فهرست مطالب

زیست شناسی میکروارگانیسم ها - پیاپی 22 (تابستان 1396)

فصلنامه زیست شناسی میکروارگانیسم ها
پیاپی 22 (تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/04/28
  • تعداد عناوین: 10
|
  • هدی نوری، طاهره سجادی، مهرداد آذین* صفحات 1-13
    مقدمه
    سلولز فراوان ترین پلیمر زیستی در طبیعت است. کمپلکس آنزیمی سلولاز از سه آنزیم اندوگلوکاناز، سلوبیوهیدرولاز و β-گلوکوزیداز تشکیل شده است. گلوکز آزادشده از هیدرولیز آنزیمی سلولز به عنوان یک سوبسترای مناسب در زیست فناوری استفاده می شود. ‏‏
    مواد و روش‏‏ها: در این پژوهش 7 گونه مختلف از جنسTrichodermaاز 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 2/0 مولار انجام شد.
    نتایج
    براساس 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 182/0 واحد در میلی لیتر، فعالیت اگزوگلوکانازی 538/0 واحد در میلی لیتر و فعالیت سلوبیازی 109/0 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. parceramosumeنشان 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. ‏‏
    کلیدواژگان: PTCC 5140 Trichoderma parceramosume، جهش زایی تصادفی، اسید نیترو، سلولاز
  • زهراسادات مهدی، فرید طالب نیا روشن*، مریم نیکزاد، سارا زمانی صفحات 15-25
    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 روش‏‏ها: نانومیله های اکسید روی به وسیله باکتری زانتوموناس کمپستریس و سوبسترای نیترات روی 6آبه، درpH 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، EDXو طیف سنجی UV–VIS بررسی شدند.‏‏
    نتایج
    آنالیز FTIR برای بررسی گروه های عاملی استفاده می شود. پیک مشاهده شده در cm-1 563مربوط به ارتعاشات کششی نانوذرات اکسید روی است. نتایجXRD نشان می دهد که نانوذرات سنتزشده خالص و با فاز شش ضلعی کریستالی هستند. آنالیزSEM 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 وسیله 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.‏‏
    کلیدواژگان: اکسید روی، نانومیله ها، زانتوموناس کمپستریس، سنتز زیستی، دوستدار محیط زیست
  • سید سجاد هاشمی، کیخسرو کریمی *، محمد سبزعلیان صفحات 27-43
    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 روش‏‏ها: 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 6/20درصد بود و با پیش فرآوری قلیایی در بهترین حالت به 5/84درصد افزایش یافت. همچنین بازده اتانول در بهترین حالت از به 2/83درصد رسید؛ در حالی که برای نمونه بدون پیش فرآوری 8/10درصد 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 4/191 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار رسید که نسبت به نمونه خام افزایش 6/99درصد را نشان می دهد. بیشترین میزان بنزین معادل تولیدشده به حجم 9/124 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.‏‏
    کلیدواژگان: پیش فرآوری قلیایی، بیوگاز، اتانول، کاه گلرنگ، سدیم هیدروکسید و بنزین معادل
  • مریم صفدریان*، حسین عسکری، مسعود سلطانی، قربانعلی نعمت زاده صفحات 45-57
    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 روش‏‏ها: 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 7/20 میکروگرم بر میلی لیتر اکسین تولید کرد. جدایه G14 وG6 در دمای 50 درجه سلسیوس، 10 pH= و پتانسیل اسمزی 7/0- مگاپاسکال رشد داشتند؛ درحالی که جدایه G3 در دمای 50 درجه، در5/7pH= و پتانسیل اسمزی 49/0- رشد داشتند. این سه سویه مربوط به جنس های باکتریایی Bacillusو 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.
    کلیدواژگان: اکسین، باکتری تحمل کننده شوری، باسیلوس، سودوموناس، شوری، حل کنندگی فسفات
  • نجمه فرمانبر، علی اکبر حداد مشهدریزه*، جعفر همت صفحات 59-76
    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 و 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 روش‏‏ها: 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. 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، 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
    بررسی ویژگی های ساختاری ژن های مسئول، 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 هایVernicia 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.‏‏
    کلیدواژگان: بیودیزل، جانداران روغنی، DGAT، WS-DGAT، Oleosin، MLDP، TadA
  • مریم محمدی سیچانی، مهناز مظاهری اسدی*، عباس فرازمند، مهران کیانی راد، علی محمد احدی، هادی هادیان قهدریجانی صفحات 77-88
    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 روش‏‏ها: 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 ژنتیکی S rRNA18 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 8/20 تا 8/70 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.
