بخشی از مقاله
تعیین پتانسیل تجزیه زیستی قارچکش کلروتالونیل توسط برخی باکتریهای ریزوسفری
چکیده
آفت کشها شامل یک طیف گستردهای از ترکیبات شیمیایی با فرمولاسیون های شیمیایی مختلف هستند. زیستپالایی (Bioremediation) یک تکنولوژی برای حذف آلاینده ها از محیطزیست و در نتیجه احیاء محیط های طبیعی اصلی و جلوگیری از آلودگی بیشتر است. در این مطالعه ابتدا آفت کش کلروتالونیل با غلظت 4 در هزار به نمونههای خاک ریزوسفری نمونه برداری شده از مناطق جیرفت و کهنوج اضافه شد و پس از 4 هفته انکوباسیون، یکسری باکتری از این نمونه های خاک جداسازی و در نهایت جدایههای متحمل غلظت بالای سم براساس واکنشهای بیوشیمیایی شناسایی شدند. همچنین به منظور بررسی تجزیه زیستی سم کلروتالونیل توسط این جدایهها، محیط کشت بدون کربن تهیه شد و سم کلروتالونیل به عنوان منبع کربن به محیط اضافه و سپس باکتریها در این محیط کشت داده شدند. بعد از 24 ساعت باکتریهایی که در محیط رشد کرده بودند، توانستند سم را تجزیه کرده و به عنوان منبع کربن از آن تغذیه کنند.
کلمات کلیدی: آفت کش، کلروتالونیل، زیستپالایی، منبع کربن
مقدمه
آفت کشها شامل یک طیف گسترده ای از ترکیبات شیمیایی با فرمولاسیون های شیمیایی مختلفی هستند. افزایش تقاضا برای کشت محصولات کشاورزی و تغییر آب و هوای منطقهای منجر به افزایش میزان مصرف و کاربرد آفتکشها شده است Shetty) و همکاران، .(2008 انواع مختلفی از آفت کشها بسته به ترکیبات شیمیایی و کاربرد آنها وجود دارد. چهار گروه اصلی آفت کشها شامل حشره کشها، قارچ کشها، علف کشها و باکتری کشها می باشند. از سموم آفت کش مورد استفاده در کشور، میتوان انواع گوناگونی از جمله آفت کشهای ارگانوکلره (organochlorine)، ارگانوفسفره (organophosphate)، کاربامات ها (carbamate) و پایرتروئیدها را نام برد.
آفتکشها در میان مواد آلاینده آلی مقاوم در برابر تجزیه (POPs)، جزء ترکیبات موجود در پساب ناشی از صنایع تولید کننده آفتکشها و زهکش فعالیتهای کشاورزی محسوب می گردند Hicham) و همکاران، .(2008 به همین دلیل منابع آب از راههای مختلف می تواند به این سموم آلوده گردد. سموم آفتکش مورد استفاده می توانند از طریق شستشوی
مستقیم و یا آبیاری، از محلهای مصرف وارد منابع آب گردند. آفتکشها می توانند از طریق نفوذ آب در لایههای خاک به سفرههای آب زیرزمینی راه پیدا کنند (صالح زاده، 1385؛ EPA، .(2006
ورود این مواد آلاینده به منابع تأمین آب شرب می تواند اثراتنامطلوبی بر سلامت انسان و محیط زیست داشته باشد که میزان بروز اثرات سوء آنها بستگی به نوع ماده شیمیایی، مدت زمان استفاده، زمان در معرض، غلظت سم ورودی و میزان سمیت سم مورد نظر دارد Kamel)، 2003؛ Fireston و همکاران، .(2005 به طور کلی عوارض سوء بهداشتی ناشی از آفت-کشها شامل عوارض کوتاه مدت مانند درد در ناحیه شکمی، سرگیجه، سردرد، دوربینی، حالت تهوع، مشکلات چشمی و پوستی است و از عوارض دراز مدت آنها می توان به افزایش احتمال بروز مشکلات تنفسی، اختلالات حافظه، افسردگی، نواقص عصبی، سرطان و عقیمی اشاره نمود Kamel)، 2003؛ Fireston و همکاران، 2005؛ Alavanja و همکاران، 2004؛ Arcury و همکاران، .(2003
کلروتالونیل یک ترکیب هالوژنه آروماتیک است که به رنگ مایل به خاکستری می باشد. این سم دارای وزن مولکولی 265.92، حلالیت در آب 0.6 میلیگرم بر لیتر در دمای اتاق، نقطه ذوب 250 تا 251 و نقطه جوش 350 درجه ساننتی گراد می باشد. کلروتالونیل یک آفت کش ارگانوکلره با طیف گسترده و تماسی است که به طور گستردهای برای بیش از 30 سال به عنوان یک ابزار مدیریتی موثر برای بیماریهای سیبزمینی، بادام زمینی، چمن، محصولات زراعی، میوه و سبزیجات استفاده می شود.