زیست شناسی میکروبی
سال:1396 | دوره:6 | شماره:22 |تعداد مقالات:10

مقدمه: سلولز فراوان ترین پلیمر زیستی در طبیعت است. کمپلکس آنزیمی سلولاز از سه آنزیم اندوگلوکاناز، سلوبیوهیدرولاز و b -گلوکوزیداز تشکیل شده است. گلوکز آزادشده از هیدرولیز آنزیمی سلولز به عنوان یک سوبسترای مناسب در زیست فناوری استفاده می شود.مواد و روش ها: در این پژوهش 7 گونه مختلف از جنس Trichoderma از مرکز کلکسیون میکروارگانیسم های صنعتی ایران دریافت و فعالیت سلولازی در آنها بررسی شد. کربوکسی متیل سلولز، آویسل و سلوبیوز به ترتیب به عنوان سوبسترای سنجش فعالیت آنزیم های اندوگلوکاناز، اگزوگلوکاناز و سلوبیاز استفاده شد و همچنین زیست توده خشک سلولی و روند تولید آنزیم بررسی شد.درنهایت جهش زایی با اسید نیترو 0.2 مولار انجام شد. نتایج: بر اساس سنجش فعالیت آنزیمی از بین 7 گونه مختلف تریکودرما، PTCC5140 Trichoderma parceramosume به عنوان بهترین سویه با بالاترین فعالیت سلولولیتیک انتخاب شد. این سویه با داشتن فعالیت اندوگلوکانازی 0.182 واحد در میلی لیتر، فعالیت اگزوگلوکانازی 0.538 واحد در میلی لیتر و فعالیت سلوبیازی 0.109 واحد در میلی لیتر به عنوان سویه ای که بالاترین فعالیت را در هر سه آنزیم داشت انتخاب شد. جهش زایی تصادفی سویه والد و انتخاب سویه های جهش یافته منجر به تولید 4 سویه جهش یافته پایدار شد که میزان تولید آنزیم در آنها از 2 تا 11 برابر بیشتر از سویه والد بود.بحث و نتیجه گیری: بررسی سلولاز تولیدشده در جهش یافته های حاصل از PTCC 5140 T. parceramosume نشان داد که استفاده از روش جهش زایی، با افزایش 2 تا 11 برابری فعالیت آنزیمی می تواند به عنوان روش مناسبی برای افزایش فعالیت کمپلکس آنزیمی سلولاز باشد. جهش یافته های به دست آمده در این پژوهش، می توانند به عنوان انتخابی مناسب جهت فرآیندهای تبدیل سلولز به سوبستراهای ساده تر مطرح باشند.

مقدمه: نانوبلورهای یک بعدی به خصوص نانو میله های اکسید روی به دلیل خواص و کاربردهای زیادی که پیدا کرده اند، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. روش های شیمیایی و فیزیکی تولید نانومیله های اکسید روی، معمولا موجب باقی ماندن مواد شیمیایی بر روی سطح ذرات می شوند و ایجاد سمیت می کنندکه موجب می شود کاربردهای این نانوذره در زمینه های بهداشتی و پزشکی محدود گردد، درنتیجه سنتز زیستی نانوذرات اکسید روی به عنوان یک فرایند دوستدار محیط زیست و جایگزین روش های شیمیایی و فیزیکی مورد توجه قرار گرفته است. مواد و روش ها: نانومیله های اکسید روی به وسیل ه باکتری زانتوموناس کمپستریس و سوبسترای نیترات روی 6 آبه، در pH 7 در شیکر انکوباتور با دمای 37 درجه سانتیگراد تولید شد. پودر حاصل پس از خشک شدن، کلسینه شد. نانوذرات اکسید روی سنتزشده با استفاده از آنالیزهای FTIR، XRD، SEM، EDX و طیف سنجی UV–VIS بررسی شدند. نتایج: آنالیز FTIR برای بررسی گروه های عاملی استفاده می شود. پیک مشاهده شده در 1-563cm  مربوط به ارتعاشات کششی نانوذرات اکسید روی است. نتایج XRD نشان می دهد که نانوذرات سنتزشده خالص و با فاز شش ضلعی کریستالی هستند. آنالیز SEM که برای بررسی مورفولوژی و سایز نانوذرات است، نشان می دهد که نانومیله های اکسید روی قطری بین 200-122 نانومتر با طول متوسط حدود 300 نانومتر دارند. آنالیز EDX که برای بررسی عناصر سازنده و خلوص محصول به کار می رود، نانومیله های اکسید روی تولیدی را بدون تشخیص هرگونه ناخالصی نشان داد. حضور نانوذرات اکسید روی در پیک جذب 376 نانومتربه وسیل ه طیف سنجی مرئی- فرابنفش نیز تایید شد. بحث و نتیجه گیری: در این پژوهش، روشی کم هزینه، گزارش نشده، غیرسمی، ساده، مطمئن و دوستدار محیط زیست برای سنتز زیستی نانوذرات اکسید روی با استفاده از باکتری زانتوموناس کمپستریس به عنوان عامل پوشاننده و کاهنده توصیف شده است.

