Mirosława Słaba*, Natalia Wrońska*, Aleksandra Felczak*, Jerzy

Mirosława Słaba*, Natalia Wrońska*, Aleksandra Felczak*, Jerzy

Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych
nr
42, 2010 r.
Mirosława Słaba*, Natalia Wrońska*, Aleksandra Felczak*,
Jerzy Długoński*
Zastosowanie grzyba strzępkowego Paecilomyces
marquandii do jednoczesnej eliminacji cynku i związków
cynoorganicznych
Application of the filamentous fungus Paecilomyces
marquandii for simultaneous zinc and organotin
compounds elimination
Słowa kluczowe: metale ciężkie, wiązanie cynku, związki cynoorganiczne, dibutylocyna,
dioktylocyna, trioktylocyna, Paecilomyces marquandii.
Key words: heavy metals, zinc uptake, organotin compounds, dibutyltin, dioctyltin, trioctyltin, Paecilomyces marquandii.
The ability of Paecilomyces marquandii IM 6003 to grow in the presence of zinc and organotin compounds, and to eliminate these xenobiotics was tested. It was shown that dibutyltin
((DBT) was more toxic to this fungus than dioctyltin (DOT), trioctyltin (TOT) and zinc. During the incubation in rich Sabouraud medium, zinc ions content in the mycelium reaches
10–20 mg per g of dry weight and was increased up to 70 – 80 mg per g by DBT. Additionally, the influence of this metal on the degradation of organotin compounds was measured.
P. marquandii can remove up to 90, 60 and 28 % of TOT, DOT and DBT present in media if
their initial concentrations are 100, 75 and 10 mg·l -1, respectively. The TOT removal is significantly faster than DOT and DBT decrease. It was also established that the elimination of
DOT in the zinc presence is strongly limited, whereas TOT depletion is not inhibited by zinc
(10 mM). The study of organotins removal with autoclaved mycelium revealed that dead biomass can bind trioctyltin well (60–70%).
The obtained results indicate the potential application of P. marquandii for zinc uptake in the
presence of organotin compounds and TOT elimination in zinc presence.
* Dr Mirosława Słaba, mgr Natalia Wrońska, dr Aleksandra Felczak, prof. Jerzy Długoński
– Katedra Mikrobiologii Przemysłowej i Biotechnologii, Uniwersytet Łódzki, ul. Banacha
12/16, 90-237 Łódź; kontakt: tel.: + 48 (42) 6354465; fax: +48 (42) 6784932; e-mail:
[email protected]
62
Zastosowanie grzyba strzępkowego Paecilomyces marquandii do jednoczesnej eliminacji...
1. WPROWADZENIE
Związki cynoorganiczne (OTC) są zaliczane do ksenobiotyków, syntetyzowanych
chemicznie w dużych ilościach i emitowanych do środowiska naturalnego przez różne
gałęzie przemysłu. Obecnie znanych jest około 800 tych związków, z tego większość
pochodzenia antropogenicznego. Szacuje się, że 70 % syntetyzowanych substancji
cynoorganicznych jest wykorzystywane w produkcji PCV, pianek poliuretanowych i silikonów, 20 % stosuje się w otrzymywaniu biocydów, a pozostałą ilość w syntezach
chemicznych (jako katalizatory) [Hoch 2001]. Związki metaloorganiczne są wykrywane przede wszystkim w wodach, osadach i organizmach wodnych [Suzuki i in. 1996;
Lespes i in. 2005; Murata i in. 2008]. Niektóre z nich, np. tributylocynę (TBT), charakteryzuje bardzo duża toksyczność w odniesieniu do ludzi i zwierząt [Gadd 2000; Hoch
2001; Bernat i Długoński 2006].
Źródłem dibutylocyny (DBT) w środowisku jest zarówno chemiczna synteza, jak i degradacja TBT (dealkilacja). Dibutylocyna jest mniej toksyczną pochodną TBT, ale również
wykazuje właściwości biocydu.
Dioktylocyna (DOT) i trioktylocyna (TOT) znajdują liczne zastosowania w przemyśle chemicznym, głównie w produkcji tworzyw syntetycznych oraz w przemyśle farmaceutycznym.
Oktylocyny początkowo uważane były za substancje bezpieczne. Wykazano jednak,
że oktylowane związki cyny (DOT) działają toksycznie na układ immunologiczny [Kishi i in.
