亜鉛に関連する細菌

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12606 (2023) この記事を引用

メトリクスの詳細

2つの高蓄積植物種シロイヌナズナとシロイヌナズナの成長にプラスの影響を与える形質を備えた金属適応細菌を同定するために、我々は2つの古いZn-Pb-Cd上で生育する植物の根圏と栄養組織（根、根元、茎の葉）に生息する細菌を単離した。ボレスワフとブコフノ（南ポーランド）の廃棄物の山を調査し、それらの潜在的な植物成長促進（PGP）特性を特徴付けるとともに、根圏と植物組織内の金属濃度を測定しました。 144 個の細菌分離株の分類学的位置を決定するために、16S rDNA サンガー配列決定が使用されました。 分離された菌株の代謝特性評価は、PGP テストを使用して in vitro で実行されました。 A. arenosa と A. helleri は、組織、特に茎の葉に大量の亜鉛を蓄積します。 合計 22 の同定された細菌分類群の中で、最高レベルの分類学的多様性 (H' = 2.01) が、ブコウノ廃棄物堆積地域に由来する A. Halleri 基底葉内部寄生菌で明らかになりました。 調査した菌株の 96、98、99、98% がそれぞれ Cd、Zn、Pb、Cu に対する耐性を示しました。 一般に、細菌の割合が高いほど、オーキシン、シデロフォア、およびアセトインを合成でき、またリン酸を可溶化できます。 廃棄物ヒープ由来の細菌株のうち 9 株は有毒金属に耐性があり、in vitro PGP 形質を示し、バイオレメディエーションの潜在的な候補です。

金属の放出に関連する人為的活動は、広範な世界規模で環境汚染に大きく寄与しています1。 非分解性元素としての金属は、毒性や移動性が変化した化学形態にのみ変換されます。 それらは食物連鎖に入り込み、生物に毒性を引き起こす可能性があります2。 土壌掘削と埋め立て、土壌洗浄、電気修復、ガラス化、および沈殿、浸出、抽出、イオン交換、カプセル化、固定化などの化学処理などのさまざまな物理的修復方法の実施は、通常、金属反応性の低下をもたらしますが、多くの場合、金属の反応性が低下します。副産物3、4。 物理化学的修復方法は、微生物の生命だけでなく、pH、粘土、有機物などのいくつかの土壌パラメータにも悪影響を及ぼします5、6。 また、一般に高価すぎるため、大規模に適用することはできず、一般の人々の受け入れも低い3。 代替策として、劣化した土壌を修復するためのより環境に優しい方法として、植物ベースの戦略（「ファイトレメディエーション」と呼ばれることが多い）が提案されています7、8、9。 金属イオンを地下組織に蓄えることで金属毒性を回避する植物は植物安定剤として使用され、一方、地上組織に金属を蓄積する植物は植物抽出剤として応用できます10。 植物抽出植物が土壌から金属を吸収し、葉の金属濃度が一定の閾値に達すると、それは高蓄積植物として分類されます11。 実際、500 を超える金属ハイパーアキュムレータが説明されています。 それらの大部分は金属含有土壌に限定された偏性金属植物ですが、より小さなグループには非金属土壌と金属含有土壌の両方に生息する通性超蓄積体が含まれています 12,13。 金属植物の適応メカニズムについては広範な理解がなされているにもかかわらず、そのような植物を植物抽出のみに使用することは、一般に成長率が低く、バイオマス生産が限られているため、経済的に実行不可能であることは明らかです 14,15。 最近、植物と特定の微生物を組み合わせて使用​​すると、有機汚染物質と金属の両方の修復効率が大幅に向上する可能性があることが示されました 16、17、18、19。 植物の内部寄生菌は、塩分 20、干ばつ 21、浸透圧ストレス 22、温度 23、金属毒性 24、25、26、27 など、さまざまな種類のストレスを軽減できます。 例えば、Sánchez-López et al.28 は、金属耐性のメチロバクテリウム sp. 亜鉛汚染土壌で生育するクロトラリア・プミラの種子から単離されたCp3株は、in vitro試験で植物の成長に有益な効果をもたらし、ファイトレメディエーションに役立つ可能性がある複数の形質を示した。 金属ストレス条件下の微生物は、イオンと直接相互作用したり 29,30,31 したり、組織内に有毒金属を蓄積して金属毒性を軽減する植物を含む宿主植物の適応度に有益な影響を及ぼしたりすることができます 32,33,34,35。 金属汚染土壌の修復に潜在的に役立つ細菌株に関する知識は非常に重要です。