Badania ryzosfery Mesembryanthemum crystallinum ujawniają szczepy bakterii o potencjale bioremediacyjnym

Semi-halofit Mesembryanthemum crystallinum L. to niezwykła roślina, realizująca metabolizm fotosyntetyczny typu C₃ lub CAM w zależności od warunków środowiskowych, np. poziomu zasolenia (pisaliśmy o tym tutaj). Niedawne badania, prowadzone przy udziale Zbigniewa Miszalskiego z naszego Instytutu, wykazały, że M. crystallinum toleruje nie tylko duże zasolenie, ale także wysokie stężenia kadmu i innych metali (m.in. niklu, cynku i miedzi) w glebie. Gatunek ten może być więc potencjalnie wykorzystany w procesie fitoremediacji gleb jednocześnie zasolonych i zanieczyszczonych metalami ciężkimi.

W najnowszej pracy, opublikowanej na łamach Frontiers in Plant Science, naukowcy wzięli pod lupę mikroorganizmy zasiedlające ryzosferę M. crystallinum. Oba typy metaboliczne roślin, CAM (indukowany poprzez dodatek soli) i C₃, wystawiono na działanie kadmu. Po kilku dniach z ryzosfery roślin wyizolowanych zostało 18 szczepów bakteryjnych i 3 szczepy drożdży. Na podstawie wstępnych testów toksyczności wytypowano pięć szczepów bakteryjnych, które następnie zidentyfikowano metodami molekularnymi. Dwa szczepy z gatunku Providencia rettgeri (W6 oraz W7) uzyskano z ryzosfery roślin typu C₃, natomiast trzy kolejne – jeden z gatunku Paenibacillus glucanolyticus (S7) i dwa z gatunku Rhodococcus erythropolis (S4 i S10) – z ryzosfery roślin CAM. Szczepy te zostały następnie przebadane w modelowych kulturach płynnych pod kątem ich tolerancji na kadm, stosując stężenia 1 i 10 mM tego pierwiastka, wariantowo bez dodatku lub w obecności 0,5 M NaCl. Po dwutygodniowej inkubacji kultury P. rettgeri W7 pozostały w pełni żywotne i aktywne przy maksymalnym stężeniu kadmu w podłożu bez dodatku soli. Podobnie wysoką tolerancją na kadm, ale niezależną od obecności soli, cechowały się szczepy R. erythropolis S4 i S10, a także szczep P. glucanolyticus S7. Wyniki sugerują, iż tolerancja M. crystallinum na toksyczne działanie kadmu może wynikać nie tylko z przystosowań fizjologicznych i biochemicznych rośliny, ale także z obecności w ryzosferze mikroorganizmów opornych na zasolenie i podwyższone stężenia tego metalu. Wyizolowane szczepy bakteryjne wydają się mieć potencjał w zastosowaniach biotechnologicznych, np. w bioremediacji.

Zobacz artykuł źródłowy:

Supel P., Śliwa-Cebula M., Miszalski Z., Kaszycki P. 2022. Cadmium-tolerant rhizospheric bacteria of the C₃/CAM intermediate semi-halophytic common ice plant (Mesembryanthemum crystallinum L.) grown in contaminated soils. Frontiers in Plant Science 13: 820097. DOI

Rośliny M. crystallinum realizujące fotosyntezę typu C₃ (po prawej) i CAM (po lewej) po 8 dniach ekspozycji na wysokie stężenie kadmu.
Foto: Paulina Supel.

Kolonie mikroorganizmów z ryzosfery M. crystallinum – efekt posiewu próbek glebowych.
Foto: Paulina Supel.

Korzenie roślin M. crystallinum realizujących fotosyntezę typu C₃ (po prawej) i CAM (po lewej) po 8 dniach ekspozycji na wysokie stężenie kadmu.
Foto: Paulina Supel.