2006]. Fagi i in. [2001] udowodnili, że stabilizator ZK 30.434, używany w produkcji tworzyw
PCV i zawierający DOT (80%) oraz MOT (20%), wywołuje anomalie szkieletowe i rozszczep podniebienia u płodów zwierząt laboratoryjnych.
Użyty w prezentowanej pracy szczep grzyba strzępkowego Paecilomyces marquandii
IM 6003 pochodzi ze środowiska silnie skażonego metalami ciężkimi z obszaru Śląska i jak
wykazały wcześniejsze badania, jest zdolny do wzrostu w obecności wysokich stężeń metali ciężkich oraz efektywnego wiązania cynku i ołowiu [Słaba i Długoński 2004; Słaba i in.
2005]. Może też być wykorzystywany do jednoczesnej eliminacji alachloru i cynku [Słaba
i in. 2009].
W środowisku naturalnym często dochodzi do kumulacji zanieczyszczeń organicznych
i nieorganicznych. Według Agencji Ochrony Środowiska (EPA, USA) 40% niebezpiecznych
odpadów zawiera jednocześnie organiczne polutanty oraz zanieczyszczenia metalami ciężkim, co stanowi szczególnie duże zagrożenie dla zdrowia zwierząt i ludzi [Hoffman i in.
2005]. Metalem ciężkim, uwalnianym w największej ilości do środowiska naturalnego, głównie w wyniku aktywności przemysłowej człowieka, jest cynk [Klimiuk i Łebkowska 2003].
Emisja tego metalu w Polsce w roku 2006 wynosiła według GUS ponad 1300 ton [Rocznik
statystyczny... 2008].
Celem pracy była próba zastosowania mikroskopowego grzyba P. marquandii do jednoczesnej eliminacji substancji cynoorganicznych i związków cynku.
63
Mirosława Słaba, Natalia Wrońska, Aleksandra Felczak, Jerzy Długoński
2. Materiały i metody
Drobnoustroje. Obiektem badań był Paecilomyces marquandii IM 6003, mikroskopowy grzyb strzępkowy pochodzący z kolekcji szczepów Katedry Mikrobiologii Przemysłowej
i Biotechnologii Uniwersytetu Łódzkiego.
Odczynniki. Związki cynoorganiczne dodawane do hodowli były zakupione w Aldrich
(DBT), LGC Standards (DOT i TOT), Supelco (tetrabutylocyna – wzorzec wewnętrzny))
i octan cynku w firmie Sigmia. Rozpuszczalniki organiczne, kwasy mineralne oraz inne używane odczynniki pochodziły z firm: Sigma, Fluka, Baker i POCH.
Hodowle P. marquandii w obecności związków cynoorganicznych i cynku. Zarodniki, pochodzące z 10-dniowych hodowli na skosach ZT [g/l: glukoza, 4; ekstrakt drożdżowy Difco, 4; agar, 25; brzeczka 6o BLG, do 1 l, pH 7,0], zmywano podłożem Sabouraud [zawierającym w g/l: peptonu 10; glukozy 40, wody dejonizowanej do 1 l, oraz o pH 5,8–6,0].
Sączono przez jałowy lejek z watą szklaną w celu usunięcia resztek grzybni. Zawiesinę zarodników o gęstości 5x107/ml inkubowano przez 24 godziny w temp. 28oC, w kolbach stożkowych o objętości 100 ml, na wytrząsarce obrotowej (180 obr/min.). Następnie homogenną grzybnię pasażowano do nowej porcji podłoża (15% inokulum) i inkubowano kolejne 24
godziny. Do kolb stożkowych z podłożem Sabouraud dodawano związki cynoorganiczne
(stężone roztwory w 96% etanolu) oraz inokulum. Wprowadzano jałowy roztwór octanu cynku (stężony roztwór wodny) do hodowli, zawierających cynk lub jednocześnie cynk i związek cynoorganiczny, przed wprowadzeniem inokulum. Jednocześnie zakładano kontrole
biotyczne, zawierające podłoże i inokulum oraz kontrole abiotyczne z podłożem i ksenobiotykiem lub podłożem, ksenobiotykiem i metalem. Hodowle prowadzono w wyżej opisanych
warunkach .
Po inkubacji biomasę sączono przez sączki, przepłukiwano dwa razy wodą dejonizowaną, suszono do stałej masy i wyznaczano suchą masę grzybni w g/l. Próby zawierające
związki cynoorganiczne homogenizowano z dodatkiem acetonu i stężonego kwasu solnego (pH 2–3). Takie warunki umożliwiały skuteczną ekstrakcję związków cynoorganicznych.