    کلیدواژگان: قارچ سپید پوساننده، زیست بهسازی، فروزینگی زیستی، گانودرما لوسیدوم
  • حمید مقیمی*، امیر مرادی، جواد حامدی صفحات 89-99
    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 alternataآن را ایجاد می کنند.‏‏
    مواد و روش‏‏ها: 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. براساس 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.
    کلیدواژگان: لکه قهوه ای، تشخیص مولکولی، Alternaria alternata، توکسین ACT
  • محمد معافی، حسین رضوان*، رویا شرکت، سید حمید زرکش اصفهانی، رویا طالبان، علی اصیلیان، محمد علی نیلفروش زاده، فریبا جعفری، مرجان منصوریان، فاطمه سخنوری، نازلی انصاری صفحات 101-112
    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 روش‏‏ها: 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 (001/0p<). نقطه برش (Cut-Off Point) اینترفرون گاما در مناسب ترین حساسیت (5/87 درصد) و ویژگی (100 درصد) برابر 1208 پیکوگرم 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 (023/0p=).
    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.‏‏
    کلیدواژگان: لیشمانیوز جلدی، اینترفرون گاما، لیشمانین
  • مهدی صادقی پور مروی، احمد علی پوربابایی*، حسینعلی علیخانی، احمد حیدری، زهرا منافی صفحات 113-125
    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 روش‏‏ها: 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 براساس تغییر اسیدیته و سولفات مورد ارزیابی قرار گرفت؛ سپس جدایه های اکسیدکننده گوگرد براساس 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 86/99درصد 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 نسبتا قلیایی با اسیدیته 5/7 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.
    کلیدواژگان: خاک، باکتری اکسیدکننده گوگرد، تیوباسیلوس
  • سهیلا عباسی، گیتی امتیازی*، رسول روغنیان صفحات 127-142
    مقدمه
    پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHAS) 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 روش‏‏ها: 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 rpm 120 صورت گرفت. 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 HNMR1 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 3/0 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 2/0 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 5/37درصد 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.
    کلیدواژگان: PHB، پلی استر، آزوسپریلومبرازیلنس، HPLC، NMR، FTIR
|
  • Hoda Nouri, Tahereh Sajjadi, Mehrdad Azin* Pages 1-13
    Introduction
    Cellulose is the most abundant biopolymer in the world. Cellulase, including endoglucanase, cellobiohydrolase and beta-glucosidase, catalyzes the hydrolysis of cellulose. Released glucose from enzymatic hydrolysis of cellulosic biomass is used in different biotechnology fields.
    Materials And Methods
    In this study, seven different Trichoderma species were obtained from Persian Type Culture Collection (PTCC) and in order to select the best ones, cellulase activity of native strains was determined. Sodium salt of carboxymethyl cellulose (CMC-Na), Avicel and cellobiose were used for endoglucanase, cellobiohydrolase (exoglucanase) and cellobiase (beta-glucosidase) assays, respectively. Kinetics of cellulose production was evaluated for the selected strain. Finally, random mutagenesis with 0.2 M sodium nitrate was done.
    Results
    Among 7 different fungal species, Trichoderma parceramosum PTCC 5140 was selected as the best strain with the highest cellulase activity. This strain, by production of 0.182 U/ml of endoglucanase, 0.538 U/ml of exoglucanase and 0.109 U/ml of cellubiase, showed the highest amount of all three constituents of cellulolytic complex. Random mutagenesis and mutant selection of this strain caused to isolate 4 stable mutants that were able to produce 2 to 11 fold more enzymes compared with the parent strain.
    Discussion and
    Conclusion
    Evaluation of cellulase production in mutant strains of Trichoderma parceramosume PTCC 5140 showed that use of chemical mutagenesis with 2 to 11 fold increasing in enzyme activity is a potent method to improve cellulase complex activity. In the current study, obtained mutant strains could be introduced as a potent cellulase producer for further studies in bioconversion processes.
