نوع مقاله : پژوهشی
نویسندگان
1
دانشآموخته دکترای مدیریت حاصلخیزی و زیستفناوری خاک، گروه خاکشناسی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران.
2
استاد گروه خاکشناسی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران.
3
استاد گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم پایه، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران.
4
استادیار گروه زیستشناسی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران.
چکیده
اوره آز میکروبی کاربردهای گسترده ای در بیوتکنولوژی، کشاورزی، پزشکی، ساخت و ساز و مهندسی ژئوتکنیک دارد. فناوری رسوب کلسیت به واسطه تحریک میکروبی ( MICP ) یک فرآیند اکولوژیکی مبتنی بر فعالیت اوره آز میکروبی است که به تازگی برای تثبیت خاک استفاده شده است. باسیلوس به دلیل قابلیت فروگشت و بقای بالا به عنوان کاندید مناسب برای کاربرد در فرآیند سیمانی شدن زیستی در نظر گرفته شده است. هدف از مطالعه حاضر جداسازی و شناسایی گونههای باسیلوس با پتانسیل MICP از اکوسیستمهای ایران میباشد. 200 نمونه خاک از اکوسیستمهای ایران جمع آوری شد و جهت شناسایی باسیلوسها توسط روش های میکروبیولوژیکی فیزیولوژیک و مولکولی از جمله تکثیر PCR و آنالیز توالی ژن های gyrA و 16S rRNA مورد بررسی قرار گرفتند. برای تعیین توانایی تولید سیمان زیستی سویهها، از آزمایشهای رشد در حضوراوره، شوری، pH و دماهای مختلف، SEM، XRD بر روی خاکهای تثبیت شده با سویه ها و آنالیز تونل باد استفاده شد. در مجموع 12 سویه (6%) به عنوان باسیلوس اورهآز مثبت شناسایی شد که متعلق به 4 گونه مختلف شامل باسیلوس پارامایکوئیدس 4 سویه(%33/33)، باسیلوس پارالیکنیفورمیس 3 سویه (% 25)، باسیلوس ولزنسیس3 سویه(% 25) و باسیلوس پاستوری 2 ایزوله(%66/16) بودند. شرایط بهینه برای MICP توسط سویه ها 30 درجه سانتی گراد، pH9 و شوری6% است. پس از MICP، نسبت تلفات خاک در سرعت باد 95 کیلومتر در ساعت، 100 برابر کاهش نشان داد. نتایج نشان داد که باسیلوسها، توانایی بالقوه ای برای سازگاری با شرایط سخت محیطی را دارند، همچنین می توان با استفاده از باسیلوسهای تولید کننده MICP در سطح خاک تأثیر به سزایی در کاهش تلفات خاک در اثر فرسایش بادی و افزایش کیفیت آن جهت کشاورزی را دست یافت.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Isolation, screening and molecular identification of bacilli producing urease enzyme from the barren lands of southern Iran and analyzing their ability to stabilize the soil
نویسندگان [English]
-
Somayeh Fazelikia
1
-
Seyed Ali Abtahi
2
-
Mohamad Kargar
3
-
Mojtaba Jafarinia
4
1
Ph.D. graduate, Soil fertility and biotechnology management, Department of Soil Sciences, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran.
2
Professor, Department of Soil Sciences, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran.
3
Professor, Department of Microbiology, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran.
4
Assistant Prof., Department of Biology, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran.
چکیده [English]
Microbial urease has specific applications in biotechnology, agriculture, medicine, construction and geotechnical engineering. MICP technology is an ecological process based on microbial urease activity that has recently been used for soil stabilization. Due to its catabolic ability and high survival, Bacillus is considered as a suitable candidate for use in the biocementation process. The aim of this study was isolating and identifying Bacillus with MICP potential from various ecosystems of Iran.200 environmental samples were collected from the ecosystems of Iran and were analyzed by microbiological and molecular methods including PCR amplification and sequence analysis of gyrA and 16S rRNA genes in order to isolate and identify bacilli. Growth in presence of urea, salinity, pH and different temperatures, SEM, XRD and wind tunnel analysis were used to determine the ability of isolates to produce biocement. A total of 12 isolates(6%) were identified as urease-positive bacilli belonging to 4 different species, including 4 isolates of Bacillus paramycoides(33.33%), 3 isolates of Bacillus paralicheniformis(25%), and 3 isolates of Bacillus velezensis. isolate(25%) and Bacillus Pasteuri 2 were isolated(16.66%). The optimal conditions for MICP by isolates are 30°C, pH 9 and salinity 6%. After MICP, the ratio of soil loss in the flow rate of 95 km/h showed a 100-fold decrease. In conclusion, the results showed that bacilli have the potential ability to adapt to harsh environmental conditions. Also, by using MICP-producing bacilli on the soil surface, we can have a significant effect in reducing soil losses due to erosion.
کلیدواژهها [English]
-
biocement
-
bacillus
-
urease
-
soil improvement&lrm