بررسی زیست‌پالایی فلزات سنگین توسط قارچ Pleurotus ostratus

نویسندگان

1 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

2 گروه بیوتکنولوژی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

چکیده
آلودگی فلزات سنگین در آب و خاک، جدی‌ترین مشکل ناشی از فرآیندهای صنعتی و معدنی و سایر فعالیت‌های انسانی است. قارچ‌پالایی یک روش بیوتکنولوژی است که از قارچ‌ها برای حذف آلاینده‌های سمی از محیط به روشی کارآمد و مقرون به صرفه استفاده می‌کند. قارچ‌های ماکرو یکی از مهم‌ترین میکروواسطه‌های طبیعت هستند. گونه های پلوروتوس به عنوان محبوب‌ترین و پر کشت‌ترین گونه در سراسر جهان در نظر گرفته می‌شوند و این ممکن است به دلیل هزینه تولید پایین و عملکرد بیشتر آن‌ها باشد. مطالعات نشان داده است که در خاک های آلوده به فلز، این قارچ ممکن است رشد گیاه را از طریق بهبود تغذیه معدنی و یا با کاهش سمیت فلزات بهبود ببخشد. به منظور ارزیابی میزان تحمل این قارچ نسبت به غلظت‌های متفاوت از فلزات سنگین، رشد قارچ در محیط جامد و مایع MMN، حاوی غلظت‌های متفاوت (15،0، 30، 45 و 60 میلی‌گرم در لیتر) فلزات سنگین روی، منگنز، کادمیوم، سرب و نیکل انجام و پارامترهای رشدی و میزان انباشت فلز در میسیلیوم اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که تحمل این قارچ نسبت به فلزات دارای تنوع زیادی است به طوری‌که افزایش پارامترهای رشدی در مورد دو فلز روی و منگنز و مهار رشد حتی در غلظت‌های پایین فلزات نیکل، کادمیوم و سرب (15 میلی گرم در لیتر) مشاهده شد. میزان انباشت فلز در میسیلیوم قارچی نیز با افزایش غلظت فلز در محیط کشت افزایش یافت. در این تحقیق برای اولین بار پارامترهای رشدی و میزان انباشت فلزات سنگین در شرایط آکسنیک بررسی و توصیف شده است.


کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Investigating the bioremediation of heavy metals by Pleurotus ostratus

نویسندگان English

Fereshteh Mohamadhasani Javar 1
Mehdi Rahimi 2
1 Departmen of Biology, Faculty of Science, Payame Noor University (PNU), Tehran, Iran
2 Department of Biotechnology, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
چکیده English

Heavy metal contamination (HMs) of water and soil is the most serious problem caused by industrial and mining processes and other human activities. Mycoremediation is a biotechnological method that employs fungi to remove toxic contaminants from the environment in an efficient and cost-effective manner. Pleurotus species are considered to be the most popular and widely cultivated species worldwide, and this may be due to their low production cost and high yield. It has been indicated that Pleurotus species may improve plant growth in metal-contaminated soils through enhancing nutrition uptake or by alleviating toxicity of the metals. In this experiment, the fungus was grown in vitro in liquid and solid media for 3 weeks on five different concentrations (0, 15, 30, 45, 60 ppm) of five heavy metals (Cd, Zn, Ni, Pb, Mn) as sulphate and the effect of these metal on radial growth, biomass production and metal content of fungal biomass were determined. Based on the results, this fungus showed a great variety of tolerance against the metals, as that growth parameters were increased in the case of two metals contamination (Zn and Mn) and inhibition of growth was observed even at the low concentrations of nickel, cadmium and lead (15 mg/liter). The amount of metal accumulation in the fungal mycelium also increased with the increase of the metal concentration in the culture medium. In this research, for the first time, the growth parameters and the amount of accumulation of heavy metals in axenic conditions have been investigated and described.