کلروتالونیل یک آفت کش با استفاده گسترده در کشارزی، جنگل و مناطق شهری است. هم چنین به عنوان قارچکش، باکتری کش و نماتدکش نیز استفاده می شود. این سم به عنوان ماده نگهدارنده چوب نیز مورد استفاده قرار می گیرد. رایج ترین مسیر برای قرار گرفتن در معرض کلروتالونیل از طریق پوست و چشمها می باشد. هم چنین ممکن است از طریق دهان یا استنشاق نیز وارد بدن شود. با توجه به نگرانی های زیست محیطی در ارتباط با تجمع سموم در محصولات غذایی و منابع آب، نیاز زیادی به توسعه روشهای امن، مناسب و از لحاظ اقتصادی امکان پذیر برای پاکسازی و اصلاح آفتکشها وجود دارد Zhang) و Quiao، .(2002 به همین دلیل چندین روش تجزیه بیولوژیکی ترکیبات آلی توسط میکروارگانیسم های خاک وجود دارد Schoefs) و همکاران، .(2004 باکتریها، قارچ ها، اکتینومیستها و جلبکها ریزجانداران اصلی تشکیل دهنده خاک هستند که در بین آنها قارچها و باکتریها نقش اصلی را در تجزیه زیستی و متابولیسم میکروبی آفتکشها دارند (ایزدی، .(1387 استفاده از موجودات زنده برای کاهش آلاینده های خاک، زیست پالایی (bioremediation) نامیده می شود Pointing)، .(2001 زیستپالایی یک تکنولوژی برای حذف آلاینده ها از محیط زیست و در نتیجه احیاء محیطهای طبیعی اصلی و جلوگیری از آلودگی بیشتر است Sasikumar ) و Papinazath، .(2003 در میان روشهای های پاکسازی مختلف که امروزه برای ضدعفونی و سم زدایی خاک های آلوده به آفت کش قابل دسترس هستند، زیستپالایی یکی از روش های بی خطر و امن از لحاظ زیست محیطی و موثر به لحاظ هزینه به نظر می رسد Fogarty) و Tuovinen، 1991؛ Häggblom، 1992؛ Alexander، .(2000 متابولیسم میکروبی احتمالا مهم ترین فرآیند تجزیه آفتکشها در خاک است Kearney)، .(1998 اساس زیستپالایی به این صورت است که میکروارگانیسم های تخریب کننده، مولکول های آفت کش را برای بدست آوردن کربن، نیتروژن و یا انرژی تخریب میکنند Gan) و Koskinen، .(1998 مهمترین میکروبهایی که معمولا در زیست
پالایی آفت کشها گزارش شدهاند شامل Pseudomonas sp، Bacillus sp، Klebsiella sp، Pandoraea sp، Phanerochaete Chrysosporium، Mycobacterium sp می باشند.
شکل-1 ساختار کلروتالونیل
مواد و روشها
تعداد 6 نمونه از خاک ریزوسفری گلخانه، مزارع و باغ مرکبات که قبلا سموم مهم کشارورزی در آنها به کار برده شده بود، از مناطق کهنوج و جیرفت جمع آوری شد. بعد از انتقال نمونهها در کوتاهترین مدت به آزمایشگاه، آنها را با هم مخلوط کرده و سپس از این نمونه مرکب همگن ابتدا مقدار 300 گرم در ظروف یکبار مصرف ریخته و به آنها سم کلروتالونیل ( (750g\kg با غلظت 4 در هزار اضافه گردید. بعد از حدود 4 هفته، از نمونه خاک آلوده به سم کلروتالونیل با تهیه سری رقت باکتری جدا گردید و درمراحل بعد باکتریهای متحمل غلظت بالای سم انتخاب شدند. جدایه های مقاوم به بالاترین غلظت سم مورد آزمون، انتخاب شدند و پس از رنگآمیزی به روش گرم، مورفولوژی باکتری مشخص گردید. شناسایی نسبی جدایهها براساس واکنشهای بیوشیمیایی انجام شد. تستهای بیوشیمیایی انجام شده شامل کاتالاز، اکسیداز، O/F، MR/VP، SIM (حرکت و اندول)، TSI بودند.
در مرحله بعد به منظور تعیین پتانسیل تجزیه این سموم توسط باکتریها از محیط کشت بدون منبع کربن (محلول نمک های معدنی بازی) استفاده شد. محلول نمک های معدنی بازی به صورت زیر استفاده شد: 0.5 گرم نیترات آمونیوم ( NH4 (NO3، 0.4 گرم KH2PO4، 1.6 گرم K2HPO4، 0.2 گرم MgSO4.7H2O، 0.025 گرم FeCl3.6H2O و 900 میلی لیتر آب مقطر. ابتدا از محلول نمکهای معدنی بازی، و آگار استفاده شد و بعد از استریل کردن این محیط، سم کلروتالونیل (با غلظت 8 درهزار به عنوان منبع کربن) به محیط کشت اضافه شد و باکتریها در سطح پلیت کشت داده شدند. در مرحله بعد به دلیل اینکه نتایج درستی از کشت به صورت جامد بدست نیامد، از محلول نمکهای معدنی بازی و سم (کلروتالونیل با غلظت 8 درهزار به عنوان منبع کربن) بدون آگار استفاده شد و باکتریها در لولههای آزمایش کشت داده شدند.
