تکنیک ژل الکتروفورز در بررسی تنوع زیستی میکرو ارگانیسم های تصفیه زیستی پساب های پتروشیمی

در بسیاری از موارد پژوهشگر به دنبال نوع سازگار شده میکروارگانیسم های کار آمد در تجزیه ترکیبات آلی و سمی پساب های یک فرآیند شیمیایی خاص می باشد.

ژل الکتروفورز با شیب واسرشت ساز یک نوع روش الکتروفورز است که به منظور تعیین تغییرات تک بازی در یک قطعه DNA به کار می رود. در این روش DNA دو رشته ای مورد نظر در محیط ژل حاوی واسرشت ساز با غلظت رو به افزایش شروع به حرکت به سمت الکترود مثبت کرده که در این مسیر دو رشته قطعه مورد نظر به تدریج ذوب می شوند. رفتار ذوب هر قطعه منحصر به توالی خاص آن می باشد که با ایجاد کوچکترین تغییر در توالی هر قطعه رفتار ذوب متفاوتی مشاهده می شود.

با توجه به هدف بررسی، ژل می تواند به دو صورت افقی و عمودی تهیه گردد. منظور از این دو حالت، وضعیت شیب غلظت واسرشت ساز نسبت به جهت الکتروفورز است. معمولا بازه غلظتی در حالت عمودی گسترده تر می باشد و از آن نمی توان برای قطعات متعدد DNA استفاده کرد، در حالی که در ژل افقی این بازه کمتر است و به این ترتیب جداسازی قطعات متعدد DNA دقیق تر انجام می شود

پس از انجام الکتروفورز ژل از تانک خارج شده و برای بررسی باندهای جدا شده DNA باید برای مدت مشخصی مثلا 30 دقیقه آن را رنگ آمیزی کرد که برای این منظور از یک نوع رنگ مناسب به طور مثال ژل رد[1]، سایبر گلد[2] و ... می توان استفاده کرد.

پس از انجام مرحله رنگ آمیزی، ژلی همراه با باند های مشخص خواهیم داشت که می توان به وسیله دستگاه ژل داک تصویری از ژل تهیه نمود تا در ادامه تحلیل های لازم را بر روی این تصویر انجام داد. برای بررسی تنوع ژنتیکی در نمونه حاوی میکروارگانیسم های به کار رفته در تصفیه زیستی می توان از مقایسه نحوه توزیع باند و چگونگی رفتار ذوب قطعات نسبت به نمونه شاهد استفاده نمود. همچنین می توان با توجه به نوع پساب و شرایط محیطی، نوع گونه های ژنتیکی فعال تر و میزان تنوع ژنتیکی را مورد ارزیابی قرار داد. چند نمونه از کاربردهای این تکنیک در پژوهش های حوزه نفت و پتروشیمی به شرح زیر می باشد:

1-    تنوع گونه باکتری های سودوموناس[3] به عنوان میکروارگانیسم های تجزیه کننده آلودگی های هیدروکربنی پساب واحدهای نفت و پتروشیمی مانند ترکیبات هتروسیکل دارای گوگرد و نیتروژن، آلکان ها و دیگر هیدروکربن های آروماتیک و همچنین تهیه امولسیون و تجزیه رزین های نفت خام سبک بررسی شده است که دراین راستا گونه ای از باکتری سودوموناس به نام سودوموناس فلورسنس[4] جهت تولید بیوسورفاکتانت به کاررفته در تجزیه نفتی مناسب شناخته شده است

2-    جمعیت گسترده ای از میکروارگانیسم ها با فعالیت های متابولیکی متفاوت و تعیین گونه بهینه باکتری های کاهش دهنده سولفات موجود در پساب واحدهای پتروشیمی بررسی شده است و به طور مثال باکتری گونه پتروتوگوآ[5] در این زمینه به کار می رود.

3-    تجزیه زیستی به سبب صرف هزینه کم تر نسبت به روش های متداول فیزیکی- شیمیایی پرکاربردترین استراتژی برای حذف فنل از پساب های نفت و پتروشیمی می باشد که در این راستا طی بررسی ها توسط تکنیک واکنش زنجیره ای پلیمراز- ژل الکتروفورز با شیب واسرشت ساز باکتری گرم منفی رودوسایکلال و بورخولدریا^[6] به عنوان یکی از باکتری های موثر شناخته شده است.

تکنیک واکنش زنجیره ای پلیمراز- ژل الکتروفورز با شیب واسرشت ساز نسبت به روش قدیمی وابسته به کشت و مشاهدات کیفی یک ابزار بدون نیاز به کشت، سریع تر، کم هزینه تر و در کل بی نظیر برای پایش جامعه زیستی پیچیده باکتریایی در لجن فعال واحد های تصفیه زیستی پساب های صنعتی به ویژه پساب های سخت از جمله پساب های واحدهای پتروشیمی به دلیل حضور پساب کک می باشد.

در آزمایشگاه زیست فناوری شرکت پژوهش و فناوری مرکز تهران برای انجام ژل الکتروفورز با شیب واسرشت ساز از دستگاه Dcode Universal Mutation Detection System استفاده می شود.

مریم صمدایی قادیکلائی و بهناز عباسقلی نژاد اسبقی 

کارشناسان آزمایشگاه زیست فناوری-شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی

منابع:

[4] Ziembińska A., Ciesielski S. and K. Miksch.; 2009. Ammonia oxidizing bacteria community in activated sludge monitored by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) in: Journal of General and Applied Microbiology, vol. 55, no. 5, pp. 373-80.

[2] Silva C. et al. Monitoring the Bacterial Community Dynamics in a Petroleum Refinery Wastewater Membrane Bioreactor Fe d with a High Phenolic Load. J. Microbiol. Biotechnol. (2010), 20 (1), 17–25.