عنوان پایان‌نامه
مطالعه تنوع مورفولوژیکی و فیلوژنتیکی سیانوباکتری های بومی خاک پارک ملی کویر و ارزیابی رشد آنها در محیط آلوده به کادمیوم و سرب
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7172;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77974;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7172;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77974
- تاریخ دفاع
- ۱۳ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- عاطفه اعتمادی خواه
- استاد راهنما
- احمدعلی پوربابائی
- چکیده
- سیانوباکترها یک گروه منحصر به فرد از باکتری های فتواتوتروف و گرم منفی هستند. اعتقاد بر این است که این موجودات حدود 3/5 میلیارد سال پیش بر روی زمین به وجود آمده اند. برخی از آنها به دلیل ویژگی های ساختاری، تحمل قابل توجهی به تنش شوری، خشکی و آلاینده ها دارند که نقش مهمی در محیط های خاکی به ویژه در نواحی بیابانی و نیمه بیابانی ایفا می کنند. هدف از این پژوهش، شناسایی سیانوباکترهای قابل کشت بومی خاک پارک ملی کویر و تعیین سویه های مقاوم به شوری و فلزات سنگین بود. در پژوهش حاضر برای اولین بار سیانوباکترهای خاک از مکان های مختلف پارک ملی کویر جداسازی و تنوع آنها از نظر مورفولوژیکی و فیلوژنتیکی بررسی شد. سپس رشد سویه ها در حضور غلظت های 5، 10 و 50 میلی گرم بر لیتر کادمیوم و سرب در محیط مایع و در غلظت های 50، 100 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم سرب در خاک ارزیابی و غلظت کادمیوم و سرب باقیمانده در محیط اندازه گیری شد. نمونه ها از 40 مکان مختلف از پارک ملی کویر جمع آوری شدند. پس از کشت نمونه ها در محیط BG11 و ASNIII و شناسایی مورفولوژیکی، ژن 16S rRNA توالی یابی و با داده های موجود در GenBank مقایسه شد. در پایان 28 سویه سیانوباکتر از 24 مکان نمونه برداری شناسایی شد. سویه های جدا شده متعلق به جنس های Phormidium، Trichocoleus، Leptolyngbya، Microcoleus و Tychonema بودند که فراوانی آنها به ترتیب 42/86، 35/71، 14/29، 3/57 و 3/57 درصد بود. نتایج تجزیه خاک نشان داد شوری خاک ها از 0/23 تا 203 دسی زیمنس بر متر متغیر بود. بالاترین تحمل به شوری در سویه 61et مشاهده شد که متعلق به جنس Phormidium بود. بررسی رشد سویه ها در آب آلوده به کادمیوم و سرب نشان داد تمام سویه ها به کادمیوم حساس بودند ولی دو سویه 57et و 58et نسبت به سایرین مقاومت بیشتری به سرب داشتند و در محیط مایع پس از 5 هفته غلظت سرب را از 50 میلی گرم بر لیتر به ترتیب به 20 و 7/3 میلی گرم بر لیتر کاهش دادند که در این حالت وزن زیست توده آنها 2 تا 2/5 برابر افزایش یافته بود. با توجه به اینکه رشد تمام سویه ها در حضور غلظت های مختلف کادمیوم در محیط مایع کاهش یافته است، می توان نتیجه گرفت که هیچ یک از سویه ها به فلز کادمیوم مقاوم نبوده و برای بررسی در خاک مناسب نمی باشند. از آنجاکه غلظت 50 میلی گرم بر لیتر در محیط مایع بر روی دو سویه 57et و 58et اثر بازدارنده نداشت، در خاک از غلظت های بالاتری از سرب استفاده شد. مقایسه میانگین تیمارهای مختلف از طریق آزمون چند دامنه ای دانکن به کمک نرم افزار SAS نشان داد که بیشترین رشد سیانوباکتر در خاک در غلظت 50 میلی گرم بر کیلوگرم سرب و در روز 35 ام بدست آمد. با مقایسه میانگین کربن زیست توده تولید شده در حضور غلظت های مختلف سرب و کاهش آلاینده در خاک می توان نتیجه گرفت که سویه 57et توانایی بالایی برای حذف سرب ندارد و غلظت بیش از 50 میلی گرم بر کیلوگرم سرب برای این سویه محدودکننده می باشد. در این میان سویه 58et با دارا بودن غلاف ژلاتینی ضخیم، بالاترین توانمندی را در کاهش سرب از خاک داشت که پس از 5 هفته غلظت سرب در حضور این سویه در غلظت های 50 و 100 میلی گرم بر کیلوگرم به ترتیب به 4 و 40 میلی گرم بر کیلوگرم تقلیل یافت. نتایج این مطالعه نشان داد سیانوباکترها یکی از اصلی ترین گروه های میکروارگانیسمی هستند که قادر به رشد در شرایط سخت مانند شوری، خشکی و فلزات سنگین می باشند. این موجودات به دلیل برخی ویژگی های ساختاری مانند غلاف موسیلاژی که رشته را محصور کرده است، قادر به تحمل شرایط سخت بوده و توده زیستی فعالی را در این منطقه ایجاد کرده اند.