مقدمه: کاه گلرنگ یکی از ضایعات کشاورزی است که استفاده مشخصی از آن نمی شود و می تواند به عنوان منبعی ارزان قیمت برای تولید سوخت های زیستی استفاده شود. مواد و روش ها: به منظور بهبود بازده تولید بیوگاز و اتانول، پیش فرآوری قلیایی با سود بر کاه گلرنگ انجام گرفت. پیش فرآوری با سود 8درصد در دو دمای مختلف (0 و 100 درجه سانتیگراد) و زمان های 60-10 دقیقه انجام گرفت. به منظور بررسی اثر پیش فرآوری بر بازده گلوکز، نمونه های جامد به روش آنزیمی هیدرولیز شد. به منظور تولید متان، مایع حاصل از پیش فرآوری تحت فرآیند هضم بی هوازی قرارگرفت. از بخش جامد حاصل از پیش فرآوری نیز به صورت جداگانه برای تولید اتانول و بیوگاز استفاده شد. به منظور بهینه کردن تولید سوخت و مقایسه بهتر بین شرایط مختلف، بنزین معادل تولیدشده از یک تن کاه محاسبه شد. تحلیل آماری نتایج با استفاده از نرم افزار Minitab 16 انجام شد. نتایج: بیشترین بازده تولید اتانول و گلوکز پس از پیش فرآوری در دمای 100 درجه و زمان 60 دقیقه به دست آمد. بازده گلوکز از کاه پیش فرآوری نشده تنها 20.6 درصد بود و با پیش فرآوری قلیایی در بهترین حالت به 84.5 درصد افزایش یافت. همچنین بازده اتانول در بهترین حالت از به 83.2 درصد رسید، در حالی که برای نمونه بدون پیش فرآوری 10.8 درصد بود. بیشترین بهبود در تولید متان از بخش جامد پس از پیش فرآوری در دمای صفر درجه و زمان 60 دقیقه حاصل شد و به میزان 191.4 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار رسید که نسبت به نمونه خام افزایش 99.6 درصد را نشان می دهد. بیشترین میزان بنزین معادل تولیدشده به حجم 124.9 لیتر، بعد از پیش فرآوری در دمای صفر درجه و زمان 60 دقیقه به دست آمد.بحث و نتیجه گیری: پیش فرآوری در دمای زیاد به شکل موثرتری بازده هیدرولیز آنزیمی و تولید اتانول را بهبود داد. در حالی که برای تولید بیوگاز دمای کم موثرتر بود.