    Keywords: Trichoderma parceramosume PTCC 5140, Random mutagenesis, Acid nitro, Cellulase
  • Zahra Sadat Mahdi, Farid Talebnia Rowshan *, Maryam Nikzad, Sara Zamani Pages 15-25
    Introduction
    one dimensional nanocrystals especially nano-rods have attracted a great deal of attention due to their unique properties and wide applications in industry. Chemical and physical methods which are currently used to produce zinc oxide nano- rods, often leave toxic chemicals on surface of nanoparticles limiting their applications for health and medical purposes. Therefore, biological synthesis of zinc oxide nanoparticles has been considered as an environmentally friendly process and a potential alternative to chemical and physical methods.
    Materials And Methods
    Nano-rods of zinc oxide were produced by Xanthomonas campestris using zinc nitrate hexa hydrate as substrate, in a shaker incubator at 37 ° C and pH 7. The powder produced was then calcined at 600 ° C for 2 hours after drying. The synthesized ZnO nanoparticles were characterized using FTIR, XRD, SEM, EDX and UV–vis spectroscopy.
    Results
    FTIR analysis was used to identify functional groups involved in the biosynthesis of ZnO NPs. The peak observed at 563 cm-1 corresponds to the stretching vibrations of ZnO NPs. XRD analysis revealed that the hexagonal ZnO nanoparticles synthesized were pure and crystalline in nature. The morphology and size of the powder were investigated using SEM analysis and the results showed that ZnO nano-rods have a diameter ranging from 122–200 nm with an average length about 300 nm. EDX analysis was performed for determination of the elemental composition and purity of samples. The recorded EDX spectrum revealed the high purity of the synthesized ZnO nano-rods without detection of any impurities. The absorption peak at 376 nm indicating the presence of zinc oxide nanoparticles was further confirmed by UV-Vis spectroscopy.
    Discussion and
    Conclusion
    The current research work describes a low-cost, unreported, nontoxic, simple, safe and eco-friendly method for the biosynthesis of zinc oxide nanoparticle using xanthomonas campestris as the reducing and capping agent.
    Keywords: Zinc oxide, Nano-rods, Xanthomonas campestris, Biosynthesis, Environmentally friendly
  • Seyed Sajad Hashemi, Keikhosro Karimi *, Mohammad Reaz Sabzalian Pages 27-43
    Introduction
    Safflower straw is one of the agricultural residues that currently have no specific use. So, it can be used as a cheap source for biofuel production.
    Materials And Methods
    Alkaline pretreatment with NaOH was used to improve enzymatic hydrolysis, ethanol, and biogas production from safflower straw. The pretreatment was performed with 8% (w/v) NaOH solution at two different temperatures (0 and 100 °C) for 10-60 min. The liquid fraction of the pretreatment was subjected to anaerobic digestion for methane production. Solid fraction obtained from the pretreatments was used for bioethanol and biogas production in a parallel process. Therefore, two routes were followed for energy production from safflower straw: (1) ethanol production from solid fraction (2) biogas production from liquid fraction. In order to optimize the production of biofuels and compare different pretreatment conditions, the gasoline equivalents were calculated based on one tone of safflower straw after all pretreatment conditions. Statistical validation of the results was carried out using Minitab 16 software.
    Results
    The highest glucose and ethanol production yields were obtained after the pretreatment at 100°C for 60 min. The glucose yield from untreated straw was only 20.6% and improved to 84.5%, whereas the corresponding ethanol yield was improved from 10.8% to 83.2%. The best improvement in methane production from solid fraction was achieved by pretreatment at 0 °C for 60 min, and resulted in 191.4 ml/g VS which was 99.6% higher than methane yield obtained from untreated straw. The highest gasoline equivalent was 124.9 L obtained after pretreatment at 0 oC for 60 min.
    Discussion and
    Conclusion
    Enzymatic hydrolysis and ethanol yields from the safflower straw were improved more by the pretreatment at high temperature. However, low temperature is desirable for methane production.