- Abstract
- Cyanobacteria include a ubiquitous group of Gram-negative photosynthetic bacteria. Some of them due to structural characteristics have a significant tolerance to salinity, drought and other pollutants that play important roles, especially in arid and semi–arid regions. The aims of this study were to identify indigenous cultivable cyanobacteria of the Kavir National Park soil and determination of strains resistant to salinity and heavy metals. In this study, morphological and genetic diversity of the cyanobacteria inhabiting desert soil in Iran was investigated for the first time. Then the strains grown were evaluated in the presence of cadmium and lead with concentrations of 5, 10 and 50 ppm in the liquid medium and 50, 100 and 200 ppm of lead in the soil and measured the remaining cadmium and lead concentrations in the environments. The samples were collected at 40 different sites in the Kavir National Park. After cultivation in BG11 and ASNIII mediums and morphological identification, the 16S rRNA gene was sequenced and compared with GenBank. Twenty-eight different isolates were genetically and morphologically identified in 24 sites. Morphotypes fitting the description of five genera Phormidium, Trichocoleus, Leptolyngbya, Microcoleus and Tychonema with an abundance 42.86%, 35.71%, 14.29%, 3.57% and 3.57%, respectively. Soil analysis showed salinity ranged from 0.23-203 dS/m. The highest salinity tolerance was observed in 61et strain belonging to the Phormidium genus. The growth of strains in contaminated water with cadmium and lead showed that all strains were sensitive to cadmium but 57et and 58et strains were resistant to lead more than others and decreased lead concentration from 50 ppm to 20 and 7.3 ppm respectively in the liquid medium after five weeks, in which case their biomass was increased from 2 to 2.5 times. Given that all strains grown were decreased in the presence of various concentrations of cadmium in liquid medium, it can be concluded that none of the strains are resistant to cadmium and are not suitable to study the soil. Since the concentration of 50 ppm in liquid medium had no inhibiting effects on 57et and 58et strains, higher concentrations of lead were used in soil. Comparison of different treatments by Duncan's multiple range tests using SAS software showed that the greatest growth of cyanobacteria in the soil was obtained in 50 ppm of lead concentration and on the 35th. By comparing the mean carbon biomass in the presence of various concentrations of lead and reduce the pollutants in the soil can be concluded that 57et strain does not have a high ability to remove lead and for this strain is restrictive more than 50 ppm of lead. The 58et strain with a thick gelatinous sheath had highest ability to removal of lead from the soil that decreased lead concentrations from 50 and 100 ppm to 4 and 40 ppm respectively after five weeks. The results of this study showed that cyanobacteria are one of the main groups of microorganisms that are able to grow in harsh conditions such as salinity, drought and heavy metals. These microorganisms due to some structural features, such as mucilage sheaths that surround the filaments are able to withstand harsh conditions and create biologically active masses in this area. Keywords: cyanobacteria, Kavir National Park, heavy metals, salinity, 16S rRNA
