بهره‌گیری از انگشت‌نگاری pcr-dgge و تنفس خاک برای شناخت دگرگونی‌های باکتریایی در خاک‌های آلوده به فلزهای سنگین

مقدمه: آلودگی خاک به فلزهای سنگین سرب و روی پیرامون کانسارهای این فلزها باعث دگرگونی ساختار، پیچیدگی، گوناگونی و کارکرد ریزجانداران خاک مانند باکتری‌ها می‌شود.‏‏ مواد و روش‏‏ها: برای بررسی پیامد آلودگی معدن سرب و روی باما در اصفهان بر گوناگونی ریزجانداران خاک‌های پیرامون خود از روش نشانگر مولکولی موسوم به انگشت‌نگاری pcr-dgge بهره‌گیری شد. 9 نمونه از خاک‌های معدن باما با میزان آلودگی‌های کم تا زیاد برداشت شدند و پس‌از استخراج dna هریک از خاک‌ها، ناحیۀ 468 جفت بازی درون ژن 16srrna با pcr تکثیر شد. سپس الکتروفورز dgge انجام شد و اثر انگشت‌های باکتریایی روی ژل به دست آمدند و برای برآورد گوناگونی ریزجانداران بهره‌برداری شدند. همچنین با اندازه‌گیری تنفس پایه (br) و برانگیختۀ (sir) خاک و محاسبۀ بهرۀ متابولیک، تغییرات کارکرد ریزجانداران خاک بررسی شد.نتایج: پیچیدگی و گوناگونی باکتری‌های خاک با افزایش مقدار در دسترس فلزهای سنگین سرب و روی کاهش می‌یابد و ساختار و گوناگونی آنها دگرگون‌ می‌شود. فراوانی نسبی باکتری‌های پایدارتر با افزایش آلودگی خاک به فلزهای یادشده افزایش می‌یابد. آلودگی خاک کارکرد باکتری‌ها را کاهش می‌دهد؛ به‌طوری‌که تنفس برانگیختۀ خاک کاهش می‌یابد. تنفس برانگیخته و بهرۀ متابولیک پاسخ نمایان‌تری به آلودگی خاک می‌دهند و برای سنجش چگونگی خاک بهتر از تنفس پایه هستند.بحث و نتیجه‏گیری: اگرچه گوناگونی باکتریایی با افزایش آلودگی کاهش معناداری نشان می‌‌دهد در خاک‌های بسیار آلوده شاهد گوناگونی به‌‌نسبت زیادی هستیم و علت آن احتمالاً مدت زمان زیاد آلودگی خاک است؛ زیرا فرصت کافی برای باکتری‌ها وجود داشته است تا به این آلودگی سازگار شوند و باکتری‌های پایدار در خاک‌های آلوده تکثیر شوند. این توانایی سازگاری باکتری‌ها و کارکردهای مهم بوم‌شناختی که در تنش فلزهای سنگین ایفای نقش می‌کنند بسیار ارزشمند هستند و انجام پژوهش‌های بیشتر دربارۀ آنها را پیشنهاد می‌کنند.

Using PCRDGGE and Soil Respiration to Characterize Bacterial Changes in Heavy Metal Contaminated Soils

Introduction:Soil contamination to heavy metals such as lead and zinc in and around mines causes a change in structure, complexity, diversity and activity of soil microbial communities like bacteria.Materials and methods: In the present research, PCRDGGE approach was used to investigate the effects of Pb and Zncontamination in Bama mine near Isfahan city on bacterial diversity, structure and complexity. Basal Respiration (BR) and Substrate Induced Respiration (SIR) was also used to assess microbial activities. Nine samples from three locations (3 for each) with different levels of heavy metal contamination were taken (from low to high), then their DNA were directly extracted. Also a 468 base pair of their 16S rRNA genes were amplified using specific primers, and their fingerprints were obtained by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). BR and SIR were measured, and metabolic quotient was calculated. Finally, soil microbial activity in polluted conditions was achieved.Results: Our findings illustrate that heavy metal contamination has negative effects on bacterial diversity. By increasing the bioavailability of Pb and Zn, the complexity and diversity of bacterial communities decreased and the frequency of resistant bacteria increased. By increasing Pb and Cd contamination, SIR reduced and this shows the reduction in microbial biomass. In these conditions, SIR and metabolic quotient was more sensitive than BR, so they are better ecological indicators in polluted soils.Discussion and conclusion: Although bacterial diversity showed reduction in polluted soils, diversity is still relatively high. Bacterial ability to adapt in heavy metal contamination, bacterial resistance and their important functional roles in such conditions are valuable in soil ecosystem suggesting further researches on them.