Bioaugmentation Strategies Development for Pesticide Bioremediation
Author
Quintela García, César
Term
4. term
Education
Publication year
2019
Submitted on
2019-06-10
Pages
59
Abstract
For at følge med den voksende efterspørgsel på fødevarer er brugen af pesticider steget. Mange pesticider er dog meget stabile, ophobes i naturen og kan skade biodiversitet og sundhed. Bioremediering – oprensning ved hjælp af mikroorganismer – kan være en skånsom og omkostningseffektiv løsning. Denne afhandling, udført i AAU‑FMC‑samarbejdet, havde til formål at udvikle en bioaugmentation‑strategi (tilsætning af udvalgte mikroorganismer) for at mindske persistensen af fem udvalgte pesticider. Tre miljøprøver, som forventedes at være rige på pesticidnedbrydende mikrober, blev brugt som startkulturer og gennemgik en 11 ugers berigelse med de fem pesticider. Efter berigelsen blev 42 bakteriestammer isoleret med potentiel evne til at nedbryde pesticider. Seks af disse blev testet på tre af pesticiderne (sammen med 12 stammer fra et parallelt projekt) for at identificere en stamme, der kunne nedbryde herbicidet dicamba. Der blev også sammensat mikrobielle konsortier af de mest lovende nedbrydere fra dette og det parallelle studie, men her blev der ikke observeret nedbrydning. Supplerende forsøg med bakterierne Pseudomonas putida og Serratia marcescens viste, at S. marcescens kun nedbrød dicamba, når der var tilsat tensider (overfladeaktive stoffer, der kan gøre pesticider mere tilgængelige for mikrober). Metagenomiske analyser, HPLC‑målinger (højtydende væskekromatografi til at kvantificere pesticider) og nedbrydningsforsøg pegede på, at HPLC‑metoderne bør valideres yderligere, før de bruges bredt til screening, og at selve berigelsesprocessen kan optimeres for bedre at isolere effektive nedbrydere. Hvis sekventeringsresultaterne af de tre potentielle pesticidnedbrydere bekræfter disse fund, tyder arbejdet på, at berigelsesstrategien er lovende til at fremskaffe bakteriestammer til bioremediering af pesticider.
To meet growing food demand, pesticide use has increased. Many pesticides are highly persistent, build up in nature, and can harm biodiversity and health. Bioremediation—cleaning up pollution using microbes—offers a gentler and cost‑effective alternative. This thesis, conducted within the AAU‑FMC collaboration, aimed to develop a bioaugmentation strategy (adding selected microbes) to reduce the persistence of five pesticides. Three environmental samples expected to contain pesticide‑degrading microbes were used as inocula and enriched for 11 weeks in the presence of the five pesticides. After enrichment, 42 bacterial strains with potential pesticide‑degrading ability were isolated. Six of these were tested on three of the pesticides (together with 12 strains from a parallel project) to identify a strain capable of degrading the herbicide dicamba. Mixed microbial consortia assembled from the most promising degraders from this and the parallel study did not show degradation. Additional tests with the bacteria Pseudomonas putida and Serratia marcescens indicated that S. marcescens degraded dicamba only when surfactants were added (surface‑active agents that can make pesticides more accessible to microbes). Metagenomic analyses, HPLC measurements (high‑performance liquid chromatography to quantify pesticides), and degradation assays together suggest that the HPLC methods need further validation before broad screening, and that the enrichment process itself could be optimized to isolate more effective degraders. If sequencing of the three potential pesticide degraders confirms these findings, the enrichment strategy appears promising for obtaining strains for pesticide bioremediation.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
Documents