Zn과 관련된 박테리아

May 28, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12606(2023) 이 기사 인용

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두 개의 과다축적 식물 종인 Arabidopsis arenosa와 Arabidopsis halleri의 성장에 긍정적인 영향을 미치는 특성을 갖춘 금속 적응 박테리아를 식별하기 위해 우리는 두 개의 오래된 Zn-Pb-Cd에서 자라는 식물의 근권과 영양 조직(뿌리, 기저 및 줄기 잎)에 서식하는 박테리아를 분리했습니다. Bolesław 및 Bukowno(폴란드)의 폐기물 더미를 분석하고 잠재적인 식물 성장 촉진(PGP) 특성과 근권 및 식물 조직의 결정된 금속 농도를 특성화했습니다. 144개의 분리된 박테리아의 분류학적 위치를 결정하기 위해 16S rDNA Sanger 시퀀싱을 사용했습니다. 분리된 균주의 대사 특성 분석은 PGP 테스트를 사용하여 시험관 내에서 수행되었습니다. A. arenosa와 A. halleri는 조직, 특히 줄기 잎에 다량의 Zn을 축적합니다. 확인된 총 22개의 세균 분류군 중 가장 높은 분류학적 다양성(H' = 2.01)은 Bukowno 폐기물 더미 지역에서 유래한 A. halleri 기저잎 내생식물에서 나타났습니다. 조사된 균주의 96, 98, 99 및 98%는 각각 Cd, Zn, Pb 및 Cu에 대한 내성을 나타냈습니다. 일반적으로 더 높은 비율의 박테리아는 옥신, 사이드로포어 및 아세토인을 합성할 수 있을 뿐만 아니라 인산염을 용해시킬 수도 있습니다. 폐기물 더미에서 유래된 박테리아 균주 중 9개는 독성 금속에 내성이 있었고 시험관 내에서 PGP 특성을 보였으며 생물학적 정화를 위한 잠재적인 후보입니다.

금속 방출과 관련된 인위적 활동은 전 세계적으로 광범위한 환경 오염에 크게 기여해 왔습니다1. 비분해성 원소인 금속은 독성 및/또는 이동성이 변경된 화학적 형태로만 변형될 수 있습니다. 그들은 먹이 사슬에 들어가 유기체에 독성을 일으킬 수 있습니다2. 토양 굴착 및 매립, 토양 세척, 전기 복원, 유리화 등 다양한 물리적 복원 방법과 침전, 침출, 추출, 이온 교환, 캡슐화 또는 고정화와 같은 화학적 처리를 수행하면 일반적으로 금속 반응성이 감소하지만 종종 부산물3,4. 물리화학적 복원 방법은 미생물 수명뿐만 아니라 pH, 점토 및 유기물5,6과 같은 여러 토양 매개변수에 부정적인 영향을 미칩니다. 또한 일반적으로 너무 비싸고 대중의 수용도가 낮기 때문에 대규모로 적용할 수 없습니다3. 대안으로, 훼손된 토양을 복원하기 위한 보다 친환경적인 방법으로 식물 기반 전략(종종 '식물 복원'이라고 함)이 제안되었습니다7,8,9. 지하 조직에 금속 이온을 저장하여 금속 독성을 피하는 식물은 식물 안정제로 사용되는 반면, 지상 조직에 금속을 축적하는 식물은 식물 추출기로 사용할 수 있습니다10. 식물 추출 식물이 토양에서 금속을 흡수하고 특정 임계값 잎 금속 농도에 도달하면 과다축적 식물로 분류됩니다11. 실제로 500개 이상의 금속 과다축적기가 설명되었습니다. 이들 중 대다수는 금속성 토양에 제한된 절대 금속 식물인 반면, 더 작은 그룹은 비금속성 토양과 금속성 토양 모두에 서식하는 조건성 과다축적자를 포함합니다. 금속 식물의 적응 메커니즘에 대한 폭넓은 이해에도 불구하고, 그러한 식물을 식물 추출에만 사용하는 것은 일반적으로 낮은 성장률과 제한된 바이오매스 생산으로 인해 경제적으로 타당하지 않다는 것이 분명합니다14,15. 최근 식물을 특정 미생물과 함께 사용하면 유기 오염물질과 금속 모두에 대한 정화 효율이 실질적으로 증가할 수 있는 것으로 나타났습니다16,17,18,19. 식물 내생식물은 염분20, 가뭄21, 삼투압 스트레스22, 온도23 및 금속 독성24,25,26,27 등 다양한 유형의 스트레스를 완화할 수 있습니다. 예를 들어, Sánchez-López et al.28은 금속 내성 Methylobacterium sp. Zn 오염 토양에서 자라는 Crotolaria pumila 종자에서 분리된 Cp3 균주는 시험관 내 테스트에서 식물 성장에 유익한 영향을 미칠 수 있고 식물 복원에 잠재적으로 유용할 수 있는 여러 특성을 보여주었습니다. 금속 스트레스 조건 하의 미생물은 이온과 직접 상호 작용할 수 있거나29,30,31 조직에 독성 금속을 축적하여 금속 독성을 줄이는 식물을 포함하여 숙주 식물의 적합성에 유익한 영향을 미칠 수 있습니다32,33,34,35. 금속으로 오염된 토양을 복원하는 데 잠재적으로 유용한 박테리아 균주에 대한 지식은 매우 중요합니다.