بررسی کارایی جذب کادمیوم توسط کمپلکس گونهای فوزاریوم سولانی جدا شده از خاک زراعی منطقه ماهیدشت استان کرمانشاه
محورهای موضوعی : آلودگی خاک و آب با فلزات سنگین
هیوا عبدی
1
,
خسرو چهری
2
*
,
ناصر کریمی
3
1 - دانشجوی کارشناسی ارشد میکروبیولوژی گروه زيست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه رازی.
2 - دانشیار گروه زيست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه رازی.
3 - استاد گروه زيست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه رازی.
کلید واژه: جذب زیستی, خاک کشاورزی, کادمیوم, فوزاریوم سولانی,
چکیده مقاله :
غلظت فلزات سنگین در محیط بهدلیل کاربردهای زیادی که دارند بهطور مداوم در حال افزایش است. به علت سمیت آنها، باید توسط روشهای مختلف فیزیکی، شیمیایی یا فنآوریهای زیستی پاکسازی شوند. هدف از انجام این مطالعه بررسی کارایی جذب کادمیوم توسط کمپلکس گونهای قارچ فوزاریوم سولانی (Fusarium solani) غیر بیماریزا جدا شده از خاک زراعی منطقه ماهیدشت استان کرمانشاه بود. برای انجام این تحقیق ۱۰ نمونه خاک زراعی از منطقه ماهیدشت استان کرمانشاه نمونهبرداری شد. در این تحقیق همهی جدایههای قارچی جداسازی، خالصسازی و شناسایی شد. بهمنظور بررسی قابلیت جذب فلز کادمیوم توسط سویههای کمپلکس گونهای قارچ فوزاریوم سولانی بدست آمده، همهی سویهها روی محیط کشت PDB کشت داده شدند. محیطهای کشت PDB به ترتیب با غلظتهای ۲۵، ۵۰، ۱۰۰، ۱۵۰، ۲۰۰ و ۳۰۰ میلیگرم بر لیتر محلول فلز کادمیوم آمیخته شدند. میزان انباشت کادمیوم توسط سویههای مورد نظر مورد بررسی قرار گرفتند. در این تحقیق ۱۰ سویه متعلق به کمپلکس گونهای فوزاریوم سولانی از مزارع مختلف منطقه ماهیدشت استان کرمانشاه جداسازی، خالصسازی و شناسایی شد. میزان جذب فلز کادمیوم در غلظتهای ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ میلیگرم بر لیتر به ترتیب ۲۲/۱، ۳۶/۴ و ۶۴/۶ میلیگرم بر لیتر را نشان داد. براساس نتایج بدست آمده میزان جذب گونه قارچ فوزاریوم سولانی با افزایش غلظت در مراحل اولیه افزایش پیدا کرده است؛ ولی با افزایش بیش از حد غلظت فلز کادمیوم در غلظتهای ۱۵۰، ۲۰۰ و ۳۰۰ هیچگونه جذبی وجود نداشت.
The concentration of heavy metals in the environment is constantly increasing due to their extensive applications. Because of their toxicity, they must be removed using various physical, chemical, or biological technologies. The aim of this study was to evaluate the biosorption efficiency of cadmium by a non-pathogenic Fusarium solani species complex isolated from agricultural soil in the Mahidasht region of Kermanshah Province. For this purpose, 10 agricultural soil samples were collected from different agricultural fields in the Mahidasht region of Kermanshah Province. All fungal isolates were isolated, purified, and identified. To assess the cadmium biosorption capability of the obtained strains belonging to the Fusarium solani species complex, all strains were cultured in potato dextrose broth (PDB) medium. The culture media were then spiked with cadmium solutions at concentrations of 25, 50, 100, 150, 200, and 300 mg/L. Subsequently, the amount of cadmium accumulated by the strains was investigated. In this study, 10 isolates belonging to the Fusarium solani species complex were isolated, purified, and identified from different agricultural fields in the Mahidasht region of Kermanshah Province. The amounts of cadmium biosorbed at concentrations of 25, 50, and 100 mg/L were 1.22, 4.36, and 6.64 mg/L, respectively. Based on the results, cadmium biosorption by the Fusarium solani species complex increased with increasing metal concentration during the initial stages. However, at higher cadmium concentrations of 150, 200, and 300 mg/L, no biosorption was observed.
