شناسايي و جداسازي باكتري هاي حاوي آنزيم ارگانوفسفروس هيدرولاز با قابليت تجزيه زيستي سم ارگانوفسفره ديازينون از نمونه خاك كشاورزي

Identification and isolation of bacteria containing OPH enzyme for biodegradation of organophosphorus pesticide diazinon from contaminated agricultural soil

زمينه: ديازينون تركيبي ارگانوفسفره است كه به طور وسيع به‌عنوان حشره‌كش در كشاورزي استفاده مي‌شود و از قابليت انباشت و انتقال در خاك، آب و بافت هاي جانوري و بروز مسموميت در گياهان، جانوران و انسان برخوردار است. در انسان اين تركيب با غيرفعال كردن آنزيم استيل كولين استراز، مانع انتقال پيام عصبي مي شود. پژوهش حاضر با هدف شناسايي سويه باكتريايي با قابليت هيدروليز و حذف سم ديازينون از خاك آلوده انجام يافت. روش ها: 8 نمونه از خاك اراضي كشاورزي شهرستان همدان كه طي دو دهه اخير در معرض انواع سموم به ويژه ديازينون بودند، جمع آوري شد. پس از تهيه محيط هاي كشت، به منظور جداسازي و كشت باكتري هاي حاوي آنزيم OPH قادر به تجزيه سموم ارگانوفسفره توسط هيدروليز آنزيمي ديازينون، نسبت به استخراج DNA ژنومي باكتري، تعيين توالي محصول پلاسميدي، پردازش توالي حاصل از نظر فيلوژني و ترسيم درخت فيلوژني اقدام شد. يافته ها: هشت سويه باكتريايي با قابليت ترشح آنزيم OPH از نمونه ها جداسازي شد و يكي از آن ها با نام BS-1 با 86 درصد قرابت با گونه safensis Bacillus از كارايي قابل قبول در هيدروليز سم ديازينون و استفاده از آن به عنوان منبع كربن و فسفر برخوردار است. نتيجه گيري: باكتري شناسايي شده در اين پژوهش با ترشح آنزيم OPHاز قابليت زيست پالايي سموم ارگانوفسفره به ويژه خاك آلوده به ديازينون در مقياس آزمايشگاهي برخوردار است. قبل از استفاده از ميكروارگانيسم ها به منظور زيست پالايي آلاينده ها در محيط هاي طبيعي، بايد مطالعات بيش تري بر روي ثبات و تعامل محيط زيستي، ايمني، راهبردهاي توليد، هزينه-فايده، عوامل مخرب محيطي، سم شناسي، پيراسنجه هاي ژنتيكي و بيوشيميايي انجام شود.

Background: Organophosphorus insecticide diazinon has been widely used in agriculture and has the ability to transfer and accumulate in soil, water and animal tissues, and to induce toxicity in plants, animals and humans. In humans, diazinon inhibits nerve transmission by inactivating acetylcholinesterase enzyme. The present study was carried out to identify bacteria containing OPH enzyme for biodegradation of diazinon from contaminated agricultural soil. Methods: In this study, 8 contaminated agricultural soil samples that were exposed to pesticides, especially diazinon in the last two decades, were collected from the farms of Hamedan province. After preparing the media, for isolation of several bacterial strains containing OPH enzyme that are capable of biodegrading organophosphorus pesticides by diazinon enzymatic hydrolysis, bacterial genomic DNA extraction, plasmid product sequencing, phylogenetic sequence processing and phylogenetic tree drawing were carried out. Results: Eight bacterial strains, capable of secreting OPH enzyme, were isolated from soil samples, one of which named BS-1 with 86% similarity to Bacillus safensis displayed the highest organophosphate-hydrolyzing capability and can be used as a source of carbon and phosphorus. Conclusion: It can be concluded that the isolated bacterial strain identified in this study with OPH enzyme secretion has the potential for biodegradation of organophosphorus pesticides, especially diazinon in invitro conditions. Also, further studies such as the environmental stability and interaction, production strategies, safety, cost-benefit, environmental destructive parameters, and, toxicological, genetic and biochemical aspects are recommended prior to the application of bacterial strains in the field-scale bioremediation.