بخشی از مقاله
چکیده:
جلبک ها و سیانوباکتری ها منابع جدید دارویی می باشند که ساختارهای خاص و منحصر بفرد دارند. متاسفانه بررسی در خصوص آن ها بخصوص بررسی های مربوط به حوزه علوم پایه و از جمله سیستماتیک و تاکسونومی در ایران بسیار اندک است. در دو سال گذشته گونه جدیدی از سیانوباکتری با توانمندی دارویی بخصوص ترکیبات آنتی باکتریال و قابلیت بیوترانسفورماسیون و ترکیبات طبیعی متنوع از گروه نوستوکال و میکروکیتاسه جمع آوری گردید. جهت ورود در بررسی های بعدی لازم بود که این سیانوباکتری مورد شناسایی دقیق انجام گیرد. این بررسی با همین هدف دنبال شده است.
گونه جدید سیانوفیت Microcheate sp. Strain FS 13 - راسته Nostocalesو تیره - Microcheataceae برای اولین بار از ایران گزارش شده است. نمونه برداری در طول یک دوره یک ساله از خاک های استان خوزستان انجام گرفت. شناسایی بعد از کشت و تخلیص با استفاده از میکروسکوپ نوری، فلورسانس، فازکنتراست و نیز رفتار شناسی در محیط جامد و مایع انجام شد. روش چند وجهی ارزیابی تنوع مورفولوژیکی شامل بررسی رفتارشناسی در ارتباط با تغییرات اسیدیته و قلیاییت و شوری در شرایط محدود نوری - 2 µE m-2s-1 - صورت پذیرفت.
نظر به تنوع بیولوژیکی سیانوفیتا، سعی بر تاکید بر ویژگیهای غالب برای شناسایی بوده است. توصیفی جدید از گونه Microcheate sp. Strain FS 13با استفاده از مهم ترین و ثابت ترین شاخص ها بیان گردیده است. امید آن است که با شناسایی و گزارش گونه برای فلور جلبکی و میکروبی کشور، بررسی های داروسازی روی آن گسترش یابد و توانمندی های آن برای ورود به فازهای آزمایشگاهی و کشت انبوه بیش از بیش روشن شود و بعد اجرایی به خود گیرد. این نخستین گزارش از سیانوباکتری های دارویی میکروکیتاسه از جنوب کشور می باشد.
مقدمه
سیانوباکتری های خاکزی جنوب کشور ناشناخته هستند. با وجود اینکه استان های جنوبی از مناطق نفت خیزمحسوب می شوند و نفت برای ایران استراتژیک است و با توجه به اینکه سیانوباکتریها از توانمندی قابل توجهی جهت استفاده در بیوتکنولوژی پزشکی، صنعت و شیلات، و البته ظرف دهههای اخیر نفت پیدا کرده اند، اطلاعات موجود در مورد اکوفیزیولوژی سیانوباکتریهای اپی دافیک و اندافیک حوزههای نفت خیز جنوب و شمال اندک میباشد
تجمع جلبک ها در طبیعت بسیار متنوع است.وبرخی از جلبک ها با خاصیت سمی که دارند باعث توقف رشد بریوفیتها میشوند - Sahu et al., . - 2013 ریز جلبک ها موجودات میکروسکوپی فتوسنتزی هستند که هم در محیطهای اب شیرین واب شور دیده میشوند - Piyadarshani et al., . - 2012 سیانوباکتری ها از این لحاظ مشهورند که تولید مقدار زیادی سم ویا ترکیبات اللوپاتیک مینمایند.