فولادی¬فرد، رضا و عظیمی، علیاکبر (1393). ارزیابی تمایل جذب فلزات نیکل و کادمیوم توسط توده زیستی حاصل از لجن فاضلاب در مقایسه با دیگر جاذبها. فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست، 16(3)، 35-49. https://sanad.iau.ir/Journal/jest/Article/839139
Abdel-Aty, A. M., Ammar, N. S., Ghafar, H. H. A., & Ali, R. K. (2013). Biosorption of cadmium and lead from aqueous solution by fresh water alga Anabaena sphaerica biomass. Journal of advanced research, 4(4), 367-74. doi:org/10.1016/j.jare.2012.07.004
Acosta-Rodríguez, I., Cárdenas-González, J. F., Rodríguez Pérez, A. S., Oviedo, J. T., & Martínez-Juárez, V. M. (2018). Bioremoval of Different Heavy Metals by the Resistant Fungal Strain Aspergillus niger. Bioinorganic chemistry and applications, 2018, 3457196. doi:org/10.1155/2018/3457196
An, H., Liu, Y., Zhao, X., Huang, Q., Yuan, S., Yang, X. & Dong, J. (2015). Characterization of cadmium-resistant endophytic fungi from Salix variegata Franch. in three Gorges Reservoir Region, China. Microbiological research, 176(7), 29-37. doi:org/10.1016/j.micres.2015.03.013
Chen, J. P., Wang, L., & Zou, S-W. (2007). Determination of lead biosorption properties by experimental and modeling simulation study. Chemical Engineering Journal, 131(1-3), 209-15.
Dusengemungu, L., Kasali, G., Gwanama, C., & OumaK, O. (2020). Recent advances in biosorption of copper and cobalt by filamentous fungi. Frontiers in Microbiology, 11, 582016.
doi:10.3389/fmicb.2020.582016
Dwivedi, S., Mishra, A., & Saini, D. (2012). Removal of heavy metals in liquid media through fungi isolated from waste water. International Journal of Scientific and Research, 1(3), 181-5. doi:org/10.21275/IJSR12120368
Errasquın, E. L., & Vazquez, C. (2003). Tolerance and uptake of heavy metals by Trichoderma atroviride isolated from sludge. Chemosphere, 50(1), 137-43. doi:org/10.1016/S0045-6535(02)00485-X
Ezzouhri, L., Castro, E., Moya, M., Espinola, F., & Lairini, K. (2009). Heavy metal tolerance of filamentous fungi isolated from polluted sites in Tangier, Morocco. African journal of microbiology research, 3(2), 35-48. doi:org/10.5897/AJMR.9000354
Harms, H., Schlosser, D., & Wick, L. Y. (2011). Untapped potential: exploiting fungi in bioremediation of hazardous chemicals. Nature Reviews Microbiology, 9(3), 177. doi:10.1038/nrmicro2519
Isildak, O., Türkekul, I., Elmastaş, M., & Aboul-Enein, H. Y. (2007). Bioaccumulation of heavy metals in some wild‐grown edible mushrooms. Analytical Letters, 40: 1099-1116.
doi:10.1080/00032710701297042
Kapahi, M., & Sachdeva, S. (2017). Mycoremediation potential of Pleurotus species for heavy metals: a review. Bioresources and Bioprocessing, 4(1), 4, 32. doi:10.1186/s40643-017-0162-8
Khamesy, S., Hamidian, A., & Atghia, O. (2016). Identification of the fungi absorbing heavy metals isolated from waste deposits of zinc factories. Mycologia Iranica, 3(1), 65-73.
doi:10.22043/mi.2017.42384.1070
Kotnala, S., Tiwari, S., Nayak, A., Bhushan, B., Chandra, S., Medeiros, C. R., & Coutinho, H. D. M. (2025). Impact of heavy metal toxicity on the human health and environment. Science of the Total Environment, 987, 179785. doi:org/10.1016/j.scitotenv.2025.179785
Kumar, V. & Dwivedi S.K. (2021). Mycoremediation of heavy metals: processes, mechanisms and affecting factors. Environmental Science and Pollution Research, 28(9), 10375-10412. doi:org/10.1007/s11356-020-11491-8
Lamrood, P. Y., & Ralegankar, S. D. (2013). Biosorption of Cu, Zn, Fe, Cd, Pb and Niby non treated biomass of some edible mushrooms. Asian Journal of Experimental Biological Sciences, l4(2), 190–195.