مقدمه: میکروارگانیسم های هالوفیل (نمک دوست) و هالوتولرانت (تحمل کننده نمک) گروهی از افراطی پسندها که قادر به رشد در محیط واجد نمک سدیم کلراید هستند و برای زندگی در محیط های شور تطابق یافته اند. وجود باکتری های نمک دوست در خاک های شور ازطریق حفظ چرخه غذایی، تجزیه مواد آلی و بهبود ساختمان و حاصلخیزی خاک شرایط خاک را بهبود می بخشد. مواد و روش ها: به منظور جداسازی باکتری های تحمل کننده شوری، از ریزوسفر گیاهان شورپسند، چهار منطقه بیابانی در استان گلستان نمونه گیری شد. برای بررسی میزان اکسترموفیل بودن جدایه ها، مقاومت آنها به شوری، خشکی، دما و pH بررسی شد و.همچنین صفات محرک رشد آنها نیز اندازه گیری گردید. نتایج: از چهل و پنج جدایه به دست آمده، سه جدایه (G3، G6 و G14) مقاومت 40 درصدی به شوری را نشان دادند. جدایه های G6 و G3 به ترتیب دارای قدرت حل کنندگی فسفات به میزان 301 و 201 میلی گرم بر لیتر بودند. جدایه G6 20.7 میکروگرم بر میلی لیتر اکسین تولید کرد. جدایه G14 و G6 در دمای 50 درجه سلسیوس، pH=10 و پتانسیل اسمزی -0.7 مگاپاسکال رشد داشتند، درحالی که جدایه G3 در دمای 50 درجه، در pH=7.5 و پتانسیل اسمزی -0.49 رشد داشتند. این سه سویه مربوط به جنس های باکتریایی Bacillus و Pseudomonas بودند.بحث و نتیجه گیری: در مطالعه حاضر جدایه های جداشده به دلیل رشد در غلظت های اشباع نمک و تحمل شرایط سخت محیطی، باکتری های تحمل کننده شوری و یا احتمالا نمک دوست است و پتانسیل استفاده در زمینه های مختلف بیوتکنولوژیکی ازجمله تولید آنزیم هایی صنعتی و کودهای بیولوژیکی برای اصلاح خاک های شور را دارد.

مقدمه: بیودیزل، سوختی زیستی با قابلیت اشتقاق از اسیدهای چرب انباشته شده در سلول های جانوری، گیاهی، جلبک ها، قارچ ها و باکتری ها، ضمن تجدیدپذیری، زیست تخریب پذیر است که گوگرد و ترکیبات آروماتیک ندارد. بنابراین راهکارهای گسترده ای به منظور توسعه و افزایش راندمان تولید چربی در منابع بیودیزلی در دستور کار است که در این میان فناوری های نوین زیستی مبتنی بر کاربری مکانیسم های مولکولی مرتبط می تواند راهگشا باشد. مواد و روش ها: در این پژوهش بررسی مکانیسم های مولکولی و آنزیم های کلیدی دخیل در تولید و تجمع لیپید در منابع بیودیزلی مبتنی بر مرور منابع و داده پردازی های رایانه ای در دستور کار قرار گرفت. بررسی ویژگی های ساختاری، عملکردی و دامنه میزبانی با استفاده از برنامه های InterProScan 5، Motif scan، Conserved Domain، ProtParam، TMHMM، GC content calculator، NetNGlyc، NetPhos، Sulfinator، Protein Blast و MEGA6 انجام شد. نتایج: تجزیه و تحلیل مکانیسم های مولکولی مرتبط منجر به آشکارسازی دی آسیل گلیسرول آسیل ترانسفراز (DGAT)، واکس استرسنتتاز/ دی آسیل گلیسرول آسیل ترانسفراز (WS/DGAT)، اولئوسین، MLDP و TadA به عنوان آنزیم ها و پروتئین های موثر در تولید و تجمع لیپید در جانداران مطرح بیودیزلی شد. بررسی ویژگی های ساختاری ژن های مسوول، ضمن آشکارسازی طول و محتوی CG متفاوت، پیوسته بودن ساختاری برخی از آنها را نشان داد، از سوی دیگر بررسی ویژگی های ساختاری آنزیم ها و پروتئین های ذکرشده با تعیین موقعیت سلولی آنها، حضور دمین های عملکردی Oleosin، UPF0089، DAGAT، MBOAT و آپولیپوپروتئین را در این آنزیم ها نشان داد. همچنین، قابلیت تاثیرپذیری تمامی آنزیم های انتخابی از تغییرات پس از ترجمه در این پژوهش مشخص شد، علاوه بر این، آشکارسازی دامنه میزبانی آنزیم ها و پروتئین های ذکرشده، منجر به معرفی گونه های Vernicia fordii، Ricinus communis، Dunaliella parva، Thalassiosira pseudonana، Saitoella complicata، Rhodococcus imtechensis و Rhodococcus wratislaviensis با قابلیت احتمالی تولید بالای چربی، به عنوان منابع نوین بیودیزلی شد. بحث و نتیجه گیری: نتایج حاصل از این پژوهش ضمن معرفی دمین ها و موتیف های عملکردی موثر در مسیر سنتز بیودیزل، منجر به آشکارسازی جانداران توانا با قابلیت احتمالی تولید این نوع از سوخت زیستی شد که باید در شرایط آزمایشگاهی مورد آزمون های بیشتری قرار گیرند.