کلیدواژه‌ها English

metal accumulation
mycoremediation
nickel
Manganese
zinc
Akkin, N. 2021. Mycoremediation by Oyster Mushroom. Acta Scientific Agriculture 5: 47-48.
Barros, L., Baptista, P., Estevinho, L.M. & Ferreira, I.C. 2007. Bioactive properties of the medicinal mushroom Leucopaxillus giganteus mycelium obtained in the presence of different nitrogen sources. Food Chemistry 105: 179-186.
Blaudez, D., Jacob, C., Turnau, K., Colpaert, J., Ahonen-Jonnarth, U., Finlay, R., Botton, B. & Chalot, M. 2000. Differential responses of ectomycorrhizal fungi to heavy metals in vitro. Mycological Research 104: 1366-1371.
Brunnert, H. & Zadražil, F. 1983. The translocation of mercury and cadmium into the fruiting bodies of six higher fungi. European Journal of Applied Microbiology and Biotechnology 17: 358-364.
Carrillo-González, R., González-Chávez, M. & del Carmen, A. 2012. Tolerance to and accumulation of cadmium by the mycelium of the fungi Scleroderma citrinum and Pisolithus tinctorius. Biological Trace Element Research 146: 388-395.
Colpaert, J.V. 2008. Heavy metal pollution and genetic adaptations in ectomycorrhizal fungi. -In: Avery, S.V., Stratford, M. & West, P.V. (eds.). Stress in yeasts and filamentous fungi pp. 157-173. Elsevier, Academic Press, London.
Dalvi, A.A. & Bhalerao, S.A. 2013. Response of plants towards heavy metal toxicity: an overview of avoidance, tolerance and uptake mechanism. Annals of Plant Sciences 2: 362-368.
Das, N., Charumathi, D. & Vimala, R. 2007. Effect of pretreatment on Cd2+ biosorption by mycelial biomass of Pleurotus florida. African Journal of Biotechnology 6: 2555-2558.
Dulay, R.M.R., Castro, M., Coloma, N.B., Bernardo, A.P., Cruz, A.G.D., Tiniola, R.C., Kalaw, S.P. & Reyes, R.G. 2015. Effects and myco-accumulation of lead (Pb) in five pleurotus mushrooms. International Journal of Biology, Pharmacy and Allied Sciences 4: 1664-1677.
Farjadi, M. & Norastehnia, A. 2021. The effects of heavy metal mercury on some of the physiological responsses in (Nicotiana tabacum L.). Nova Biologica Reperta 8: 8: 118-129. (In Persian).
Fawzy, E.M., Abdel-Motaal, F.F. & El-zayat, S.A. 2017. Biosorption of heavy metals onto different eco-friendly substrates. Journal of Toxicology and Environmental Health Sciences 9: 35-44.
Jones, D. & Muehlchen, A. 1994. Effects of the potentially toxic metals, aluminium, zinc and copper on ectomycorrhizal fungi. Journal of Environmental Science & Health. Part A: Environmental Science and Engineering and Toxicology 29: 949-966.
Kulshreshtha, S., Mathur, N. & Bhatnagar, P. 2014. Mushroom as a product and their role in mycoremediation. AMB Express 4: 1-7.
Langer, I., Santner, J., Krpata, D., Fitz, W.J., Wenzel, W.W. & Schweiger, P.F. 2012. Ectomycorrhizal impact on Zn accumulation of Populus tremula L. grown in metalliferous soil with increasing levels of Zn concentration. Plant and Soil 355: 283-297.
Mkhize, S.S., Simelane, M.B.C., Gasa, N.L. & Pooe, O.J. 2021. Evaluating the antioxidant and heavy metal content of Pleurotus ostreatus mushrooms cultivated using sugar cane agro-waste. Pharmacognosy Journal 13: 1-9.
Mosa, K.A., Saadoun, I., Kumar, K., Helmy, M. & Dhankher, O.P. 2016. Potential biotechnological strategies for the cleanup of heavy metals and metalloids. Frontiers in Plant Science 7: Article 303.
Purkayastha, R., Mitra, A.K. & Bhattacharyya, B. 1994. Uptake and toxicological effects of some heavy metals on Pleurotus sajor-caju (Fr.) Singer. Ecotoxicology and Environmental Safety 27: 7-13.
Schutzendubel, A. & Polle, A. 2002. Plant responses to abiotic stresses: heavy metal‐induced oxidative stress and protection by mycorrhization. Journal of Experimental Botany 53: 1351-1365.
Singh, V., Singh, M.P. & Mishra, V. 2020. Bioremediation of toxic metal ions from coal washery effluent. Desalination and Water Treatment 197: 300-318.
Synytsya, A., Míčková, K., Synytsya, A., Jablonský, I., Spěváček, J., Erban, V., Kováříková, E. & Čopíková, J. 2009. Glucans from fruit bodies of cultivated mushrooms Pleurotus ostreatus and Pleurotus eryngii: Structure and potential prebiotic activity. Carbohydrate Polymers 76: 548-556.
Tam, P.C. 1995. Heavy metal tolerance by ectomycorrhizal fungi and metal amelioration by Pisolithus tinctorius. Mycorrhiza 5: 181-187.
Tay, C.C., Liew, H.H., Yin, C.-Y., Abdul-Talib, S., Surif, S., Suhaimi, A.A. & Yong, S.K. 2011. Biosorption of cadmium ions using Pleurotus ostreatus: Growth kinetics, isotherm study and biosorption mechanism. Korean Journal of Chemical Engineering 28: 825-830.
Thompson, G.W. & Medve, R.J. 1984. Effects of aluminum and manganese on the growth of ectomycorrhizal fungi. Applied and Environmental Microbiology 48: 556-560.
دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی 36
تابستان 1402
صفحه 122-128

  • تاریخ دریافت 18 خرداد 1405
  • تاریخ انتشار 18 خرداد 1405