Rendszeres talaj- illetve talajvízszennyezők lebontásában résztvevő anaerob mikrobaközösségek vizsgálata

Átírás

1 Rendszeres talaj- illetve talajvízszennyezők lebontásában résztvevő anaerob mikrobaközösségek vizsgálata Mészáros Éva Témavezető: Márialigeti Károly Környezettudományi Doktori Iskola június 9.

2 PE/TE szennyezés: nagy toxicitás karcinogén vegyületek nehéz és költséges a kármentesítés DNAPL vegyületek csekély vízoldhatóság in situ bioremediáció - biostimuláció agyományos kármetesítés: Forrás: US EPA (2000)

3 A klórozott etilének lebontásában résztvevő mikroorganizmusok l l PE l l l l l TE l DEs l l V ET Desulfitobacterium sp. strain Viet. 1 Desulfitobacterium dehalogenans Desulfomonile tiedjei Desulfitobacterium sp. strain PE-S, PE1 Sulfurospirillum sp. Dehalobacter restrictus Geobacter lovleyi strain SZ Desulfuromonas michiganenesis D. ethenogenes strain 195 Dehalococcoides sp. strain BAV1

4 A klórozott etilének lebontásában résztvevő mikroorganizmusok l l PE l l l l l TE l DEs l l V ET Desulfitobacterium sp. strain Viet. 1 Desulfitobacterium dehalogenans Desulfomonile tiedjei Desulfitobacterium sp. strain PE-S, PE1 Sulfurospirillum sp. Dehalobacter restrictus Geobacter lovleyi strain SZ Desulfuromonas michiganenesis D. ethenogenes strain 195 Dehalococcoides sp. strain BAV1

5 A klórozott etilének lebontásában résztvevő mikroorganizmusok l l PE l l l l l TE l DEs l l V ET Desulfitobacterium sp. strain Viet. 1 Desulfitobacterium dehalogenans Desulfomonile tiedjei Desulfitobacterium sp. strain PE-S, PE1 Sulfurospirillum sp. Dehalobacter restrictus Geobacter lovleyi strain SZ Desulfuromonas michiganenesis D. ethenogenes strain 195 Dehalococcoides sp. strain BAV1

6 A klórozott etilének lebontásában résztvevő mikroorganizmusok l l PE l l l l l TE l DEs l l V ET Desulfitobacterium sp. strain Viet. 1 Desulfitobacterium dehalogenans Desulfomonile tiedjei Desulfitobacterium sp. strain PE-S, PE1 Sulfurospirillum sp. Dehalobacter restrictus Geobacter lovleyi strain SZ Desulfuromonas michiganenesis D. ethenogenes strain 195 Dehalococcoides sp. strain BAV1

7 A klórozott etilének lebontásában résztvevő mikroorganizmusok l l PE l l l l l TE l DEs l l V ET Desulfitobacterium sp. strain Viet. 1 Desulfitobacterium dehalogenans Desulfomonile tiedjei Desulfitobacterium sp. strain PE-S, PE1 Sulfurospirillum sp. Dehalobacter restrictus Geobacter lovleyi strain SZ Desulfuromonas michiganenesis D. ethenogenes strain 195 Dehalococcoides sp. strain BAV1

8 A klórozott etilének lebontásában résztvevő mikroorganizmusok l l PE l l l l l TE l DEs l l V ET Desulfitobacterium sp. strain Viet. 1 Desulfitobacterium dehalogenans Desulfomonile tiedjei Desulfitobacterium sp. strain PE-S, PE1 Sulfurospirillum sp. Dehalobacter restrictus Geobacter lovleyi strain SZ Desulfuromonas michiganenesis D. ethenogenes strain 195 Dehalococcoides sp. strain BAV1

9 Mikrobiális dehalogénező stratégiák Reduktív deklorináció Kometabolikus oxidáció ETÉN A 2 -ért folytatott verseny Reduktív deklorináció Reduktív deklorináció Forrás: US EPA (2000)

10 1. laboratóriumi mikrokozmosz kísérletek II/1. 2. in situ kísérletek II. II/2. 3. klasszikus mikrobiológiai módszerek 4. molekuláris mikrobiológiai (ujjlenyomat) módszerek

11 Thermococci Themoplasmata Methanococci Tenyésztésbe nem vont Archeák könnyen bontható szubsztrát többszöri, kis mennyiségű beadagolás beadagolt szubsztrát < degradációs hatékonyság > Archea diverzitás