مقدمه: زدودن هیدروکربن های نفتی از خاک و منابع طبیعی مانند آب یا کاهش دادن آنها از چالش های جدی کشورها به ویژه کشورهای نفت خیز جهان به شمار می رود. بهره گیری از کمپوست قارچ های سپید پوساننده می تواند در زیست بهسازی خاک های آلوده به هیدروکربن های نفتی کارایی داشته باشد. هدف از این پژوهش، شناسایی مولکولی نمونه ای از قارچ سپید پوساننده و ارزیابی توانایی آن در زیست بهسازی خاک های آلوده به هیدروکربن های نفتی است.مواد و روش ها: پسماند کمپوست قارچ سپید پوساننده به نسبت 3، 5 و 10 درصد با نمونه خاک آلوده به هیدروکربن های نفتی آمیخته شد. تیمارها 3 ماه در دمای 23 تا 25 درجه سانتی گراد نگهداری و هر 48 ساعت مطابق با گنجایش خاک برای نگهداری آب، آبیاری و زیرورو شدند.کاهش میزان هیدروکربن های نفتی خاک به روش گازکروماتوگرافی بررسی و اکوتوکسیسیته خاک تیمارشده به روش جوانه زنی بذر ارزیابی شد. نتایج: برپایه ترادف ژنتیکی18S rRNA  قارچ بررسی شده، گانودرما لوسیدوم شناسایی و با شماره KX525204 در بانک جهانی ژن ثبت شد. درصد کاهش هیدروکربن های نفتی در خاک تیمارشده با کمپوست 3، 5 و 10 درصد بین 42 تا 71 درصد تعیین شد. جوانه زنی بذر در تیمارهای گوناگون خاک بین 20.8 تا 70.8 درصد بود.نتایج کروماتوگرافی گازی نیز کاهش ترکیبات هیدروکربنی خاک را نشان داد. بحث و نتیجه گیری: پسماند قارچ سپید پوساننده گانودرما لوسیدوم توانایی زدودن هیدروکربن های نفتی را از خاک های آلوده دارد. با افزایش میزان کمپوست آمیخته شده با خاک آلوده، درصد زدودن هیدروکربن ها نیز افزایش یافت. تیمار خاک آلوده به هیدروکربن های نفتی با 10 درصد پسماند کمپوست قارچ گانودرما لوسیدوم طی 3 ماه برای زدودن آلودگی های نفتی خاک بهتر از تیمارهای دیگر است.

