تجزيه زيستي سيانيد توسط باكتري سراشيا جداشده از خاك آلوده معدن طلا در تكاب

Biodegradation of cyanide using Serratia sp. isolated from contaminated soil of gold mine in Takab

مقدمه: سيانيد تركيبي سمي و بسيار خطرناك براي موجودات زنده است كه به طور گسترده توسط بشر توليد شده و موجب آلودگي محيط زيست مي‌شود. بهترين روش براي تجزيه سيانيد موجود در پساب صنايع، تجزيه زيستي است. جداسازي باكتري‌هاي بومي تجزيه كننده سيانيد از خاك آلوده و مطالعه توانايي آن‏ها در تجزيه سيانيد، از اهداف اين پژوهش بود‏‏. مواد و روش‏‏ها: پس از جمع‌آوري نمونه‌هاي خاك، غني‌سازي باكتري‌هاي تجزيه كننده سيانيد در محيط كشت پايه حاوي نيم ميلي‌مولار پتاسيم سيانيد انجام شد. توانايي باكتري جدا شده در استفاده از سيانيد به عنوان تنها منبع كربن و نيتروژن بررسي شد. تجزيه سيانيد و توليد آمونياك در محيط كشت توسط روش پيكريك‏اسيد ونسلر، سنجيده شد. براي بررسي سميت تركيبات مختلف سيانيدي بر رشد باكتري، از روش حداقل غلظت مهاركنندگي رشد استفاده شد. همچنين، توانايي باكتري جداشده در استفاده از تركيبات مختلف سيانيدي، بررسي شد. شناسايي باكتري جدا شده به كمك بررسي مشخصات ريخت‏شناسي، فيزيولوژيكي، بيوشيميايي و نيز تحليل‏ مولكولي، انجام شد. نتايج: از خاك آلوده معدن طلا، باكتري با توانايي تجزيه سيانيد به عنوان تنها منبع كرين و نيتروژن، جداسازي شد. اين باكتري با عنوان جدايه MF1 نام‏گذاري شد. جدايه MF1 سيانيد محيط رشد را در شرايط قليايي، پس از 40 ساعت تجزيه كرد. همچنين، اين جدايه توانايي تحمل بيش از هفت ميلي‌مولار سيانيد پتاسيم را داشت. نتايج نشان داد كه كاهش غلظت سيانيد با افزايش غلظت آمونياك در محيط رشد و نيز رشد جدايه MF1، ارتباط مستقيم دارد. همچنين، باكتري جداشده، توانايي استفاده از تركيبات مختلف سيانيدي به عنوان تنها منبع كربن و نيتروژن را نشان داد. نتايج بررسي مشخصات ريخت‏شناسي و فيزيولوژيكي جدايه MF1، نشان داد اين باكتري به جنس سراشيا متعلق بود. بررسي توالي ژن 16S rDNA و رسم درخت فيلوژني نيز نشان داد كه جدايه MF1 داراي 99 درصد هومولوژي با سراشيا نماتوديفيلا بود. بحث و نتيجه‏گيري: نتايج نشان داد باكتري جدا شده، گزينه مناسبي براي تجزيه زيستي سيانيد در شرايط قليايي است. اين باكتري مي‌تواند براي تجزيه سيانيد از پساب صنايع و مكان‏هاي آلوده، معرفي شود.

Introduction: Cyanide is a toxic and hazardous compound for all organisms which is produced enormously by human being and causes the environment pollution. Biodegradation is the best method for cyanide elimination in industrial wastewater. The aims of this study were isolation of cyanide degrading bacteria from contaminated soil and investigation of their ability for cyanide degradation. Materials and methods: After soil samples collection, enrichment of cyanide degrading bacteria was performed in a minimal medium containing 0.5 mM potassium cyanide. The ability of isolated bacterium to utilize the cyanide as sole carbon and nitrogen source was investigated. Cyanide degradation and ammonium production was determined in growth medium using picric acid and Nessler’s regent methods. Toxicity effect of different cyanide compounds on bacterial growth was determined using minimum inhibitory concentration. In addition, the ability of the isolated bacterium to utilize different cyanide compounds was investigated. Identification of the isolate was undertaken using morphological, physiological and biochemical characteristics and molecular analysis. Results: A bacterium with ability to degrade cyanide as sole carbon and nitrogen source was isolated from soil. This bacterium named as isolate MF1. MF1 degraded cyanide in growth medium in alkaline condition after 40 hours. Moreover this isolate tolerated more than 7 mM potassium cyanide. The results showed that there was a direct relation between decreasing of cyanide concentration, increasing of ammonia concentration and growth of MF1. In addition, the isolated bacterium demonstrated the ability to utilize different cyanide compounds as sole carbon and nitrogen source. The results of morphological and physiological characteristics showed that this bacterium belonged to the Serratia sp. Moreover, 16S rDNA sequencing and phylogenetic analyses exhibited that MF1 strain was similar to Serratia nematodiphila with 99% homology. Discussion and conclusion: The results demonstrated that the isolated bacterium is a suitable candidate for degradation of cyanide in alkaline condition. This bacterium could introduce for treatment of industrial wastewater and sites that contaminated with cyanide. Key words: Biodegradation, Cyanide, Serratia, Wastewater