در بین میکرو ارگانیسم های فتوسنتزی سیانوباکتری ها کاندیدای خوبی برای تولید متابولیت های ثانویه هستند که از لحاظ زیستی فعالند و برای انسان و دیگر حیوانات بسیار سمی هستند . - Nowruzi et al., 2012 - در محیطهای خاکی اعم از مناطق نفتی و غیرنفتی، سیانوباکتریها تحت تأثیر مجموعهای از تنشها قرار دارند که شوری از عمده ترین آنهاست
این امر همراه با دیگر تنشها از جمله دی اکسید کربن، نور و اسیدیته میبایست توسط سیانوباکتری تحمل شده و منجر به از بین رفتن آنها نگردد. بنابراین نمونههای توانمند از نظر هرگونه بهره برداری اقتصادی و از جمله بیوتکنولوژی میبایست توانمندیهایی داشته باشد که تحمل به تغییرات شوری یکی از آنهاست 1988 - ، . - Boussiba بدین ترتیب نشان ویژه سازی این موجودات از جنبههای مختلف و از جمله فیزیولوژی، اکوفیزیولوژی میتواند راهگشای بهرهبرداریهای کاربردی آتی باشد، چنانکه ذکرگردید، با توجه به اینکه نفت در اقتصاد ایران، جایگاه خاصی دارد، از این نظر اینگونه بررسی ها، از جهتی، استراتژیک محسوب می شود و نیز با عنایت به مسأله ضرورت استفاده از اصلاحگرهای خاک در آینده مسأله بقاء و رشد در شرایط تنش های مختلف، می تواند برای ابعاد کاربردی مفید باشد
سوای خاصیت نفت زدایی که می تواند هدف تخصصی محسوب شود - برای بیوتکنولوژیست های حوزه نفت - ، سیانوباکتری های استیگونماتال و نوستوکال، به دلیل داشتن هتروسیست و قابلیت تثبیت نیتروژن اتمسفری و نیز مورفولوژی خاص خود که سبب گسترش در خاک و حفظ بافت خاک می شود، به طور باالقوه، میتوانند در بیوتکنولوژی کاربردی ریزجلبک ها مورد توجه جدی قرار گیرد - شکروی و همکاران، . - 1381 توانمندی این گروه از سیانوباکتریها از نظر برون ریزش ترکیبات نیتروژنه، از جمله آمونیوم، در بررسی هایی که بر روی سیانوباکتریهای استان گلستان انجام شده نشان داده شده است
مجموع این ویژگیها سبب شده است تا بررسی سیانوباکتریهای استیگونماتال و نوستوکال سوای علوم محض، از نظر بیوتکنولوژی ارزشمند نشان داده شوند
تئوری و پیشینه تحقیق
در ایران تا کنون مستقیماً دراین زمینه خاص بررسی انجام نشده و رساله یا طرح پژوهشی انجام نگرفته است. آنچه موجود است شامل بخش هایی از گزارش ها یا مقالاتی است که به هر حال بخشی را نیز به این موضوع اختصاص داده اند. از جمله در رابطه با تاثیر pH بر سیانوباکتری ها، شکروی - - 1384، شکروی و همکاران - 1385 - ، امیرلطیفی و همکاران - 1386 - ، سلطانی و همکاران - 1384 - ، شکروی و همکاران - 1387 - و بی نیاز و همکاران - 1387 - ، بررسی هایی را انجام داده اند که به سیانوباکتری های استیگونماتال و نوستوکال و نیز جلبک های سبز تک سلولی و کلنی اختصاص داشته است.
کاراکتریزاسیون تاکسونومیک سیانوباکتری Fischerella ambigua FS 18 تحت شرایط توام نور و pH توسط شکروی و همکاران - 1387 - انجام گرفته است. مکانیسم تراکمی دی اکسید کربن در Shokravi و همکاران، 2006؛ شکروی و همکاران - 1387 - به صورت عملی بر روی سیانوباکتریوم Nostoc sp.JAH 109 و نیز به صورت طرح کلیت موضوع آورده شده است.