    Keywords: Alkaline pretreatment, Biogas, Ethanol, Safflower straw, NaOH, Equivalent gasoline
  • Maryam Safdarian *, Hossein Askari, Masoud Soltani, Ghorbanali Nematzadeh Pages 45-57
    Introduction
    Halophiles and Halotolerant microorganisms are some of the extremophiles that are able to grow in medium containing sodium chloride and have dapted to life in salinity environments. Halophiles bacteria in saline soils by maintaining the food chain, decomposition of organic matter and improvement of soil structure and fertility improve soil conditions.
    Materials And Methods
    In order to isolate the halotoletant bacteria, from the Halophyte rhizosphere, four desert areas in Golestan province were sampled. To check the Extremophile of isolates, their resistance was tested for resistant to salinity, drought, temperature and PH. Also, plant growth promoting traits were measured.
    Results
    Fromforty-five strains which were isolated, three strains (G3, G6 and G14) have demonstrated the ability of resistance to 35% salt. Isolates G6 and G3 phosphate solubiliziation power of 301 and 201 ppm, respectively. Isolated G6 micrograms produced auxin 20/7 Mg/ ml. G14 and G6 grow at 50 °C, pH = 10 and osmotic potential -0 /7MPa. While G3 strain grows at 50 °C, pH = 7/ 5 and osmotic potential -0 /49. The three strains of the bacterial genera Bacillus and Pseudomonas, respectively.
    Discussion and
    Conclusion
    In this study, isolates due to the growth in concentrations of salt and saturated salt tolerance of extreme environmental conditions and are likely halotolerant or halophile bacteria and its potential for use in various fields of biotechnology including biotech, industrial enzyme production and biological fertilizers for saline soil improvement.
    Keywords: Auxin, Bacillus, Halotoerant, Halophile, Pseudomonas, Phosphate solubility, Salt
  • Najmeh Farmanbar, Aliakbar Haddad-Mashadrizeh *, Jafar Hemmat Pages 59-76
    Introduction
    Biodiesel as a biofuel, with renewable, biodegradable and free of polycyclic aromatic hydrocarbons properties, could be derived from fatty acids of the cells of the animals, plants, algae and bacteria. So, a wide range of approaches have been considered to increase the oil production in biodiesel resources. In this regard, biotechnology could be provided by promising vision based on application of corresponding molecular mechanisms.
    Materials And Methods
    Bearing in mind, a comprehensive survey on molecular mechanisms and key enzymes which are involved in the production and accumulation of the lipids in biodiesel resources have been considered based on literature study and in-silico investigation. Our survey led to the introduced diacyl glycerol acyl transferase (DGAT), waxester synthase/diacyl glycerol acyltransferase (WS/DGAT), oleosin, MLDP and TadA as the effective enzymes and proteins in lipid production and accumulation in selected biodiesel organisms. In-silico investigation has been performed via InterProScan 5¡ Motif scan¡ Conserved Domain¡ ProtParam¡ TMHMM¡ GC content calculator¡ NetNGlyc¡ NetPhos¡ Sulfinator¡ Protein Blastand MEGA6 programs for characterizing the structure, functions and homology survey of the selected sequences.
    Results
    An investigation on the structure of the corresponding genes of the selected enzymes, led to reveal their various feature in the length, GC content as well as in intronic properties. On the other hand, this characterizing on the selected enzymes and proteins disclosed post-translational modifications in all of them, as well as their localization in the cells. Moreover MBOAT, DAGAT, UPF0089, Oleosin and apolipo protein have been revealed in their context as critical domains. On the other hand, homology survey of the selected enzymes and proteins led to introduce the Verniciafordii, Ricinuscommunis, Dunaliella parva , Thalassiosira pseudonana, Saitoella complicata, Rhodococcus imtechensis and Rhodococcus wratislaviensis species, as new sources of biodiesel with possible capability for lipid production.
    Discussion and
    Conclusion
    Overall, this survey provides a series of motifs and domains in biodiesel process, as well as introducing several organisms with potency in biodiesel production, which could be more examined in an experimental condition.
    Keywords: Biodiesel, Oleaginous organisms, DGAT, WS, DGAT, Oleosin, MLDP, TadA
  • Maryam Mohammadi-Sichani, Mahnaz Mazaheri Asadi *, Abbas Farazmand, Mehran Kianirad, Ali Mohammad Ahadi, Hadi Hadian Ghahderijani Pages 77-88
    Introduction
    Elimination or reduction of petroleum hydrocarbons from natural resources such as water and soil is a serious problem of countries, particularly oil-rich countries of the world. Using white rotting fungi compost for bioremediation of soils contaminated by petroleum hydrocarbons is effective. The aim of this study is molecular identification and potential of anisolate of white rot fungi in bioremediation of petroleum contaminated soils.
