تجزيه زيستي نيكوتين توسط باكتري نمك دوست نسبي Halomonas sp. strain ND9، جدا شده از درياچه نمكي بختگان فارس

Biodegradation of nicotine by Halomonas sp. strain ND9, a moderately halophilic bacterium isolated from Bakhtegan salt lake

زمينه و هدف: نيكوتين از سمي ترين آلكالوئيدهاي مرتبط با صنايع توتون است كه با توجه به مشكلات درماني و زيست محيطي ناشي از حضور آن در محيط هاي طبيعي، تجزيه زيستي آن با استفاده از ميكروارگانيسم ها توجه زيادي را به خود جلب كرده است. هدف از مطالعه اخير، غربال گري باكتريهاي بومي نمك دوست نسبي با فابليت تجزيه كنندگي نيكوتين و بررسي امكان استفاده از اين باكتريها به عنوان كاتاليست در جهت پالايش نيكوتين از محيط هاي آلوده است. روش بررسي: انتخاب باكتري هاي نمك دوست با قابليت تجزيه كنندگي نيكوتين در سه مرحله غني سازي، توانايي در مصرف نيكوتين به عنوان تنها منبع كربن و ازت و براساس الگوي تحمل پذيري انجام شد. جدايه نمك دوست ND9 كه داراي بالاترين قابليت در حذف زيستي نيكوتين بود، براساس تست هاي ريخت شناسي، بيوشيمايي و تكثير نواحي حفاظت شده 16s rRNA شناسايي شد. سنتتيك رشد و ميزان حذف نيكوتين با استفاده از اسپكتروفتومتري و كروماتوگرافي مايع با عملكرد بالا (HPLC) مورد ارزيابي قرار گرفت. يافته‌ها: Halomonas sp. strain ND9 (با كد شناسايي KM077028 در بانك ژني)، به عنوان قوي ترين باكتري در تحمل پذيري و مصرف نيكوتين برگزيده شد. فعاليت متابوليكي بالا در كشت هاي رويشي سويه ND9 منجر به حذف 92 درصدي نيكوتين در محيط هاي پايه نمكي با غلظت 2 گرم در ليتر نيكوتين، به عنوان تنها منبع كربن و ازت، در طي 96 ساعت گرماگذاري شد. بحث و نتيجه گيري: در اين پژوهش، براي اولين بار پتانسيل باكتري هاي نمك دوست در فرآيند نيكوتين زدايي بررسي شد. با توجه به پتانسيل سويه باكتري نمك دوست نسبيHalomonas sp. strain ND9 در حذف زيستي نيكوتين، جداسازي و شناسايي باكتري‌هاي نمك دوست نسبي به‌عنوان زيست كاتاليزگر طبيعي ايمن در جهت پاكسازي زيستي نيكوتين پيشنهاد مي‌شود.

Background and Objective: Nicotine is a highly toxic alkaloid which can be found in tobacco processing industry. Due to the serious environmental problems and therapeutic concerns which have occurred because of presence of toxic nicotine in the environment, biodegradation of this compound by microorganisms has received considerable attention. The objective of the present study was to screen the moderately halophilic bacteria which are able to degrade nicotine and to evaluate the possibility of using the bacterial biocatalysts to clean up nicotine in contaminated environments. Method: Screening and selection of halophilic bacteria degrading nicotine has performed in three separate steps using enrichment culture technique, nicotine as the sole carbon and nitrogen source, and tolerance patterns. The best nicotine-degrading bacterial isolate (designated as strain ND9) was characterized on the basis of morphological and biochemical phenotypes and 16S rRNA sequencing. Growth kinetics and the removal rate of nicotine were evaluated using spectrophotometry and high performance liquid chromatography (HPLC). Findings: According to the results obtained, growing cultures of Halomonas sp. strain ND9 (accession no. KM077028) showed the highest tolerance to nicotine and also degraded over 92% of nicotine (initial concentration of 2 g/L) as the sole source of carbon and nitrogen after 96 h incubation time. Discussion and Conclusions: The present work describes the potential of moderately halophilic bacteria to be used in a de-nicotination process for the first time. Given the potential of Halomonas sp. strain ND9 in the bio-removal of nicotine, isolation and characterization of moderately halophilic bacteria as green bio-catalysts for their application in the bio-degradation of nicotine has been proposed.