Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ความหลากหลายและความอุดมสมบูรณ์ของแบคทีเรียและยีนไดออกซิจีเนสที่เกี่ยวข้องในการย่อยสลายพอลิไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนจากบริเวณเกาะสีชัง

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Diversity and abundance of bacteria and dioxygenase genes involved in polycyclic aromatic hydrocarbon degradation from sichang Island

Year (A.D.)

2012

Document Type

Thesis

First Advisor

อรฤทัย ภิญญาคง

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

จุลชีววิทยาทางอุตสาหกรรม

DOI

10.58837/CHULA.THE.2012.810

Abstract

เกาะสีชังมีหลากหลายทางชีวภาพสูง แต่ขณะเดียวกันก็เสี่ยงต่อการปนเปื้อนของสารประกอบ PAHs จากการรั่วไหลของน้ำมันในพื้นที่ วิทยานิพนธ์นี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อศึกษาความหลากหลายและความอุดมสมบูรณ์ของแบคทีเรียและยีนไดออกซิจีเนสที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลาย PAHs ในพื้นที่เกาะสีชัง โดยวิธีเพาะเลี้ยงเชื้อ ร่วมกับวิธีที่ไม่อาศัยการเพาะเลี้ยงเชื้อ จาก 34 ตัวอย่าง ที่เก็บจากบริเวณอู่จอดเรือ ท่าเทียบเรือ และเขตชุมชนที่อยู่อาศัย ซึ่งแบ่งประเภทของตัวอย่างได้เป็น 10 ตัวอย่างดิน 4 ตัวอย่างน้ำทะเล และ 20 ตัวอย่างดินตะกอน พบว่าสามารถคัดแยกแบคทีเรียย่อยสลาย PAHs ได้ 21 สายพันธุ์ ที่น่าสนใจได้แก่ Pseudomonas 7 สายพันธุ์ และ Sphingomonas 2 สายพันธุ์ ซึ่งตรวจพบยีนไดออกซิจีเนสในกลุ่มแบคทีเรียแกรมลบ (dox[subscript GN]) และ Marinobacter 2 สายพันธุ์ และ Gordonia 1 สายพันธุ์ ซึ่งตรวจพบยีนไดออกซิจีเนสในกลุ่มแบคทีเรียแกรมบวก (dox[subscript GP]) การวิเคราะห์ความอุดมสมบูรณ์ของแบคทีเรียทั้งหมด ด้วยการเพาะเลี้ยงด้วยวิธี MPN พบว่ามีค่าสูงสุดในตัวอย่างดินตะกอน รองมาคือดิน และน้ำทะเล ตามลำดับ ซึ่งสอดคล้องกับผลที่ได้เมื่อวิเคราะห์ด้วยวิธีที่ไม่อาศัยการเพาะเลี้ยงเชื้อทั้งวิธี PCR-DGGE และ real-time PCR ในขณะที่เปอร์เซ็นต์ความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ระหว่างแบคทีเรียย่อยสลาย PAHs และแบคทีเรียทั้งหมด พบว่าผลที่ได้จากวิธีการเพาะเลี้ยงและไม่อาศัยการเพาะเลี้ยงมีความแตกต่างกัน เนื่องจากความแตกต่างของวิธีการ นอกจากนี้การวิเคราะห์โครงสร้างประชาคมแบคทีเรียด้วยวิธี PCR-DGGE และวิเคราะห์ลำดับนิวคลีโอไทด์ของแถบดีเอ็นเอเด่นได้แสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียในกลุ่ม Gammaproteobacteria และกลุ่มที่ยังไม่สามารถระบุชนิดได้เป็นแบคทีเรียกลุ่มหลัก และเป็นน่าสนใจว่า Halomonas เป็นแบคทีเรียกลุ่มหลักที่ได้จากวิธี PCR-DGGE ซึ่งมีรายงานการย่อยสลาย PAHs และยังถูกคัดแยกได้โดยการเพาะเลี้ยงด้วย ผลการตรวจสอบยีนไดออกซิจีเนสในตัวอย่างสิ่งแวดล้อมโดยวิธี PCR พบ doxGN ถึง 75% (26 ตัวอย่างจาก 34 ตัวอย่าง) และ dox[subscript GP] เพียง 19% (6 ตัวอย่าง จาก 34 ตัวอย่าง) อย่างไรก็ตามค่าความหลากหลายของรูปแบบ RFLP ของโคลน dox[subscript GP] (1.47) สูงกว่าโคลน dox[subscript GN] (1.37) และที่น่าสนใจ คือ ลำดับกรดอะมิโนของโคลน dox[subscript GN] มีความเหมือนกับข้อมูลในฐานข้อมูลในระดับปานกลาง ในขณะที่ลำดับกรดอะมิโนของโคลน dox[subscript GP] มีความเหมือนในระดับสูง จากผลการทดลองทั้งหมดจึงสรุปได้ว่าการใช้วิธีการเพาะเลี้ยงเชื้อ ร่วมกับการวิเคราะห์ดีเอ็นเอเมตาจีโนมจากสิ่งแวดล้อมโดยตรงแสดงให้เห็นว่าพื้นที่บริเวณเกาะสีชังมีหลากหลายของแบคทีเรียและยีนไดออกซิจีเนสที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลาย PAHs สูง ตลอดจนพบความอุดมสมบูรณ์ของแบคทีเรียย่อยสลาย PAHs และยีนไดออกซิจีเนสในพื้นที่มาก จากการศึกษานี้จึงทำให้ได้คลังแบคทีเรีย และข้อมูลยีนไดออกซิจีเนสที่สำคัญในการย่อยสลาย PAHs และชี้ให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ในการเกิดการย่อยสลายทางชีวภาพในพื้นที่ ซึ่งจะนำมาซึ่งประโยชน์ในแง่การจัดการระบบสิ่งแวดล้อม และการบำบัดการปนเปื้อนสารมลพิษทั้งในบริเวณเกาะสีชัง และเป็นแนวทางสำหรับบริเวณอื่นต่อไป