    Materials And Methods
    Spent compost of white rotting fungi was inoculated with petroleum contaminated soil into 3%, 5% and 10% (w/w). Treatments were incubated at 25-23 °C for 3 months. Reduction of petroleum hydrocarbons in treated soil was determined by gas chromatography. Ecotoxicity of soil was evaluated by seed germination test.
    Results
    Based on the genome sequence of 18s rRNA, it is revealed that this isolate is Ganoderma lucidum and this isolate is deposited as accession KX525204 in the Gene Bank database. Reduction of petroleum hydrocarbons in soil treated with compost (3, 5 and 10%) ranged from 42% to 71%. The germination index (%) in ecotoxicity tests ranged from 20.8% to 70.8%. Gas chromatography results also showed a decrease in soil Hydrocarbons compounds.
    Discussion and
    Conclusion
    The compost of Ganoderma lucidum, a white rot fungus, has a potential ability to remove petroleum hydrocarbons in contaminated soil. Removal of hydrocarbons was increased with increase in compost mixed with contaminated soil. Petroleum contaminated soil amended with spent compost of G.lucidum 10% during three months is appropriate to remove this pollutant.
    Keywords: White rotting fungi, Bioremediation, Biodegradation, Ganoderma lucidum
  • Hamid Moghimi *, Amir Moradi, Javad Hamedi Pages 89-99
    Introduction
    Using rapid detection methods is important for detection of plant pathogens and also prevention through spreading pests in agriculture. Citrus brown spot disease caused by pathogenic isolates of Alternaria alternata is a common disease in Iran.
    Materials And Methods
    In this study, for the first time a PCR based molecular method was used for rapid diagnosis of brown spot disease. Nine isolates of A. Alternata were isolated in PDA medium from different citrus gardens. The plant pathogenic activity was examined in tangerine leaves for isolates. Results showed that these isolates are the agents of brown spot disease. PCR amplification of specific ACT-toxin gene was performed for DNA extracted from A. alternata isolates, with 11 different fungal isolates as negative controls and 5 DNA samples extracted from soil.
    Results
    Results showed that A. alternata, the causal agent of brown spot disease, can be carefully distinguished from other pathogenic agents by performing PCR amplification with specific primers for ACT toxin gene. Also, the results from Nested-PCR method confirmed the primary reaction and the specificity of A. alternata for brown spot disease. PCR results to control samples of the other standard fungal isolates, showed no amplification band. In addition, PCR with the DNA extracted from contaminated soils confirmed the presence of ACT toxin gene.
    Discussion and
    Conclusion
    Molecular procedure presented here can be used in rapid identification and prevention of brown spot infection in citrus gardens all over the country.
    Keywords: Brown spot, Molecular identification, Alternaria alternate, ACT toxin
  • Mohammad Mohammad Moafi, Hossein Rezvan *, Roya Sherkat, Sayyed Hamid Zarkesh-Esfahani, Roya Taleban, Ali Asilian, Mohammad Ali Nilforoushzadeh, Fariba Jaffary, Marjan Mansourian, Fatemeh Sokhanvari, Nazli Ansari Pages 101-112
    Introduction
    Different studies undertaken in the animal modeling show that Interferon-gamma deficiency impairs healing process of Leishmania infection. It seems that the level of Interferon-gamma production could also affect the healing duration of Leishmania lesion in humans. The current study aims to investigate the possibility of Interferon-gamma application for recognition of cases afflicted by non-healing Leishmaniasis.
    Materials And Methods
    Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of 32 patients, who were afflicted by healing or non-healing Leishmaniasis, were isolated and the levels of interferon-gamma were determined, using ELISA method. Afterwards, the cut-off point of interferon-gamma to identify patients afflicted by non-healing Leishmaniasis was calculated through ROC-Curve analysis. Furthermore, Leishmanin Skin Test (LST) was performed for every patient.