12 lostridium sp.: obligát anaerob, fermentáló szervezetek, -eket felhasználva szerves savakat, alkoholokat állítanak elő, PE szennyezett talajvízben PE c-de Lactobacillus sp.: homo- ill. heterofermentatív baktériumok, a fermentáció során laktátot, acetátot, stb. állítanak elő Sulforospirillum sp.: alifás -ek bontása dehalogenáz enzimrendszer segítségével Desulfovibrio sp.: szulfátredukáló szervezetek, a szulfát koncentráció függvényében kompetíció az e - -donorért, egyes törzsek képesek dehalogénezésre lostridium diolis 80 lostridim acetobutylicum J10/AN3 95 J37-2/AN1 96 lostridium beijerinckii J37-1/AN1 99 lostridium puniceum J18-13/AN4 lostridium butyricum J37/AN4 86 lostridium tyrobutyricum lostridium acidisoli lostridium pascui 86 lostridium bowmanii 89 J18-2/AN4 lostridium argentinense 99 lostridium glycolicum J37-2/AN10 J37-1/AN2 Pelosinus fermentans 95 Bacillus firmus Trichococcus patagoniensis J18-13/AN1 69 Enterococcus durans 99 J18-13/AN3 96 Lactobacillus buchneri J37-1/AN10 Lactobacillus diolivorans J18-2/AN1 Microvirgula aerodenitrificans Achromobacter spanius 82 J18-13/AN7 Sulfurospirillum cavolei Sulfurospirillum deleyianum 64 Desulfovibrio termitidis J37-2/AN3 Desulfovibrio desulfuricans Eggerthella sinensis J37-1/AN11 Microbacterium luteolum Firmicutes β-proteobacteria ε-proteobacteria δ-proteobacteria Actinobacteria szulfát redukáló szervezetek kompetíció fermentáló szervezetek adalékanyag bontás deklorináló szervezetek szennyezőanyag bontás

13 Új módszer optimálás SNuPE: Single Nucleotide Primer Extension specifikus oligonukleotid hibridizálódik a célszekvenciához G T A fluoreszcensen jelölt dideoxinukleotidok

14 Új módszer optimálás SNuPE: Single Nucleotide Primer Extension egy jelölt dideoxinukleotiddal bővül G T A fluoreszcensen jelölt dideoxinukleotidok

15 Új módszer optimálás SNuPE: Single Nucleotide Primer Extension a terminálisan jelölt fragmentum leválik a célszekvenciáról, mert a Taq polimeráz nem tud továbbhaladni a beépült módosított nukleotid szabad O csoportjának hiánya miatt T A fluoreszcensen jelölt dideoxinukleotidok

16 Új módszer optimálás SNuPE: Single Nucleotide Primer Extension te multiplex SNuPE kapilláris gélelektroforézis Templát A t Elektroforetikus elválasztás Templát B Templát Templát D Relatív Fluoreszcencia Egység Templát E Fragmentum méret A módszer szemikvantitatív

17 RNS-alapú katabolikus gén vizsgálatok PE TE cis-de V alogénezett szénhidrogének mérése: G-FID RNS kivonás specifikus RT PR SNuPE a katabolikus génekre Annak a kérdésnek a megválaszolása, hogy a különböző akceptorok hatására melyik feltételezhető dehalogenáz gén aktiválódik (expresszálódik)

18 terület Kémiai eredmények (két példa) terület sorozat e - akceptor: V 3 days 10 days 20 days 28 days 38 days 47 days 54 days 66 days idő sorozat e - akceptor: PE 3 days 10 days 20 days 28 days 38 days 47 days 54 days 66 days idő V 1.1 ethene 1.1 PE 2.1 TE 2.1 ethene 2.1 RNS izolálás RNS izolálás

19 Dehalogenáz génexpresszió kimutatása SNuPE módszerrel V Titelseite V PE PE TE TE c-de c-de Feltételezhető triklóretilén reduktáz gén Feltételezhető vinil-klorid reduktáz gén

20 az in situ kísérletek során megállapítottuk, hogy a beadagolt szubsztrát hatására megnőtt a degradációs hatékonyság és csökkent az Archea diverzitás klasszikus mikrobiológiai módszerekkel olyan törzsek izoláláltunk, amelyek részt vehetnek a klórozott szénhidrogének bontásában ill. befolyásolhatják a folyamatot (kompetítor és segítő mikrobák) egy új, gyors, multiplex módszert SNuPE dolgoztunk ki a dehalogenáz gének vizsgálatára, adatbázis létrehozásával párhuzamosan vinil-klorid reduktáz gént és feltételezhetően a triklór-etilén reduktáz gént mutattuk ki SNuPE módszerrel A fentiek alapján megállapítható, hogy az új módszer alkalmas lehet mikrobaközösségek degradációs képességének becslésére, ami elősegítheti a megfelelő bioremediációs technológia alkalmazását a szennyezett területeken.

21 ELTE Mikrobiológiai Tanszék Márialigeti Károly Révész Sára Varga Karolina Sipos Rita A Tanszék Munkatársai Nikolausz Marcell Gwenael Imfeld Ivonne Nijenhuis KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

22 PUBLIKÁIÓS LISTA Sára Révész, Rita Sipos, Anikó Kende, Tamás Rikker, saba Romsics, Éva Mészáros, Anita Mohr, András Táncsics, Károly Márialigeti (2006): Bacterial community changes in TE biodegradation detected in microcosm experiments, International Biodeterioration & Biodegradation 58 (2006) Gwenaël Imfeld, ristian Estop Aragonés, Ingo Fetzer, Éva Mészáros, Simone Zeiger, Ivonne Nijenhuis, Marcell Nikolausz, Sylvain Delerce and ans. Richnow (2010): haracterization of microbial communities in a constructed model wetland treating 1,2-dichloroethenes contaminated ground water, FEMS Microbiology Ecology 72 (2010) Éva Mészáros, Marcell Nikolausz, Ivonne Nijenhuis, Gwenaël Imfeld and ans. Richnow (2010): Diversity of Dehalococcoides sp. and its reductive dehalogenases in environmental model- and laboratory systems - előkészületben