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Sichang Island is the high biodiversity area and risky from contamination of PAHs due to oil spill. Aim of this study is to investigate diversity and abundance of bacteria and dioxygenase genes involved in PAH degradation in Sichang Island by culture-dependent and culture-independent approaches. Total of 34 samples were collected from port and urban areas and classified into 10 soil, 4 seawater and 20 sediment samples. Twenty one PAH-degrading bacterial strains were isolated. Interestingly, dioxygenase of Gram negative group (dox[subscript GN]) was detected in 7 strains of Pseudomonas and 2 strains of Sphingomonas while dioxygenase of Gram positive group (dox[subscript GP]) was found in 2 strains of Marinobacter and a strain of Gordonia. The MPN values or abundance of total bacteria were highest in sediment sample, followed by soil and seawater samples, respectively. This is consistent with diversity and abundance of total bacteria examined by PCR-DGGE and real-time PCR. On the other hand, Percentage of relative abundance of doxGN to total bacteria (assessed by 16S rDNA gene) was not harmonious with of that of PAH degraders to total bacteria by MPN because of distinct methods. From PCR-DGGE, gammaproteobacteria and uncultured bacteria were the most prominent in the bacterial community. Interestingly, the PAHs degrader, Halomonas, was isolated and also found in the environment confirmed by PCR-DGGE. The doxGN genes were detected as much as 75% of the samples (26 from 34 samples) while dox[subscript GP] genes was detected at 19% of the samples (6 from 34 samples). However, Shannon’s indices of RFLP patterns of doxGP (1.47) were higher than those of dox[subscript GN] (1.37). The amino acid sequences of doxGN were somewhat similar with the GenBank database while those of doxGP were highly similar. In conclusion, there was high level of diversity of bacteria and genes involved in PAH degradation in Sichang Island by culture and metagenomic methods. The abundance of bacteria and dioxygenase genes found were also high. This study provided the libraries of PAH-degrading bacteria and dioxygenase genes. This information also suggested that bioremediation is possible in this area, and be useful in environmental management as well as PAHs remediation in Sichang Island and other areas.

Link to Full Text

Share

COinS