Ekstrakcję, derywatyzację i przygotowanie prób do analizy chromatograficznej wykonywano według metody opisanej przez Bernata i Długońskiego [2006].
W celu określenia przydatności martwej grzybni do usuwania oktylocyn 48-godzinne
hodowle grzyba sączono przez bibułowe sączki, przepłukiwano i zawieszano w wodzie dejonizowanej, a następnie autoklawowano przez 20 minut w 117oC. Martwą hodowlę sączono przez bibułowe sączki, przepłukiwano wodą dejonizowaną i zawieszano w podłożu Sabouraud z dodatkiem TOT i DOT. Próby inkubowano analogicznie jak kultury z żywą
grzybnią.
64
Zastosowanie grzyba strzępkowego Paecilomyces marquandii do jednoczesnej eliminacji...
Analiza zawartości związków cynoorganicznych w hodowli. Oznaczenie ilościowe związków cynoorganicznych prowadzono przy użyciu chromatografu gazowego Hewlett-Packard 6890, sprzężonego z detektorem masowym HP 5973, na kolumnie kapilarnej
HP-5MS (30 m x 0,25 mm x 0,25 μm). W analizie oktylocyn temperatura kolumny wynosiła 80°C przez 1 min, po czym była zwiększana do wartości 290°C, w tempie 20°C/min.
W przypadku DBT temperatura kolumny wynosiła 60°C przez 4,5 min, następnie wzrastała
do 280°C w ciągu 20 min. Jako gaz nośny wykorzystywano hel, przy stałym jego przepływie 1,2 ml/min.
Określenie zawartości cynku w grzybni. Porcje grzybni pochodzące z hodowli prowadzonej w obecności octanu cynku sączono przez sączki Synpor o średnicy porów 0,6
µm, przepłukiwano 2 razy wodą dejonizowaną. Suszono do stałej masy w temp. 105oC.
Wysuszoną i zważoną biomasę mineralizowano w piecu termicznym, używając mieszaniny
stężonych kwasów azotowego i nadchlorowego (w stosunku objętościowym 4:1). Analizę
ilościową zawartości metalu prowadzono na spektrometrze Varian 300 (Spectra). Zawartość cynku w grzybni określano w mg/g suchej masy. Szczegóły analizy przedstawiono we
wcześniejszych pracach [Słaba i Długoński 2004; Słaba i in. 2005].
Wszystkie próby wykonano w trzech powtórzeniach. Uzyskane wyniki, prezentowane
w całej pracy, są średnią z trzech powtórzeń ± SD.
3. Wyniki i dyskusja
W początkowym etapie badań oceniono zdolność do wzrostu grzyba P. marquandii
w hodowlach na bogatym podłożu, w obecności różnych stężeń trioktylocyny, dioktylocyny,
dibutylocyny oraz octanu cynku, o różnych stężeniach (rys. 1).
Przyrost biomasy wyrażono w %. Punktem odniesienia był wzrost grzyba w hodowlach
kontrolnych, bez dodatku ksenobiotyków i cynku (wartość równa 100%). Na podstawie wyników przedstawionych na rysunku 1 można stwierdzić, że badany szczep był zdolny do wzrostu w obecności wszystkich trzech związków cynoorganicznych oraz cynku, w badanym zakresie stężeń. Przyrost biomasy był najsilniej ograniczony przez DBT. Wzrost w hodowlach
zawierających 15 mg/l biocydu był zahamowany w ponad 50 procentach. Najmniej toksycznym związkiem cyny dla badanego szczepu byl TOT. W hodowlach z dodatkiem trioktylocyny, wynoszącym 300 mg/l, ilość biomasy była tylko o 30 % niższa niż w układzie kontrolnym.
Uzyskane wyniki były zbieżne z wynikami, które dokumentują wyższą toksyczność
DOT i MOT niż TOT [Faqi i in. 2001; Kishi i in. 2006]. Cynk powodował ograniczenie wzrostu grzyba, przy czym stopień zahamowania był proporcjonalny do stężenia jonów metalu,
np. 10 mM o około 40%. Do dalszych badań nad jednoczesnym działaniem związków cynoorganicznych i cynku wybrano stężenia: 10 mg/l dla DBT, 100 mg/l dla TOT i DOT oraz
10 mM Zn2+ (rys. 2).
65
hodowlach
bogatym
w obecności
różnych stężeń trioktylocy
dibutylocynynaoraz
octanu podłożu
cynku (rys.
1).
oraz octanu
cynku (rys.