مقدمه: امروزه استفاده از روش های شناسایی سریع عوامل بیماری زای گیاهی در پیشگیری از شیوع آفت ها در کشاورزی اهمیت بسیاری دارد. بیماری لکه قهوه ای از رایج ترین بیماری های مرکبات در کشور است که جدایه های بیماری زای Alternaria alternata آن را ایجاد می کنند.مواد و روش ها: در پژوهش حاضر، برای نخستین بار روش مولکولی مبتنی بر PCR برای تشخیص سریع بیماری لکه قهوه ای ارائه شده است. به این منظور، از باغ های مرکبات کشور نمونه گیری و 9 جدایه A. alternata در محیط PDA حاصل شدند. بررسی فعالیت بیماری زایی گیاهی جدایه های حاصل روی برگ های نارنگی نشان داد که این جدایه ها عامل ایجاد بیماری لکه قهوه ای هستند. واکنش PCR برای ژن توکسین اختصاصی ACT روی DNA استخراج شده جدایه های A. alternate همراه با 11 نمونه قارچ غیر از A. alternata (شاهد منفی) و 5 نمونه DNA استخراج شده از خاک انجام شد.نتایج: نتایج پژوهش حاضر نشان داد که با پرایمرهای طراحی شده و انجام PCR اختصاصی روی ژن ACT توکسین، A. alternata عامل بیماری لکه قهوه ای با دقت زیادی نسبت به انواع غیربیماری زا شناسایی می شود. نتایج روش PCR آشیانه ای نیز تاییدکننده واکنش اولیه و اختصاصی بودن واکنش برای A. alternata عامل لکه قهوه ای بود. بر اساس نتایج PCR، برای نمونه شاهد هیچ یک از جدایه های استاندارد قارچی بجز A. alternata باند تکثیری مشاهده نشد. همچنین نمونه DNA استخراج شده از خاک باغ های آلوده حضور توکسین ACT را تایید کرد.بحث و نتیجه گیری: روش مولکولی ارائه شده در این پژوهش در تشخیص سریع و پیشگیری از عفونت لکه قهوه ای در باغ های مرکبات کشور استفاده می شود.

مقدمه: مطالعات انجام شده روی الگو های حیوانی نشان می دهند که کمبود اینترفرون گاما باعث اختلال در روند التیام عفونت لیشمانیا می شود. به نظر می رسد که سطح تولید اینترفرون گاما می تواند در مدت زمان التیام زخم لیشمانیا در انسان نیز موثر باشد. هدف این مطالعه، بررسی امکان استفاده از اینترفرون گاما برای تشخیص بیماران مبتلا به سالک التیام ناپذیر است.مواد و روش ها: سلول های تک هسته ای خون محیطی 32 بیمار مبتلا به لیشمانیوز التیام ناپذیر یا التیام پذیر جدا و میزان تولید اینترفرون گامای آنها با روش الایزا اندازه گیری شد. سپس نقطه برش (Cut-Off Point) تولید اینترفرون برای تعیین بیماران مبتلا به سالک التیام ناپذیر با استفاده از آنالیز منحنی راک (ROC-Curve) محاسبه شد. همچنین برای هریک از بیماران، آزمون جلدی لیشمانین انجام شد.نتایج: سطح اینترفرون گامایی که سلول های تک هسته ای خون محیطی تحریک شده با آنتی ژن محلول لیشمانیا و یا میتوژن فیتوهماگلوتینین تولید می کنند در گروه بیماران مبتلا به سالک التیام پذیر به شکل معناداری از بیماران مبتلا به سالک التیام ناپذیر بیشتر بود (p<0.001). نقطه برش (Cut-Off Point) اینترفرون گاما در مناسب ترین حساسیت (87.5 درصد) و ویژگی (100 درصد) برابر 1208پیکوگرم در میلی لیتر بود. همچنین سطح اندوراسیون حاصل از آزمون جلدی لیشمانین در بیماران مبتلا به سالک التیام پذیر به شکل معناداری از افراد مبتلا به سالک التیام ناپذیر بیشتر بود (p=0.023).بحث و نتیجه گیری: کمبود تولید اینترفرون گاما می تواند یکی از عوامل لیشمانیوز التیام ناپذیر در انسان باشد، در واقع، از کمبود اینترفرون گاما می توان برخی از بیماران مبتلا به سالک التیام ناپذیر را شناسایی کرد.

