Isolation and screening of Cadmium and Lead resistant microorganisms and investigating their effect on phytoremediation of Cd and Pb- contaminated soil Using Corn

Eivazi Nei, Manizheh and Ashraf Soltani Toolarood, Ali and Ghavidel, Akbar and Ghasemi, Somaye (2017) Isolation and screening of Cadmium and Lead resistant microorganisms and investigating their effect on phytoremediation of Cd and Pb- contaminated soil Using Corn. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
آخرین نسخه پایان نامه م.عیوضی.pdf

Download (926kB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

One of the most important approaches to increase the efficiency of phytoremediation of heavy metal contaminated soils is the use of metal-resistant plant growth promoting microorganisms. regarding the key role of microorganisms in increasing the efficiency of phytoremediation, this study aimed isolation, screening and the study of plant growth promoting traits of Cadmium and Lead resistant microorganisms and to assess the impact of superior isolates on phytoremediation of soil contaminated with Cd and Pb using Corn in with or without mycorrhizae. In order to do this research, four soil samples from a depth of 0-20 cm were taken from the Tehran oil refinery. After passing 2 mm sieve, soil samples were put in plastic bags and were packed in ice flask and then were transferred to the laboratory and were stored at 4 ° C in darkness. To determine some of the physical and chemical properties of soil, a part of the prepared soil samples was air-dried in laboratory temperature. Some of soil chemical characteristics such as organic matter content, electrical conductivity (EC), the percentage of total Calcium carbonate equivalent (CCE) and amount of total and available concentrations of Cd and Pb, and from the physical properties, soil texture was measured. Also some of the soil biological properties such as basal respiration, substrate-induced respiration, the number of microorganisms, and the amount of microbial biomass carbon, and the activity of urease and L-asparaginase were measured in soil samples was measured. In the next stage, resistant microorganisms were isolated from the metal-contaminated soil samples. Based on the growth rate and the resistance to the metals, microorganisms were screened and their plant growth promoting traits were assessed. In this research, in order to investigate the ability of corn in phytoremediation of Cd and Pb- contaminated soil In the presence of superior isolates, a pot experiment with five treatments consist of five metal-resistant isolates and a fungus was carried out as a completely randomized design with three replications in greenhouse of Yazd university. After harvesting the plants, growth and physio-morphological biochemical indices, the concentration of nutrients in plant, translocation factor of Cd and Pb, and the relative remediation of Cd and Pb were measured and the data were analyzed statistically by SPSS. In this study, 30 strains were isolated from 4 contaminated-soil samples and 20 of the isolates were selected based on their shape, color, margin and the growth rate of colonies. Screening test results showed that among all isolates K2 and K5 isolates could grow in all concentrations of Cd. Isolates C1, C2, C3 and C6 could grow at all concentrations of Pb. The results of evaluation of growth-promoting traits in 10 different isolates which were resistant to levels Cd and Pb showed that all of the strains were able to produce auxin and were capable of solubilizing insoluble inorganic phosphates.Mean production rate of auxin was 3.55 mg/l ranging from 0.64 to 10.20 mg/l. The highest and the lowest solubilization rate of insoluble inorganic phosphate was observed in C9 and C3 isolates which were 276.76 and 24 mg/l respectively. Among the isolates C1, K2, K5, C6, C8 could produce protease and K2, K5 and C8, could produce cellulase. Sidrophore production ability was observed in six osolates and the highest production level was observed in C1 isolate. Among 10 isolates, C1, K2, K5 and C8 had the highest hydrogen cyanide production rate. The results of greenhouse experiment showed that inoculation with the superior isolates significantly increased the number and the area of leaves, shoot length and branches, root volume, root fresh weight and dry weight and shoot fresh weight of corn plant grown in a Cd and Pb contaminated soil. The results showed that the effect of inoculation with the isolates on concentration of N in the shoot, and P, K, Cd and Pb in root and shoot, and the translocation factor of Cd and Pb was significant (P<0.01), so that the application of these isolates on Corn plant remarkably increased these factors. Were significant, as the application of the studied isolates caused a significant increase in this index was corn.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: جداسازی و غربال¬گری میکروارگانیسم‌‌های مقاوم به کادمیوم و سرب و بررسی تأثیر آن‌ها در گیاه¬پالایی خاک‌آلوده به این فلزات با استفاده از گیاه ذرت