1). Jerzy Długoński
Mirosławadibutylocyny
Słaba, Natalia Wrońska,
Aleksandra
Felczak,
100
100
80
biomasa
biomasa
[%] [%]
80
60
60
40
TOT
DOT
TOT
40
20
DOT
200
0
0
75
200
300
0
75 stężenie
100[mg/l] 200
100
300
stężenie [mg/l]
100
100
80
biomasa
biomasa
[%] [%]
80
60
60
40
DBT
40
20
Zn
DBT
20
0
Uzyskane wyniki były zbieżne z wynikami,Znktóre dokumentują wyższą toks
0 niż TOT
5
7,5 i in.102001; 15
DOT i MOT
[Faqi
Kishi i in. 2006]. Cynk powodował ogra
0
stężenie [mg/l - DBT; mM- Zn]
0
5
7,5
10
15
wzrostu grzyba,
przy
czym
stopień
zahamowania
był proporcjonalny do stężenia
stężenie [mg/l - DBT; mM- Zn]
metalu,
np. 10 mM
około 40%.
Do dalszych
nad
jednoczesnym
Rys. 1.Przyrost biomasy
P. marquandii
naopodłożu
Sabouraud
po 48 hbadań
hodowli
z dodatkiem
róż- działaniem zw
Rys.1. Przyrost biomasy P. marquandii na podłożu Sabouraud po 48 h hodowli z dodatkiem różnych stężeń zw
nych stężeń związków
cynoorganicznych
i jonów cynku
cynoorganicznych
i cynku wybrano
stężenia: 10 mg/l dla DBT, 100 mg/l dla TOT i D
jonów
Rys.1. cynku
Przyrost biomasy P. marquandii na podłożu Sabouraud po 48 h hodowli z dodatkiem różnych stężeń zw
2+ 48 h of cultures on Sabouraud medium supplemented with
Fig. 1. P. marquandii10
biomass
(rys.2).
mM Znafter
jonów cynku
different concentrations
of organotin
compounds
zincon
ions
Fig.1. P. marquandii
biomass
after 48h ofand
cultures
Sabouraud medium supplemented with different
compounds
and zinc ions
Fig.1.
P.
biomass after 48h of cultures on Sabouraud medium supplemented with different
10 marquandii
compounds and zinc ions
Przyrost biomasy wyrażono w %. Punktem odniesienia był wzrost grz
Przyrost
biomasy
wyrażonoksenobiotyków
w %. Punktem
odniesienia
był równa
wzrost 100
grz
kontrolnych,
bez dodatku
i cynku
(wartość
biomasa [g/l]
kontrolnych,
bez dodatku na
ksenobiotyków
i cynku
(wartośćże równa
wyników przedstawionych
rysunku 1 można
stwierdzić,
badany100
szc
wyników
na rysunku
można stwierdzić,
że badany
szc
wzrostu wprzedstawionych
obecności wszystkich
trzech 1związków
cynoorganicznych
oraz
wzrostu
obecności
wszystkich
związków
cynoorganicznych
oraz
zakresie w
stężeń.
Przyrost
biomasytrzech
był najsilniej
ograniczony
przez DBT.
W
zakresie stężeń. 15
Przyrost
byłbył
najsilniej
ograniczony
przez DBT.
W
zawierających
mg/l biomasy
biocydu
zahamowany
w ponad
50 pro
zawierających
15 mg/l cyny
biocydu
był zahamowany
w TOT.
ponadW50hodow
pro
1
toksycznym
związkiem
dla 96badanego
szczepu byl
0
24
48
72
120
toksycznym
cyny
Czas hodowli
[h] dla badanego szczepu byl TOT. W hodow
trioktylocyny,związkiem
wynoszącym
300 mg/l, ilość biomasy była tylko o 30 % niż
kontrola
Zn
DOT +Zn
TOT +Zn
DBT + Zn
trioktylocyny,
wynoszącym
300
mg/l,
ilość biomasy była tylko o 30 % niż
kontrolnym.
Rys. 2.Krzywe wzrostu
hodowli P. marquandii poddanych skojarzonemu działaniu ksenobiotykontrolnym.
Rys. 2. Krzywe wzrostu hodowli P. marquandii poddanych skojarzonemu działaniu ksenobiotyków i jonów cynku
ków i jonów cynku
5 2. Growth
curves ofcultures
P. marquandii
cultures
upon simultaneous
of xenobiotics and
ionsions
Fig. 2. Growth curves
of P.
marquandii
upon
simultaneous
effecteffect
of xenobiotics
andzinc
zinc
Fig.
