geobacillus sp.، Bacillus licheniformis، Brevibacillus parabrevis، Brevibacillus formosus، Brevibacillus agri، Bordetella petrii، Aneurinibacillus migulanus، Pseudoxanthomonas sp. بود. بررسی کیفی و کمی فعالیت آنزیمی سلولاز، زایلاناز، آمیلاز، پروتئاز و لیپاز نشان داد که سویه های مختلف دارای توانایی و فعالیت آنزیمی متفاوتی می باشند ولی مجموعا دارای فعالیت آنزیمی خوبی برای آنزیم های اشاره شده بودند. لذا قابلیت تجزیه ترکیبات سلولزی، لیگنوسلولزی، نشاسته ای، پروتئینی و لیپیدی موجود در ضایعات کشاورزی و صنعتی را دارند. سویه های مذکور در ادامه بهینه سازی شرایط کشت و رشد سویه های مذکور در فرمانتور انجام شد. به منظور تسریع فرآیند و افزایش کیفیت بیوکمپوست، سویه های مذکور در شرایط فرمانتور تولید (CFU=107-108) و به همراه چیپس چوب (به عنوان عامل افزایش کیفیت کمپوست به نسبت یک به سه وزنی) در فرایند کمپوست سازی کارخانه کمپوست اصفهان در قالب طرح آماری استفاده شدند. در طی انجام فرآیند، نمونه برداری ها و آنالیزهای لازم صورت پذیرفت. نتایج کلی آزمایش نشان داد که فرآیند کمپوست سازی در تیمار میکروبی به همراه چیپس چوب در حدود 28 روز بطور کامل انجام پذیرفت در صورتیکه در تیمار کنترل این میزان تا بیش از 3 ماه ادامه یافت. کیفیت کمپوست تولید شده بر طبق استانداردها آنالیز شد. این استانداردها محتوای رطوبت، اسیدیته، محتوای نیتروژن، کربن آلی، نسبت کربن به نیتروژن، نسبت NH4/NO3، مواد آلی، عناصر غذایی، هدایت الکتریکی، فلزات سنگین و شاخص های عملکرد هستند. نتایج نشان داد که کمپوست تولید شده در تیمار حاوی سویه های میکروبی و چیپس دارای کیفیت مناسب و استانداردهای لازم کمپوست می باشد و همچنین دارای قابلیت تولید سیدروفور و تحریک رشد گیاه می باشد. در ادامه تنوع میکروبی در فرایند کمپوست سازی با روش PCR و الکتروفورز ژل شیب دار واسرشت کننده بررسی شد که در حال حاضر این آزمایشات و توالی یابی قطعات DNAی بدست آمده ادامه دارد.
- Abstract
- Microorganisms involved in agricultural and industrial wastes degradation during the composing process are of great importance. Therefore, identification and inoculation of these beneficial microorganisms could play an important role in improving the quality of the produced compost. So, the objectives of the present study was to identify bacterial and fungal strains effective in biocomposting process, evaluation of their enzyme activity for degradation, hydrolysis of solid wastes (SW) and application of these strains as a microbial cocktail for reduction of biocomposting process period in a open system at industrial scale. Bacterial and fungal strains isolated from biocomposting process in compost plant of Isfahan were identified using biochemical methodologies and 16srDNA and 18SrDNA genes sequencing. Finally, 3 Aspergillus fumigates and 11 Thermoactinomyces intermedius, Geobacillus thermodenitrificans, Geobacillus sp., Bacillus licheniformis, Brevibacillus parabrevis, Brevibacillus formosus, Brevibacillus agri, Bordetella petrii, Aneurinibacillus migulanus, and Pseudoxanthomonas sp. strains were identified. Qualitattive and quantitative evaluations of cellulose, xylanase, amylase, protease and lipase activities of the strains showed that the strains had different enzyme activity but totally they showed a high enzyme activities. So, these strains have the ability to degrade cellulosic and lignocellulosic compounds, starch, protein and lipids available in the composition of wastes. The growth conditions of the strains were optimized at fermentor level. To reduce the biocomposting process and enhance quality of the produced compost, the biomass of the strains were produced up to CFU= 107-108. The biomass of the strains and wood chips (as agent for increasing biocompost quality (1:3 w/w)) were used in biocomposting process in a statistical designing manner. During the process, sampling and product analysis were performed. The results showed that addition of the native microbial cocktail and wood chips could reduce the biocomposting process from 3 month (control) to 28 days. The quality of produced compost was evaluated based on analysis of moisture, pH, nitrogen and carbon content, C/N ratio, NH4/NO3, organic matters, nutrient elements, electricity conduction, heavy metals contents and plant yield index. The results showed that the produced compost has a good quality (enriched compost) and observe all national and international standard indexes. In addition, the produced compost showed siderophore production and PGPR characteristics. Finally, microbial diversity and community during the process was evaluated by a PCR and DGGE electrophoresis techniques, and currently sequencing of the PCR products is continued.