مقدمه: باکتری های اکسیدکننده گوگرد در کشاورزی، اهمیت زیادی دارند. هدف این پژوهش، شناسایی باکتری های اکسیدکننده گوگرد در شرایط خاک کشاورزی منطقه مس سرچشمه کرمان بود. مواد و روش ها: نمونه برداری از خاک کشاورزی در منطقه مس سرچشمه کرمان انجام شد. بعد از غنی سازی نمونه ها در محیط پایه معدنی دارای گوگرد به عنوان تنها منبع انرژی، مجموعه میکروبی حاصل، خالص سازی شد و توانایی اکسایش گوگرد بر اساس تغییر اسیدیته و سولفات مورد ارزیابی قرار گرفت، سپس جدایه های اکسیدکننده گوگرد بر اساس خصوصیات ریخت شناسی و تکنیک های تبارزایی، جداسازی و شناسایی شدند. بهترین جدایه ها انتخاب شدند و تغییرات pH و سولفات توسط جدایه ها در درجه حرارت و pH مختلف بررسی شد. نتایج: 6 جدایه اکسیدکننده گوگرد جداسازی و شناسایی شدند که با جنس های تیوباسیلوس و استارکی شباهت تبارزایی نشان دادند. چهار جدایه 103، 129، 190 و 158، مزوفیل و خنثی دوست بودند، درحالی که دو جدایه 192 و 156، میانه دوست و قلیادوست بودند. از میان این جدایه ها، جدایه 103 با 99.86 درصد شباهت تبارزایی به سویه استارکی نوولا، به علت بیشترین توانایی اکسایش گوگرد در محیط پایه معدنی حاوی گوگرد، به عنوان جدایه برتر شناسایی شد. بحث و نتیجه گیری: جدایه 103 قادر به رشد در شرایط خنثی تا نسبت ا قلیایی با اسیدیته 7.5 بود. بیشترین رشد این جدایه در دمای 30 درجه سانتیگراد و به صورت هوازی بود. این جدایه، کمولیتوتروف اختیاری بود و نتایج این پژوهش، نشان دهنده ظرفیت بالای این جدایه برای اکسیدکنندگی گوگرد بود که می تواند به عنوان جدایه ای کاربردی در کودهای زیستی کشاورزی در شرایط خاک خنثی تا قلیایی و شور استفاده شود.

مقدمه: پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHA S) پلیمرهای باکتریایی هستند که معمولا به عنوان پلی استر ذخیره ای توسط طیف گسترده ای از میکروارگانیسم ها تحت شرایط عدم تعادل مواد غذایی ساخته می شوند و خواص مکانیکی پلی هیدروکسی آلکانوات ها آنها را جهت جایگزینی با پلاستیک های تولیدشده از مواد پتروشیمی مشابه مناسب ساخته است.، اما برخلاف پلاستیک های رایج در طبیعت به طور کامل به CO2 و H2O تبدیل می شود. PHA می تواند به وسیله روش های بیوتکنولوژی تحت شرایط کنترل شده تولید شود.مواد و روش ها: ابتدا یک سوسپانسیون میکروبی غنی از PHB آماده شد و پس از شکستن سلول ها و اطمینان از نبود سلول زنده، به محیط حداقل یا محیط M9 اضافه شد. سپس کدورت نمونه در طول موج 600 نانومتر اندازه گیری شد و انکوباسیون در 30 درجه سلسیوس و 120rpm انجام شد. بعد از طی مدت زمان تعیین شده کدورت محلول و میزان PHB موجود در محیط اندازه گیری شد و از مقدار شاهد کسر گردید. میزان گلوکز محیط نیز اندازه گیری شد، سپس روی نمونه PHB استخراج شده آنالیزهای فیزیکی و شیمیایی جذب UV، FTIR، HPLC و HNMR 1 انجام شد و با نمونه استاندارد مقایسه گردید. نتایج: در آزمایش های انجام شده در دوازده روز متوالی از روز سوم میزان پلی هیدروکسی بوتیرات قابل اندازه گیری بود. و در روز دهم بیشترین مقدار پلی هیدروکسی بوتیرات که 0.3 گرم در صد بود حاصل شد و بعد از آن میزان پلی هیدروکسی بوتیرات ثابت ماند. در ضمن میزان قند نمونه هر روز کاهش پیدا می کرد و در روز دهم به مقدار 0.2 گرم برلیتر رسید، آنالیز فیزیکوشیمیایی نیز تولید پلی هیدروکسی بوتیرات را تایید کرد.بحث و نتیجه گیری: در این پژوهش آزمایش با استفاده از کلیه آنزیم های باکتری در خارج از سلول انجام گرفت با توجه به نتایج به دست آمده در این پژوهش بازده واکنش 37.5 درصد است که با خالص سازی آنزیم و استفاده از سوبسترای اختصاصی و بهینه کردن شرایط آنزیم می توان تولید PHB را به طور مستمر در خارج از سلول ادامه داد.