フェナントレンで汚染された土壌のファイトレメディエーション中の微生物群集の変化

Changes in microbial communities during phytoremediation of contaminated soil with phenanthrene.

• Diego D Hariyo
• Mario C N Saparrat
• Marcelo D Barrera

抄録

多環芳香族炭化水素（PAH）は土壌生物学的に悪影響を及ぼす環境汚染物質であるが、その除去にはファイトレメディエーションのようないくつかの方法がある。土壌上のフェナントレンを低減する戦略として"アルファルファ"Medicago sativaを用いたファイトレメディエーションの可能性を評価するために、フェナントレン（2000ppm）で人為的に汚染された小宇宙土壌の微生物群集の構造と動態を分析した。異なる培養時間(7,14,21,28,42,56日)で、各ミクロコズムから土壌サンプルを採取し、フェナントレンの残留量を定量した。また、脱水素酵素活性、真菌・細菌数も推定した。細菌群集は、PCR-DGGE、シャノンとウィーバーの指標、多変量解析、レアファクション曲線を用いて特徴付けを行った。その結果、ファイトレメディエーション処理を施した土壌は、対照土壌と比較して、細菌の豊富さと多様性が高いことが明らかになった。時間の経過とともにOTU（操作分類学的ユニット）の継承が両方の治療法で検出されたが、細菌の豊富さと多様性は、利用可能なフェナントレン濃度によって条件付けされ、また、異なる細菌群集に関連付けられていた処理に依存していた。この研究では、ファイトレメディエーション処理は、56日後の土壌中のフェナントレンの含有量をわずか4.25％に達した対照処理と比較して0.45％に減少させた。この予備的な作業は、土壌微生物によって媒介されるさまざまな生態学的プロセスの活性化における関連性と同様に、土壌中のPAHを除去するために、根粒分解を介して、"アルファルファ"植物の促進活性を示唆している。

Although polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are environmental pollutants that affect negatively soils biology, several strategies lead to their removal such as the phytoremediation. In order to assess the potential of phytoremediation using "alfalfa" Medicago sativa as a strategy to reduce the phenanthrene on the soil, we analyzed the structure and dynamic of the microbial communities of a microcosm soil artificially contaminated with phenanthrene (2000 ppm), which was exposed to the plants. At different incubation times (7, 14, 21, 28, 42, and 56 days), a soil sample was taken from each microcosm and the residual amount of phenanthrene was quantified. Dehydrogenase activity and the count of fungi and bacteria were also estimated. Bacterial communities were characterized using PCR-DGGE, Shannon and Weaver's indexes, multivariate analysis, and rarefaction curves. It was found that phytoremediation treatment was associated with a higher richness and bacterial diversity compared with those on control soil. Although an OTUs (Operational Taxonomic Unit) succession over time was detected in both treatments, bacterial richness and diversity were conditioned by the phenanthrene concentration available and also dependent on the treatment, which were associated to different bacterial communities. In this study, phytoremediation treatment reduced the content of phenanthrene in the soil after 56 days to a 0.45% compared with the control treatment, which only reached to 4.25%. This preliminary work suggests the promoting activity of "alfalfa" plants, through rhizodegradation, to remove in soil PAHs, as well as its relevance in the activation of different ecological processes mediated by soil microorganisms.