Diseño de un consorcio definido de actinobacterias capaz de remediar sistemas líquidos contaminados artificialmente con fenantreno.

ANTEZANA, PABLO; RAIMONDO, ENZO E.; BOURGUIGNON, NATALIA; POLTI, MARTA A.; COLIN, VERÓNICA L.; FUENTES, MARÍA S.

Congreso; X REUNION NACIONAL CIENTIFICO-TECNICA DE BIOLOGIA DEL SUELO II CONGRESO NACIONAL DE BIOLOGIA MOLECULAR DE SUELOS; 2015

DISEÑO DE UN CONSORCIO DEFINIDO DE ACTINOBACTERIAS CAPAZ DE REMEDIARSISTEMAS LÍQUIDOS CONTAMINADOS ARTIFICIALMENTE CON FENANTRENOIntroducción: Los hidrocarburos policíclicos aromáticos son compuestos de dos o más anillos bencénicos fusionados (1), que se caracterizan por tener baja solubilidad (2), por ser recalcitrantes y por bioacumularse (1). Su remoción a partir del ambiente puede ocurrir a través de diferentes procesos, sin embargo se cree que los principales procesos involucrados son la transformación y la degradación microbiana (3,4). El fenantreno es un hidrocarburo aromático tricíclico distribuido en el ambiente como resultado de procesos pirolíticos (5), pero también puede encontrarse en diferentes ecosistemas a consecuencia de derrames de petróleo, liberación de efluentes, etc. (6).El tratamiento microbiano de ambientes contaminados con este tipo de sustancias es uno de los procesos más importantes, económicos y eficientes que las industrias podrían utilizar para reemplazar a los tratamientos físico-químicos convencionales (7). Por lo tanto, la biorremediación basada en el uso de consorcios definidos deactinobacterias, representa una alternativa sustentable para remover dichos contaminantes (8, 9, 10, 11). En este sentido, la producción de moléculas con actividad emulsificante es reconocida como parte del mecanismo primario de los microorganismos para la solubilización y remoción de hidrocarburos (9) y moléculas oleaginosas en general.Objetivo: El objetivo del presente trabajo fue diseñar un consorcio definido de actinobacterias, con capacidad para remover fenantreno a partir sistemas líquidos artificialmente contaminados.Materiales y métodos: A fin de diseñar un consorcio microbiano para el tratamiento de sistemas líquidos contaminados artificialmente con fenantreno, se evaluó la tolerancia frente al mismo, de cuatro actinobacterias previamente aisladas en el laboratorio (Streptomyces sp. M7, A5, MC1 y Amycolatopsistucumanensis DSM 45259 cepa AB0). Para ello, se sembraron las actinobacterias en placas de Petri con medio mínimo (MM) sólido. Luego se realizaron canales en el centro de las mismas, se sellaron y se contaminaron con fenantreno (17,8 mgL−1). Las placas se incubaron 7 días, a 30 °C (12). Posteriormente, se determinó la presencia de potenciales efectos antagónicos entre las actinobacterias capaces de tolerar el hidrocarburo. Para ello se prepararon placas de Petri con medio caseína almidón agar, sembradas con una de las actinobacterias en el centro y enfrentadas transversalmente con las otras (13).Finalmente, se evaluó el crecimiento microbiano, la remoción de fenantreno y la producción de bioemulsificantes, por el consorcio definido de las actinobacterias seleccionadas en base a los ensayos anteriores. Dichas actinobacterias fueron inoculadas como un consorcio a una concentración final deesporas de 2 gL−1, en MM contaminado con fenantreno (17,8 mg L−1),e incubadas a 30 ºC con agitación durante7 días. Luego del período de incubación los cultivos se centrifugaron y se realizaron determinaciones del crecimiento microbiano (peso seco), concentración residual de fenantreno (cromatografía líquida de alta performance) y producción de bioemulsificante por medida del índice de emulsificación (IE) (14).Resultados y discusión: Al evaluar la tolerancia de las actinobacterias estudiadas frente al fenantreno, no se observó inhibición en el crecimiento de las mismas, incluso en regiones lindantes al canal contaminado. Estudios previos mostraron que dichas cepas poseen alto grado de tolerancia frente a diferentes tóxicos individuales o a mezclas de los mismos (10, 11). Esto demuestra la gran tolerancia de las actinobacterias estudiadas frente a diferentes contaminantes. También se vio que todas las cepas desarrollaron un micelio de sustrato óptimo en relación a su respectivo control; sin embargo presentaron diferencias en su grado de esporulación. Cabe destacar que no se evidenciaron efectos antagónicos entre ellas, por lo cual serían capaces de crecer juntas como un consorcio.Al evaluar al consorcio formado por las cuatro actinobacterias en sistemas líquidos contaminados con fenantreno, se observó que la biomasa del mismo incrementó