5 66
Wzrost szczepu w obecności trioktylocyny i cynku był porównywalny do
wzrostu prowadzonej w obecności samego cynku (rys. 2). Jednoczesne działanie D
DOT z cynkiem skutkowało znaczącym ograniczeniem wzrostu, powyżej 50 % w poró
Zastosowanie grzyba strzępkowego Paecilomyces marquandii do jednoczesnej eliminacji...
Wzrost szczepu w obecności trioktylocyny i cynku był porównywalny do krzywej wzrostu prowadzonej w obecności samego cynku (rys. 2). Jednoczesne działanie DBT lub DOT
z cynkiem skutkowało znaczącym ograniczeniem wzrostu szczepu o ponad 50% w porównaniu do hodowli kontrolnych.
Następnie określono zdolność badanego szczepu do usuwania ksenobiotyków w obecności jonów cynku w środowisku wzrostu – w stężeniu 10 mM (rys. 3).
100
zawartość substratu w hodowli [%]
90
80
70
DOT
60
DOT + Zn
50
TOT
40
TOT + Zn
30
DBT
20
DBT + Zn
10
0
24
72
120
czas hodowli [h]
Rys. 3.Eliminacja organicznych związków cyny przez P. marquandii w obecności jonów cynku
Fig. 3. Rys.
Organotins
elimination
P. marquandii
in the presence
of zinc
ions
3. Eliminacja
organicznychby
związków
cyny przez P.marquandii
w obecności
jonów
cynku
Fig. 3. Organotins elimination by P.marquandii in the presence of zinc ions
Za punkt odniesienia przyjęto zawartość ksenobiotyków oznaczoną w kontrolach
abiotycznych, zawierających podłoże i ksenobiotyk (wartość odpowiadającą 100%).
Za punkt odniesienia przyjęto zawartość ksenobiotyków oznaczoną w kontrolach
Najbardziej toksyczny z badanych związków cyny – DBT – był usuwany z prowadzo-
abiotycznych, zawierających podłoże i ksenobiotyk (wartość odpowiadającą 100%).
nych hodowli do 28% i tylko bez obecności cynku. Maksymalny ubytek dioktylocyny –
Najbardziej
toksyczny
z badanych
cyny
– DBT
– był
usuwany
z prowadzonych
dodawanej
do podłoża
w ilości
75 mg/l – związków
wynosił 70%
i miał
miejsce
tylko
w układzie
bez metalu.
Najszybciej
była usuwana
trioktylocyna.
Jużubytek
po 24 godzihodowli
do 28 %i najefektywniej
i tylko w nieobecności
cynku.
Maksymalny
dioktylocyny – d
nach zawartość TOT zmniejszyła się do około 20% . Po 72 godzinach hodowli pozosta-
odawanej do podłoża w ilości 75 mg/l – wynosił 70% i miał miejsce tylko w układzie bez
wała w niej śladowa ilość tego związku. Co ciekawe, eliminacja tego ksenobiotyku za-
metalu.
Najszybciej
najefektywniej
była jonów
usuwana
trioktylocyna.
24 godzinach
chodziła
efektywnie
również iprzy
wysokim stężeniu
cynku
w hodowlachJuż
(10 po
mM).
Eliminacja
OTC ze
środowiska
może
lub biosorpcji
zawartość
TOT
zmniejszyła
sięprzebiegać
do około 20na%drodze
. Po 72biodegradacji
godzinach hodowli
pozostawała w niej
[White śladowa
i in. 1999;
Gadd
HochCo2001].
Pomimo
dużej tego
toksyczności
związków
me- efektywnie
ilość
tego2000;
związku.
ciekawe,
eliminacja
ksenobiotyku
zachodziła
taloorganicznych niektóre drobnoustroje, np. bakterie Alcaligenes, Pseudomonas, glo-
również przy wysokim stężeniu jonów cynku w hodowlach (10 mM). Eliminacja OTC ze
ny Chlorella, grzyby strzępkowe Cunninghamella, są zdolne do degradacji organocyn,
środowiska
może przebiegać
na drodze biodegradacji
lub[Tsang
biosorpcji
[WhiteGadd
i in. 1999; Gadd
polegającej
na odłączaniu
grup organicznych
od atomu cyny
i in. 1999;
2000; Bernat
Luan i in.