Liang, X. J., Kierans, M., Ceci, A., Hillier, S., & Gadd, G. M. (2016). Phosphatase-mediated bioprecipitation of lead by soil fungi. Environmental Microbiology, 18(1): 219–231. doi:org/10.1111/1462-2920.13003
Liaquat, F., Munis, M. F. H., Haroon, U., Arif, S., Saqib, S., Zaman, W., Khan, A. R., Shi, J., Che, S., & Liu, Q. (2020). Evaluation of metal tolerance of fungal strains isolated from contaminated mining soil of Nanjing, China. Biology, 9, 469. doi:org/10.3390/biology9120469
Meharg, A. A. (2005). Mechanisms of plant resistance to metal and metalloid ions and potential biotechnological applications. Plant and Soil, 274(1), 163–74. doi:org/10.1007/s11104-004-0262-z
Mesquita, V. A., Silva, C. F., & Soares, E. V. (2016). Toxicity Induced by a Metal Mixture (Cd, Pb and Zn) in the Yeast Pichia kudriavzevii: The Role of Oxidative Stress. Current Microbiology, 72(5):545–550. doi:org/10.1007/s00284-016-0987-y
Mohammadzadeh, Kr., Chorom, M., Motamedi, H., & Mohabat, A. (2014). Biosorption and bioaccumulation of Cd and Ni in competitive solution by three bacteria isolated from polluted soils to sewage sludge. Journal of Microbial World, 7(3), 241-251. dor:20.1001.1.23832738.1398.32.2.10.5
Naz, H., Sayyed, R., Khan, R. U., Naz, A., Wani, O. A., Maqsood, A., Maqsood, S., Fahad, A., Ashraf, S., & Show, P. L. (2023). Mesorhizobium improves chickpea growth under chromium stress and alleviates chromium contamination of soil. The Journal of Environmental Management, 338, 117779. doi:org/10.1016/j.jenvman.2023.117779
Qiu, J., Song, X., Li, S., Zhu, B., Chen, Y., Zhang, L., & Li, Z. (2021). Experimental and modeling studies of competitive Pb (II) and Cd (II) bioaccumulation by Aspergillus niger. Applied Microbiology and Biotechnology, 105, 6477–6488. doi:org/10.1007/s00253-021-11497-3
Sey, E., & Belford, E. J. (2021). Heavy metals tolerance potential of fungi species isolated from gold mine tailings in Ghana. Journal of Environmental Health and Sustainable Development. https://publish.kne-publishing.com/index.php/JEHSD/article/download/5765/5708
Sharma, K. R., Giri, R., & Sharma, R. K. (2023). Efficient bioremediation of metal containing industrial wastewater using white rot fungi. International Journal of Environmental Science and Technology, 20(1), 943-950. doi:org/10.1007/s13762-022-03914-5
Short, D. P., O’Donnell, K., Thrane, U., Nielsen, K. F., Zhang, N., Juba, J. H., & Geiser, D. M. (2013). Phylogenetic relationships among members of the Fusarium solani species complex in human infections and the descriptions of F. keratoplasticum sp. nov. and F. petroliphilum stat. nov. Fungal Genetics and Biology, 53, 59-70. doi:10.1016/j.fgb.2013.01.004
Singh, M., Srivastava, P., Verma, P., Kharwar, R., Singh, N., & Tripathi, R. (2015). Soil fungi for mycoremediation of arsenic pollution in agriculture soils. Journal of applied microbiology, 119(5), 1278-90. doi:10.1111/jam.12948
Suhadolc, M., Schroll, R., Gattinger, A., Schloter, M., Munch, J.C., & Lestan, D. (2004). Effects of modified Pb-, Zn-, and Cd-availability on the microbial communities and on the degradation of isoproturon in a heavy metal contaminated soil. Soil Biology and Biochemistry, 36(12), 1943-54. doi:10.1016/j.soilbio.2004.05.015
Vaksmaa, A., Guerrero-Cruz, S., Ghosh, P., Zeghal, E., Hernando-Morales, V., & Niemann, H. (2023). Role of fungi in bioremediation of emerging pollutants. Frontiers in Marine Science, 10, 1070905. doi:org/10.3389/fmars.2023.1070905
Volesky, B., & Holan, Z. (1995). Biosorption of heavy metals. Biotechnology progress, 11(3), 235-50. doi:10.1021/bp00033a001
Yang, Y. Y., Song, W. J., Ferrier, J., Liu, F. X., Csetenyi, L., & Gadd, G. M. (2020). Biorecovery of cobalt and nickel using biomass-free culture supernatants from Aspergillus niger. Applied Microbiology and Biotechnology, 104(1), 417–425. doi:org/10.1007/s00253-019-10241-2