hasta el final del ensayo, alcanzando un valor de 0,57 gL−1. En el control biótico, también se observó un incremento de la biomasa pero hasta las48h de incubación (0,66 g L−1), período a partir del cual se mantuvo constante. Estudios recientes de degradación de naftaleno, fenantreno y pireno por actinobacterias, mostraron que el crecimiento de las mismas era variable dependiendo de la cepa y del hidrocarburo empleado. Sin embargo, cabe destacar que el mayor valor de biomasa alcanzado en dicho estudio fue 0,66 g L−1 (11), valor próximo al registrado para el consorcio estudiado en presencia de fenantreno. Al evaluar la remoción en el ensayo, se detectó un 83,00% de remoción de fenantreno. En el control abiótico también se observó una disminución del 13,50% en la concentración del mismo, probablemente asociada a procesos abióticos como por ejemplo el de volatilización. En base a los resultados obtenidos podemos decir que un 69,50% de la remoción de fenantreno es atribuible al consorcio microbiano, valor que prácticamente duplica al valor de remoción de fenantreno obtenido en estudios previos por parte de la cepa Amycolatopsis tucumanensis DSM 45259 en cultivo puro (11).Al evaluar la producción de bioemulsificante, esta se detectó solo en presencia de fenantreno y fue significativa a partir de las 96 h de cultivo, alcanzando un IE del 77%. Cabe destacar que estudios sobre remoción de HPAs por un consorcio microbiano definido de Pseudomonas y actinobacterias, evidenciaron la presencia de actividad bioemulsificante y su influencia positiva en la remoción de losmismos (9).Conclusiones: Las actinobacterias estudiadas fueron capaces de tolerar fenantreno y no presentaron antagonismo entre sí. Al ser empleadas como consorcio definido fueron capaces de crecer en medio líquido contaminado y de remover un 69,50% del fenantreno presente. Además, se detectó producción debioemulsificantes por parte del consorcio como posible respuesta a la presencia del hidrocarburo. En base a estos estudios, se propone el empleo de este consorcio como potencial herramienta para biorremediar ambientes contaminados con fenantreno.Bibliografía1-Labana, S., M. Kapur, D.K. Malik, D. Prakash, R.K. Jain 2007. Diversity, biodegradation and bioremediation ofpolycyclic aromatic hydrocarbons. En: Environmental bioremediation technologies. Eds. Singh SN, Tripathi RD.,Springer Berlin Heidelberg. 409?443pp.2-Johnsen, A.R., L.Y.Wick, H.Harms 2005. Principles of microbial PAH-degradation in soil. Environ Pollut.133:71?84pp.3-Tian, Y., Y. Luo, T.Zheng, L.Cai, X. Cao, C. Yan 2008.Contamination and potential biodegradation of polycyclicaromatic hydrocarbons in mangrove sediments of Xiamen, China. Mar Pollut Bull. 6: 1184?1191pp.4-Baboshin, M.A., L.A. Golovleva 2012. Aerobic bacterial degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) and its kinetic aspects. Microbiol. 6: 639?650pp.5-Blumer, M. 1976. Polycyclic aromatic hydrocarbon in nature. Sci. Am. 234: 34?44pp.6-Castro-Carrillo, L.A., J. Delgadillo-Martínez, R. Ferrera-Cerrato, A. Alarcón 2008. Remoción de fenantreno porAzolla caroliniana utilizando bioaumentación con microorganismos hidrocarbonoclastas. Interciencia. 33 (8): 591?597pp.7-Haritash, A.K., C.P.Kaushik 2009. Biodegradation aspects of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH): a review.J Hazard Mater. 169: 1?15pp.8-Fuentes, M.S., G.E. Briceño, J.M. Saez, C.S. Benimeli, M.C. Diez, M.J. Amoroso 2013b. BioMed Res Inthttp://dx.doi.org/10.1155/2013/392573.9-Isaac, P., F.L. Martínez, N. Bourguignon, L.A. Sanchez, M.A. Ferrero 2015.Improved PAHs removalperformance by a defined bacterial consortium of indigenous Pseudomonas and actinobacteria from Patagonia,Argentina. Int Biodeter Biodegr. 101: 23?31pp.10-Polti, M.A., J.D. Aparicio, C.S. Benimeli, M.J. Amoroso 2014. Simultaneous bioremediation of Cr(VI) andlindane in soil by actinobacteria. Int Biodeter Biodegr. 88: 48?55pp.11-Bourguignon, N., P. Isaac, H. Alvarez, M.J. Amoroso, M.A. Ferrero 2014. Enhanced polyaromatic hydrocarbondegradation by adapted cultures of actinomycete strains. J Basic Microbiol. 54: 1?7pp.12-Amoroso, M.J., G.R. Castro, A. Durán, O. Peraud, G. Oliver &R.T. Hill 1998.Screening of actinomycetesisolated from Salí River tolerant to heavy metal. J Gen Appl Microbiol.44: 129?132pp.13-Bell, D.K., H.D. Wells, C.R. Markham 1980. In vitro antagonism of Trichoderma species against six fungalplant pathogens. Phytopathology. 72: 379?382pp.14-Cooper, D.G., B.G. Goldenberg 1987. Surface-active agents from two Bacillus species. Appl Environ Microbiol.53: 224?229pp.