    Results
    Levels of Interferon-gamma produced by PBMCs stimulated with Soluble Leishmania Antigen (SLA) or Phytohemaglotinine were significantly higher in healing patients, compared with non-healing individuals (p Discussion and
    Conclusion
    Interferon-gamma deficiency could be considered as one of the causative factors in non-healing Leishmaniasis in humans. In fact, Interferon-gamma deficiency can identify some patients afflicted by non-healing Leishmaniasis.
    Keywords: Cutaneous Leishmaniasis, Interferon-gamma, Leishmanin
  • Mahdi Sadeghi Pour Marvi, Ahmad Ali Pourbabaee *, Hosein Ali Alikhani, Ahmad Haidari, Zahra Manafi Pages 113-125
    Introduction
    Sulfur oxidizing bacteria are important in agriculture. The aim of this study was to identify the sulfur oxidizing bacteria in Sarcheshmeh (Kerman, Iran) agricultural soil.
    Materials And Methods
    Sampling was conducted from agricultural soil in Kerman province, Iran. After enrichment, samples were purified in the basic mineral culture containing sulfur as the only source of energy. Sulfur oxidation capability was evaluated based on the variation of pH and sulfate content and then strains of sulfur oxidizing were isolated and identified using morphological characteristics and phylogenic techniques. The best strains were selected and were evaluated for variation of pH and sulfate content by isolates in different pH and temperature.
    Results
    Six sulfur-oxidizing strains were isolated and identified which had similarity to Thiobacillus and Starkeya genous. Isolates of 103, 129, 190 and 158 were mesophyll and neutrophil, but isolates of 192 and 156 were thermophile and alkalophill. Of these isolates, isolate 103 was 99.86% similar to Starkeya novella, identified as superior isolate, due to the most sulfur oxidation capability in the synthetic mineral medium containing sulfur.
    Discussion and
    Conclusion
    Isolate 103 was able to grow in neutral to slightly alkaline conditions with pH 7.5. Most of the growth of this isolate was at 30 ° C as aerobic. This isolate was facultative chemolithotroph and the results of this research showed capacity of the isolate for oxidizing sulfur, so that it could be used as a practical isolate in bio-fertilizers for neutral to alkaline and saline conditions in agriculture.
    Keywords: Soil, Sulfur Oxidizing Bacteria, Thiobacillus
  • Soheila Abbasi, Giti Emtiazi *, Rasoul Roghanian Pages 127-142
    Introduction
    Polyhydroxyalkaniates (PHAS) are bacterial polymers that are formed as naturally occurring storage polyesters by a wide range of microorganisms usually under unbalanced growth conditions. Mechanical properties of PHAS make them suitable replacements for petrochemically produced bulk plastics (polyethylene, polypropylene etc.), but in contrast to these commodity plastics PHA are completely degradable to carbon dioxide and water through natural microbiological mineralization. PHAS can be produced by biotechnological processes under controlled conditions. Polyhydroxybotyric acid (PHB) was the first of thePHAS discovered and is the most abundant polyester found in bacteria.
    Materials And Methods
    First, a rich bacterial suspension prepared from poly(3-hydroxybutyrate), then the cells were broken down and ensure the absence of live cells.The cell free enzymes were added to M9 medium.Then the sample turbidity was measured at a wavelength of 600 nm and incubated at 30°C and centrifiuged at 120rpm. Next, the amount of PHB as well as solution turbidity were measured and compared with control. The physical and chemical analyzes of extracted PHB samples such as UV absorbtion, FTIR, HPLC and HNMR assesed and compared with standard sample.
    Results
    In twelve days this experiment was conducted, from the third day, the amount of polyhydroxybutyrate was measurable and the highest polyhydroxybutyrate was gained on the tenth day. The level of PHB was constant. Moreover, the level of glucose was decreased gradually till the tenth day. By Physico-chemical analysis, production of polyhydroxybutyrate was approved.
    Discussion and
    Conclusion
    In this experiment, the reaction efficiency was 37.5 percent. Probably the rest of glucose could be changed to other intermediate compounds by other enzymes in the sample.Therefore, by purification of the enzyme, usage of specific substrate and optimization of conditions outside the cell could help the production of polyhydroxybutyrate continually. Production is very cost-effective, by this method.
    Keywords: PHB, Polyester, Azospirillumbrasilense, HPLC, NMR, FTIR