Bernat i Długoński
[2002],
2000; i Długoński
Hoch 2001].2006;
Pomimo
dużej2006].
toksyczności
związków udowodnili
metaloorganicznych
niektóre
że biodegradacja TBT przez Cunninghamella jest zależna od aktywności układu enzy-
drobnoustroje, np. bakterie Alcaligenes, Pseudomonas, glony Chlorella, grzyby strzępkowe
Cunninghamella, są zdolne do degradacji organocyn, polegającej na odłączaniu grup
67
organicznych od atomu cyny [Tsang i in. 1999; Gadd 2000; Bernat i Długoński 2006; Luan i
in. 2006]. Bernat i Długoński udowodnili [2002], że biodegradacja TBT przez
Mirosława Słaba, Natalia Wrońska, Aleksandra Felczak, Jerzy Długoński
matycznego, zawierającego cytochrom P-450. Z kolei biosorpcja organocyn jest uwarunkowana występowaniem tych związków w postaci kationów, wiążących się z ujemnie naładowanymi grupami funkcyjnymi, obecnymi na powierzchni komórek [White i in.
1999; Gadd 2000].
Obserwowane różnice w usuwaniu DOT i TOT przez P. marquandii, w obecności cyn-
DOT
i TOT o eliminacji
przez autoklawowaną
grzybnię
przedstawiono
na rysunkuDOT
4. Wcześniejsze
ku (rys. 3), mogą
świadczyć
TOT na drodze
biernej
sorpcji, w eliminację
natomiast mogły
być zaangażowane
enzymyżewrażliwe
na toksyczne
metale.
doświadczenia
(rys.3) ujawniły,
ubytek DOT
zachodził wolniej
niżWiązanie
TOT, dlatego analizę
DOT i TOT przez
autoklawowaną
grzybnię
przedstawiono
na
rysunku
4.
Wcześniejsze
zawartości DOT w badanych układach przedłużono do 120 godziny inkubacji.
doświadczenia (rys.3) ujawniły, że ubytek DOT zachodził wolniej niż TOT, dlatego analizę
W martwej grzybni uległo związaniu od 60 do 70% dodanego do podłoża TOT,
zawartości DOT w badanych układach przedłużono do 120 godziny inkubacji.
podczas gdy w tych samych warunkach DOT było usunięte w ilości od 13 do 35%.
W martwej grzybni uległo związaniu od 60 do 70% dodanego do podłoża TOT, podto wcześniejsze
że bierna
miałaPotwierdza
największe znaczenie w
czas gdy w tychPotwierdza
samych warunkach
DOT przepuszczenie,
było usunięte w ilości
od sorpcja
13 do 35%.
TOT, a że
usuwanie
DOT było
w największe
większym stopniu
zależne
od aktywności
to wcześniejszeeliminacji
przepuszczenie,
bierna sorpcja
miała
znaczenie
w elimi-
metabolicznej
grzyba.
Negatywny
wpływ
metali
ciężkich nametaboliczukłady enzymatyczne,
nacji TOT, a usuwanie
DOT było
w większym
stopniu
zależne
od aktywności
nej grzyba. Negatywny
wpływ
ciężkichzarówno
na układy
enzymatyczne,
zaangażowane
zaangażowane
w metali
biodegradację
naturalnie
występujących
związków organicznych,
w biodegradację
zarówno
naturalnie
występujących
związków
organicznych,
i kse-i Maier 2003;
jak i ksenobiotyków, jest dobrze udokumentowany [Amor i wsp. 2001;jak
Sandrin
nobiotyków, jest dobrze udokumentowany [Amor i in. 2001; Sandrin i Maier 2003; Wong
Wong i wsp. 2005].
zawartość substratu [%]
i in. 2005].
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
TOT
DOT
24
48
72
96
120
czas [h]
Rys. 4.Usuwanie
DOT i TOT przez martwą grzybnię P. marquandii
Rys.4. Usuwanie DOT i TOT przez martwą grzybnię P. marquandii
Fig. 4. DOT and TOT removal by dead mycelium of P. marquandii
Fig. 4. DOT and TOT removal by dead mycelium of P. marquandii
W celu sprawdzenia
przydatności
szczepu
do jednoczesnej
eliminacji
związków
cy- związków
W celu
sprawdzenia
przydatności
szczepu do
jednoczesnej
eliminacji
noorganicznychcynoorganicznych
i cynku określono
również
efektywność
wiązania
metalu
przez
grzybnię
i cynku określono również efektywność wiązania metalu przez grzybnię w
w czasie hodowli na podłożu z dodatkiem organicznych związków cyny (rys. 5).
czasie hodowli na podłożu z dodatkiem organicznych związków cyny (rys. 5).
