Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

บทบาทของแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายน้ำมันดีเซลในดินแอนตาร์กติกภายใต้อุณหภูมิต่ำ

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Role of bacteria involved in diesel oil biodegradation in antarctic soil under low temperature

Year (A.D.)

2016

Document Type

Thesis

First Advisor

อรฤทัย ภิญญาคง

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เทคโนโลยีชีวภาพ

DOI

10.58837/CHULA.THE.2016.62

Abstract

ทวีปแอนตาร์กติกาได้รับผลกระทบจากกิจกรรมของมนุษย์ทั้งทางตรงและทางอ้อม ซึ่งเป็นสาเหตุหลักในการปนเปื้อนสารปิโตรเลียมไฮโดรคาร์บอน เนื่องจากน้ำมันดีเซลถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานหลักภายในทวีป งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาบทบาทของแบคทีเรียประจำถิ่นในดินแอนตาร์กติกที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายน้ำมันดีเซลภายใต้อุณหภูมิต่ำ เพื่อใช้ในการบำบัดพื้นที่หนาวเย็นที่ปนเปื้อนน้ำมันดีเซล โดยตัวอย่างดินที่ใช้ในงานวิจัยถูกเก็บมาจากภูเขาหลังสถานีวิจัยเกรทวอลล์ ทวีปแอนตาร์กติกา เมื่อทดสอบประสิทธิภาพในการย่อยสลายน้ำมันดีเซลความเข้มข้น 1% และ 3% (น้ำหนัก/น้ำหนัก) โดยสร้างระบบนิเวศจำลองดินที่อุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส พบว่าแบคทีเรียประจำถิ่นในดินแอนตาร์กติกมีประสิทธิภาพในการย่อยสลายน้ำมันดีเซล เมื่อเปรียบเทียบระหว่างชุด abiotic control กับ ชุด natural attenuation และ biostimulation (ปรับอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนต่อฟอสฟอรัสให้ได้อัตราส่วน 100:10:1) โดยพบว่าการเติมสารอาหารช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการย่อยสลายน้ำมันดีเซลในช่วงแรกของการทดลองเท่านั้น และจากการคัดแยกแบคทีเรียสายพันธุ์บริสุทธิ์จากระบบนิเวศจำลองดินพบว่า Pseudomonas spp.และ Sphingomonas sp. ซึ่งจัดอยู่ในคลาส Gammaproteobacteria และ Alphaproteobacteria มีประสิทธิภาพในการย่อยสลายน้ำมันดีเซล และมีแนวโน้มในการผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพ จากการวิเคราะห์ไมโครไบโอมด้วยการวิเคราะห์ลำดับเบสของแอมพลิคอนของยีน 16S rRNA และช็อตกันเมตาจีโนมิกส์ พบว่า Gammaproteobacteria, Alphaproteobacteria และ Actinobacteria เป็นแบคทีเรียเด่นที่พบในระบบนิเวศจำลองดินแอนตาร์กติกที่เติมน้ำมันดีเซล นอกจากนี้ผลการศึกษายีนที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายน้ำมันดีเซล ยังพบยีนที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายน้ำมันดีเซลของ Gammaproteobacteria, Alphaproteobacteria และ Actinobacteria จึงสรุปได้ว่าแบคทีเรียในคลาสดังกล่าวมีบทบาทสำคัญในการย่อยสลายน้ำมันดีเซลในระบบนิเวศจำลองดินแอนตาร์กติกภายใต้อุณหภูมิต่ำ งานวิจัยนี้เป็นงานวิจัยแรกที่ศึกษาบทบาทของแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายน้ำมันดีเซลภายใต้อุณหภูมิต่ำ ซึ่งศึกษาถึงปัจจัยสารอาหาร และความเข้มข้นของน้ำมันดีเซลต่อการเปลี่ยนแปลงประชาคมแบคทีเรีย โดยผลที่ได้จะเป็นประโยชน์ต่อการศึกษาความสัมพันธ์และบทบาทในการทำงานร่วมกันของแบคทีเรีย เพื่อนำข้อมูลที่ได้ไปใช้ในการบำบัดและฟื้นฟูสิ่งแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำอย่างมีประสิทธิภาพในอนาคตต่อไป

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Human activities have both direct and indirect effects on Antarctic ecosystem;it is the main reason for petroleum hydrocarbon contamination because diesel oil is used as the main power source in the area. This work aimed to study the role of indigenous bacteria from Antarctic soil involved in diesel oil biodegradation under low temperature. The samples were collected from the mountain back from the Great Wall research station, Antarctica. The soil microcosms were constructed using 1% and 3% (w/w) diesel oil as substrate under 15°C. When compare abiotic control with natural attenuation and biostimulation (adjust C: N: P to 100:10:1), the result showed that indigenous bacteria were able to degrade diesel oil. Nevertheless, the addition of nutrient enhanced diesel oil biodegradation efficiency at the early stage. The Isolation of pure cultures from soil microcosm found that Pseudomonas spp., grouped in Gammaproteobacteria and Sphingomonas sp., grouped in Alphaproteobacteria degraded diesel oil and had biosurfactant production potential. The results of microbiome analysis using the analysis of 16S rRNA gene amplicon and shotgun metagenomics showed that Gammaproteobacteria, Alphaproteobacteria, and Actinobacteria are predominant in the soil microcosms with diesel oil. In addition, the genes involved in diesel oil biodegradation found in the soil microcosms were belong to Gammaproteobacteria, Alphaproteobacteria, and Actinobacteria. Therefore, these bacteria may play an important role in diesel oil degradation in the soil microcosms under low temperature. This is the first report that studies the role of bacteria involved in diesel oil biodegradation under low temperature; the effects of nutrient and diesel oil concentration on bacterial community structure were investigated. The information obtained from this study can be used for the better understanding of the role of bacterial community and further develop a suitable method for remediation of contaminated site under low temperature.

Link to Full Text

Share

COinS