Persian Abstract: یکی از مهم¬ترین راه¬های افزایش کارآیی گیاه¬پالایی خاک¬های آلوده به فلزات سنگین استفاده از میکروارگانیسم¬های محرک رشد گیاهی مقاوم به این فلزات می‌باشد. با توجه به نقش مهم و کلیدی میکروارگانیسم¬ها در افزایش کارآیی گیاه¬پالایی، این تحقیق با هدف جداسازی، غربالگری، بررسی صفات محرک رشد گیاهی میکروارگانیسم¬های مقاوم به کادمیوم و سرب و ارزیابی تاثیر جدایه¬های برتر در گیاه¬پالایی خاک آلوده به کادمیوم و سرب با استفاده از گیاه ذرت در حضور و عدم حضور قارچ میکوریزی انجام شد. به منظور انجام این پژوهش چهار نمونه خاك از اطراف پالایشگاه نفت تهران از عمق 0-20 سانتی¬متري تهیه گردید. نمونه‌‌هاي خاك پس از عبور دادن از الک 2 میلی¬متري در کیسه‌‌هاي پلاستیکی بسته بندي و داخل فلاسک یخ دار به آزمایشگاه منتقل و در دماي 4 درجه سانتی‌گراد و تاریکی نگه‌داري شدند. جهت تعیین برخی از خواص فیزیکی و شیمیایی خاک، بخشی از نمونه خاک های تهیه شده در دمای آزمایشگاه هوا خشک شده و مورد استفاده قرار گرفت. از شاخص‌‌هاي شیمیایی میزان ماده آلی خاك، هدایت الکتریکی (EC)، درصد کربنات کل معادل(CCE) و غلظت کادمیوم و سرب کل و قابل دسترس، از ویژگی¬های فیزیکی بافت خاک و از شاخص‌‌هاي زیستی تنفس میکروبی پایه، تنفس تحریک شده، تعداد ریزموجودات،کربن بیومس و فعالیت آنزیم¬های اوره آز، و ال _ آسپاراژیناز در نمونه‌‌هاي خاك اندازهگیري گردید. در مرحله بعد، میکروارگانیسم‌‌هاي مقاوم به کادمیوم و سرب از نمونه¬های خاک آلوده به فلزات جداسازی شدند. میکروارگانیسم¬های جداسازی شده براساس میزان رشد و مقاومت به غلظت¬های مختلف کادمیوم و سرب غربالگری و برخی از صفات محرک رشد گیاهی آن‌ها تعیین گردید. دراین پژوهش، جهت بررسی توانایی گیاه ذرت در گیاه¬پالایی خاک آلوده به فلزات کادمیوم و سرب به کمک جدایه¬های برتر از نظر تولید متالولیت¬های محرک رشد و مقاوم به فلزات مذکور، آزمایشی گلدانی در قالب طرح کاملاً تصادفی با تیمار‌هاي شامل 5 جدایه مقاوم جداسازي شده و یک قارچ محرك رشد گیاهی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه یزد انجام شد. پس از برداشت گیا‌هان، شاخص‌‌هاي رشدي، فیزیومورفولوژیکی و بیوشیمیایی، غلظت عناصر غذایی در گیاه، فاکتور انتقال کادمیوم و سرب و نسبت پالایش کادمیوم و سرب اندازه گیري و نتایج با استفاده از نرم افزارSPSS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در این تحقیق از 4 نمونه خاک آلوده در مجموع 30 جدایه جداسازی شد و20جدایه متفاوت از نظر شکل، رنگ، حاشیه کلنی و سرعت رشد انتخاب گردید. نتایج آزمایش غربالگری نشان داد که در میان میکروارگانیسم¬های جداسازی شده، جدایه¬های K2و K5در همه¬ی غلظت¬های مورد بررسی کادمیوم رشد نمودند. در خصوص سرب جدایه¬های C1, C2, C3 و C6 از جدایه¬های مورد مطالعه در همه غلظت¬ها توانایی رشد داشتند. نتایج حاصل از ارزیابی صفات محرک رشدی در 10 جدایه مقاوم به غظت¬های مختلف کادمیوم و سرب نشان داد که کلیه این جدایه¬ها توانایی تولید اکسین و توانایی حل¬کنندگی فسفات¬های معدنی نامحلول را داشتند. متوسط میزان تولید اکسین 55/3 میلی¬گرم در لیتر و دامنه آن از 64/0 تا 20/10میلی¬گرم در لیتر بود. بیشترین و کمترین میزان حل¬کنندگی فسفات¬های معدنی نامحلول به ترتیب 76/276و 24 میلی¬گرم در لیتر و مربوط به جدایه¬هایE14 وE3 بود. از ریزموجودات مورد بررسی، جدایه¬هایC1, K2, K5, C6، C8 توانایی تولید پروتئاز وجدایه¬های K2, K5و C8 توانایی تولید سلولاز را داشتند. توانایی تولید سیدروفور در 6 جدایه مشاهده گردید که جدایه C1 بیشترین میزان این متابولیت را تولید نمود. از 10 جدایه مورد مطالعه جدایه C1, K2, K5 و C8 بیشترین توانایی تولید سیانید هیدروژن را داشتند. نتایج حاصل از آزمون گلخانه¬ای نشان داد که تلقیح گیاه ذرت با جدایه¬های برتر موجب افزایش معنی¬دار تعداد برگ، سطح برگ، طول ساقه، انشعابات ساقه، حجم ریشه، وزن تر ریشه، وزن خشک ریشه، وزن تر اندام هوایی در یک خاک آلوده به کادمیوم و سرب شد. نتایج نشان داد که تاثیر مایه¬زنی گیاه ذرت با جدایه¬های مورد مطالعه بر غلظت فسفر ریشه و اندام هوایی، پتاسیم ریشه و اندام هوایی، نیتروژن اندام هوایی، کادمیوم و سرب ریشه و اندام هوایی و میزان فاکتور انتقال کادمیوم و سرب در سطح احتمال یک درصد معنی¬دار بود، طوری¬که کاربرد جدایه¬های مورد مطالعه باعث افزایش چشمگیر این شاخص¬ها درگیاه ذرت گردید.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Ashraf Soltani Toolarood, AliUNSPECIFIED
Ghavidel, AkbarUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Ghasemi, SomayeUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Soil Engineering
Divisions > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Soil Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Soil Engineering
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Soil Engineering
Date Deposited: 23 Jun 2019 09:53
Last Modified: 23 Jun 2019 09:53
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/6935

Actions (login required)

View Item View Item