اکثر سیانو باکتریا دارای مکانیسم تراکمی دی اکسید کربن هستند که میتواند در شرایطی که کمبود دی اکسید کربن و یا افزایش تعادل به سمت بیکربنات وجود داشته باشد، سبب تعدیل رابطه میان این دو گردد
متاسفانه تا زمان حاضر بررسی چندانی در خصوص نقش توأم نور و اسیدیته در رابطه با رشد و بقای سیانوباکتریها انجام نگرفته است. این در حالی است که بدلیل توانمندی اقتصادی ذاتی سیانوباکتریا، بخصوص در بیوتکنولوژی کشاورزی، بررسی اکوفیزیولوژیک این نمونهها و از جمله سنجش قابلیت بقای آنها در شرایط توام محدودیت نور و اسیدیته کمال اهمیت را دارد
سیانوباکتری Nostoc sp. از سیانوباکتریای دارای هتروسیست می باشد. بدلیل داشتن هتروسیست می تواند عمل تثبیت ازت مولکولی را در اندامهای خاصی به نام هتروسیست انجام دهد. کمپلکس آنزیمی نیتروژناز که در درون هتروسیست ها بوجود می آید، قادر است با مصرف قابل توجه انرژی، ازت هوا را تثبیت کند و از این طریق در شرایط محدودیت نیتروژن، بقای نمونه را حفظ نماید
مواد و روش
- نمونههای خاک از استان خوزستان جمع آوری شدند. کشت نمونههای خاک مطابق روش کشت سیانوباکتریهای خاکزی انجام گرفت
پس از تشکیل کلنی، جدا سازی و کشتهای بعدی، سیانوباکتری Microcheate sp. به صورت خالص تهیه گردید
شناسایی مقدماتی و شناسایی در حد گونه با استفاده از John et al. - 2003 - , Anagnostidis and Komarek - 1990 - , Prescott - 1962 - , Desikachary - 1959 - ,Geitler - 1932 - انجام گرفت. نمونهها پس از شناسایی با عنوان Microcheate sp. Strain FS 13کدگذاری گردید و در موزه جلبکی پژوهشکده علوم پایه کاربردی دانشگاه شهید بهشتی ثبت گردید. کشت در محیط مایع BG0-11 و در شرایط نوری 60 میکرو مول کوانتا بر متر مربع بر ثانیه - که توسط لامپ فلورسانت تأمین میگشت - ، دمای 28 درجه سانتی گراد وpH 7/2 انجام گرفت
بررسیهای فیزیولوژیک در ارلنهای با حجم500 میلیلیتر محتوی 300 میلیلیتر سوسپانسیون انجام شد. کشتها به مدت 1 ساعت هم زده شده و سپس به محفظه روشنایی منتقل گردیدند. پیش از تلقیح نمونه، به مدت 48 ساعت جهت ایجاد سازگاری وارد محیط کشت مایع شد. بررسی های مورفولوژیک با استفاده از نمونه های زنده و نمونه های تثبیت شده درمونت گلیسرین انجام گرفتند
برای مشاهده و تشخیص از میکروسکوپی نوری، فلورسانس، فازکنتراست و فتومیکروگراف های TEM استفاده گردید. فتومیکروگراف ها توسط دپارتمان بیولوژی دانشگاه اتونوموس مادرید - اسپانیا - تهیه گردید. شکل و آرایش تیلاکویید ها و وضعیت دانههای سیانوفایسین و دیگر دانههای ذخیرهای، و شکل و آرایش کربوکسی زوم ها، از عمدهترین شاخصهایی بود که در تهیه فتومیکروگراف ها مورد توجه قرار گرفت.
بررسیهای مورفولوژیک شامل تجزیه و تحلیلهای بیومتری، وضعیت اسپورها، وضعیت هتروسیستها، شکل و فرم اجتماعات، وضعیت غلاف و بررسی سلول های رویشی در دوره های یک و دو هفتهای پس از تلقیح بودند. برای ترسیم منحنی های رشد از کدورت سنجی مطابق امیرلطیفی و همکاران - 1385 - استفاده گردید. آنالیز های آماری با استفاده از نرم افزار های SPSS Ver16،Sigmaplot Ver8 و Past انجام شد.
نتایج و بحث:
سیانوباکتری مورد بررسی، سویه ای قلیایی پسند به نظر می رسد - شکل . - 1 هرچند در شرایط اسیدی و خنثی نیز قادر به رشد می باشد. نرخ رشد ویژه - در نتایج نیامده است - ، قلیایی پسند بودن نمونه را تایید می کند. سقوط نسبی رشد در روز ششم بعد از تلقیح در شرایط قلیایی و خنثی بیشتر ناشی از رفتارهای طبیعی نمونه به نظر می رسد تا تغییرات احتمالی در محیط چه در شرایط اسیدی در همین زمان، رشد افزایش نشان می دهد.