W układzie kontrolnym zawierającym tylko metal wiązanie przebiegało na niskim pozioW układzie kontrolnym zawierającym tylko metal wiązanie przebiegało na niskim poziomie
mie, wynoszącym około 10 mg/g s.m. (rys.5).
wynoszącym około 10 mg/g s.m. (rys.5).
68
Zastosowanie grzyba strzępkowego Paecilomyces marquandii do jednoczesnej eliminacji...
Rys. 5.Wiązanie
cynku przez
grzybnię
w obecności
TOT,
Rys. 5. Wiązanie
cynku przez
grzybnię
w obecności TOT,
DOTDOT
i DBTi DBT
Fig. 5. Zinc uptake by mycelium in the presence of TOT, DOT and DBT
Fig.5. Zinc uptake by mycelium in the presence of TOT, DOT and DBT
W układzie skojarzonym, zawierającym oprócz metalu również TOT, akumulacja cynku
W układzie skojarzonym zawierającym oprócz metalu również TOT, akumu
była na zbliżonym poziomie. Jednak w obecności DOT zawartość cynku w grzybni zwięk-
cynku byłaodna96zbliżonym
poziomie.
Jednak w obecności
DOT
zawartość cynku w grz
szała się dwukrotnie
godziny hodowli.
W hodowlach
zawierających
jednocześnie
metal i DBT,
zaobserwowano,
że w fazie
znacząco
wzrastałzawierających
pobór jozwiększała
się dwukrotnie
odstacjonarnej
96 godzinyhodowli
hodowli.
W hodowlach
jednocze
nów cynku do grzybni, osiągając wartość do 80 mg Zn2+/g s.m. Stymulację wiązania cynku
metal i DBT, zaobserwowano, że w fazie stacjonarnej hodowli znacząco wzrastał p
w grzybni P. marquandii pochodzącej z fazy stacjonarnej uzyskano również w hodowlach
2+
jonów
cynku
do grzybni,
osiągając
wartość
do 80 mg
Zn /g s.m.
Stymulację wiązania cy
prowadzonych
przy
jednoczesnej
obecności
cynku
i alachloru
– herbicydu
powszechnie
w grzybni
P. marquandii
pochodzącej
z jak
fazyw prezentowanej
stacjonarnej uzyskano
również w hodow
stosowanego
w rolnictwie
[Słaba i in. 2009].
Podobnie
pracy, stwier-
dzono, że wzrost
wiązania metalu
w grzybni jest skorelowany
ze wzrostem
toksyczności
na
prowadzonych
przy jednoczesnej
obecności cynku
i alachloru
– herbicydu
powszec
skutek jednoczesnego działania metalu i ksenobiotyku.
stosowanego w rolnictwie [Słaba i in. 2009]. Podobnie jak w prezentowanej pr
stwierdzono, że wzrost wiązania metalu w grzybni jest skorelowany ze wzro
4. Podsumowanie
toksyczności na skutek jednoczesnego działania metalu i ksenobiotyku.
Uzyskane w pracy wyniki wskazują na możliwość zastosowania grzybni P. marquandii zarówno do usuwania cynku w obecności toksycznych związków cynoorganicznych, jak
Podsumowanie
i do efektywnej4.
eliminacji
trioktylocyny ze środowisk zanieczyszczonych jednocześnie cynkiem.
Uzyskane w pracy wyniki wskazują na możliwość zastosowania grzybni P. marquand
Prezentowana
praca była
finansowana
w ramach
grantuzwiązków
Ministerstwa
Nauki i Szkolnictwa
usuwania
cynku
w obecności
toksycznych
cynoorganicznych,
jak i do efektyw
Wyższego w Polsce oraz Ministerstwa Edukacji i Nauki w Hiszpanii (Nr 31/HIS/2007/02).
eliminacji trioktylocyny ze środowisk zanieczyszczonych jednocześnie cynkiem.
Prezentowana praca była finansowana w ramach grantu Ministerstwa Nauki i Szkolni
Wyższego w Polsce oraz Ministerstwa Edukacji i Nauki w Hiszpanii (Nr 31/HIS/2007/02).
69
Mirosława Słaba, Natalia Wrońska, Aleksandra Felczak, Jerzy Długoński
PIŚMIENNICTWO
AMOR L., KENNES C., VEIGA M.C. 2001. Kinetics inhibition in the biodegradation of monoaromatic hydrocarbons in the presence of heavy metals. Bioresource Technology 78: 181–185.
BERNAT P., DŁUGOŃSKI J. 2002. Degradation of tributyltin by the filamentous fungus Cunninghamella elegans, with involvement of cytochrome P-450. Biotechnology Letters.
24: 1971–1974.
BERNAT P., DŁUGOŃSKI J. 2006. Acceleration of tributyltin chloride (TBT) degradation in liquid cultures of the filamentous fungus Cunninghamella elegans. Chemosphere 62: 3–8.
FAQI A.S., SCHWEINFURTH H., CHAHOUD I. Developmental toxicity of an octyltin stabilizer in NMRI mice. Reproductive Toxicology 15: 117–122.
GADD G.M. 2000. Microbial interaction with tributyltin compounds: detoxification, accumulation, and environmental fate. The Science of the Total Environment 258: 119–127.
HOCH M. 2001. Organotin compounds in the environment – an overview. Applied Geochemistry 16: 719–743.
HOFFMAN D.R., OKON J.L., SANDRIN T.R. 2005. Medium composition affects the degree and
pattern of cadmium inhibition of naphthalene biodegradation. Chemospere 59: 919–927.
KISHI H., NEMOTO M., ENOMOTO M., SHINODA M., KAWANOBE T., MATSUI H. 2006.
Acute toxic effects of dioctyltin on immune system of rats. Environmental Toxicology
and Pharmacology 22: 240–247.
KLIMIUK E., ŁEBKOWSKA M. 2003. Biotechnologia w ochronie środowiska. Wydawnictwo
Naukowe PWN, Warszawa.
LESPES G., BANCON-MONTIGNY C., AGUERRE S., POTIN-GAUTIER M. 2005. Organotin speciation in waters and sedimens in the Adour-Garonne basin. Journal of Water
Science 18: 47–63.
LUAN T.G., JIN J., CHAN S.M.N., WONG Y.S., TAM N.F.Y. 2006. Biosorption and Biodegradation of tributyltin (TBT) by alginate immobilized Chlorella vulgaris beads in several
treatment cycles. Process Biochemistry 41: 1560–1565.
MURATA S., TAKAHASHI S., AGUSA T., THOMAS N.J., KANNAN K., TANABE S. 2008.
Contamination status and accumulation profiles of organotins in sea otters (Enhydra
lutris) found dead along the coasts of California, Washington, Alaska (USA), and Kamchatka (Russia). Marine Pollutant Bulletin 56: 641–649.
Rocznik Statystyczny Rzeczypospolitej Polskiej. 2008. Red. gł.: Dmochowska H. Zakład Wydawnictw Statystycznych, Warszawa.
SANDRINT.R., MAIER R.M. 2003. Impact of metals on the biodegradation of organic pollutants. Environmental Health Perspectives 111: 1093–1101.
SŁABA M., BIZUKOJĆ M., PAŁECZ B., DŁUGOŃSKI J. 2005. Kinetic study of the toxicity of
zinc and lead ions to the heavy metals accumulating fungus Paecilomyces marquandii.
Bioprocess and Biosystem Engineering 28: 185–197.
70
Zastosowanie grzyba strzępkowego Paecilomyces marquandii do jednoczesnej eliminacji...
SŁABA M., DŁUGOŃSKI J. 2004.Zinc and lead uptake by mycelium and regenerating protoplasts of Verticillium marquandii. World Journal of Microbiology & Biotechnology 20:
323–328.
SŁABA M., SZEWCZYK R., BERNAT P., DŁUGOŃSKI J. 2009. Simultaneous toxic action
of zinc and alachlor resulted in enhancement of zinc uptake by the filamentous fungus
Paecilomyces marquandii. Science of the Total Environment 407: 4127–4133.
SUZUKI T., YAMADA H., YAMAMOTO I., NISHIMURA K., KONDO K., MURAYAMA M.,
UCHIYAMA M. 1996. Chemical species of organotin compounds In seawater and their
seasonal variations. Journal of Agriculture and Food Chemistry 44: 3989–3995.
TSANG C.K., LAU P.S., TAM N.F., WONG Y.S. 1999. Biodegradation capacity of tributyltin
by two Chlorella species. Environmental Pollutants 105: 289–297.
WHITE J.S., TOBIN J.M., COONEY J.J. 1999. Organotin compounds and their interactions
with microorganisms. Canadian Journal of Microbiology 45: 541–554.
WONG K.W., TOH B.A., TING Y.P., OBBARD J.P. 2005. Biodegradation of phenanthrene
by the indigenous microbial biomass in a zinc amended soil. Letters in Applied Microbiology 40: 50–55.
71