Çevredeki organik kirleticilerden biyoteknolojik olarak bazı ikincil metabolitlerin üretimi

Abstract

ivÇEVREDEKİ BAZI ORGANİK KİRLETİCİLERDEN BİYOTEKNOLOJİKOLARAK BAZI İKİNCİL METABOLİTLERİN ÜRETİMİ(Doktora Tezi)Dilşad ONBAŞILIGAZİ ÜNİVERSİTESİFEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜEkim 2006ÖZETAraştırmada, 20 adet Pseudomonas cinsine ait bakteri suşları kullanılmıştır.Suşların oluşturduğu pigment, ekzopolisakkarit (EPS) ve ramnolipid üretimlerispektrofotometrik olarak belirlenmiş ve pigment üretimlerinin 2,11-10,10µg/mL, EPS üretimlerinin 22-75 mg/L ve ramnolipid üretimlerinin ise 219-521mg/L arasında değiştiği bulunmuştur.Çevresel kirliliğe neden olan bazı organik kirleticilerin (2,4-D, benzin, BTX vebenzen) Pseudomonas spp. suşları üzerinde toksik etkileri araştırılmıştır. Buamaçla suşlar üzerinde farklı konsantrasyonlardaki 2,4-D, benzin BTX vebenzen denenerek minimum inhibisyon konsantrasyonları (MİK) tespitedilmiştir. MİK' e göre suşların 2,4-D herbisiti ve benzene, BTX ve benzineoranla daha dirençli olduğu belirlenmiş ve bundan sonraki degredasyonçalışmaları MİK konsantrasyonları esas alınarak yürütülmüştür.Çalışmada Pseudomonas spp. suşlarının çeşitli organik kirleticileri (2,4-D,benzin BTX ve benzen) farklı sürelerde (24, 48, 72 ve 96. saatlerde)biyodegredasyon yetenekleri ve bu esnada oluşturdukları ikincil metabolitüretimleri spektrofotometrik olarak belirlenmiştir. Suşlar arasından 2,4-Dherbisiti, benzin, BTX ve benzeni karbon kaynağı olarak kullanıp bu organikkirleticilerde yüksek üretim gösteren suşlar sırasıyla 72. saatte P. aeruginosa B1,v96. saatte P. putida B15, 48. saatte P. stutzeri B11 ve 72. saatte P. fluorescens B5olarak tespit edilmiştir. 2,4-D herbisitinde en yüksek piyosiyanin, EPS veramnolipid üretimi 72. saatte (sırasıyla 4,1 µg/mL, 40 mg/L, 45 mg/L) P.aeruginosa B1 suşu tarafından gerçekleşmiştir. Benzinde en yüksek ramnolipidüretimi 72. saatte (52 mg/L) P. putida B15 suşu tarafından elde edilmiştir. BTX'de en yüksek EPS üretimi 48. saatte (30 mg/L) P. stutzeri B11 suşu tarafındanelde edilmiştir. Benzende en yüksek EPS üretimi 72. saatte (33 mg/L) P.fluorescens B5 suşu tarafından elde edilmiştir.Araştırmada, en iyi sonuç veren P. aeruginosa B1 suşunun 2,4-D herbisitinifarklı sürelerde (24, 48, 72 ve 96. saatlerde) degredasyonu ve bu esnada suşunen yüksek metabolit üretimi gösterdiği saatteki EPS' nin monomer yapısı HighPerformance Liquid Chromotography (HPLC) analizi ile yapılmış ve 2,4-Dherbisitinin 24. saatte % 24' sının, 48. saatte % 31' unun, 72. saatte % 32' inin,ve 96. saatte ise % 33' sinin degrede olduğu en yüksek degredasyonun 24. saattegerçekleştiği belirlenmiştir. P. aeroginosa B1 suşunun nurtient broth (NB) ve2,4-D+MSM besiortamında ürettikleri EPS' nin monomer komposizyonlarınınfarklı olduğu ve bu suşun NB besiortamında ki şeker kompozisyonunun % 31glikoz, % 69 gliserol, 2,4-D+MSM besiortamında ise % 70 gliserol, % 30 N-asetil-D-glikoz amin, içerdiği tespit edilmiştir. Bununla birlikte, benzin, BTX vebenzen gibi petrol hidrokarbonlarında yüksek gelişim gösteren ve yüksek EPSüreten suşların da (benzinde P. putida B15, BTX' de P. stutzeri B11 ve benzendeP. fluorescens B5) NB ve Petrol hidrokarbonu+MSM besiortamlarındaürettikleri EPS' nin monomer yapıları incelenmiş ve suşların ürettikleri EPS'nin başlıca bileşenlerinin glikoz, arabinoz, gliserol, riboz, galaktronik asit N-asetil-D-galaktoz amin ve N-asetil-D-glikoz amin olduğu bulunmuştur.Bilim Kodu :216Anahtar Kelimeler :Pseudomonas spp., Piyosiyanin üretimiEkzopolisakkarit üretimi (EPS), ramnolipidüretimi, organik kirleticiler, biyodegradasyon.Sayfa Adedi :125Tez Yöneticisi: : Prof. Dr. Belma ASLIM

viPRODUCTION OF SOME SECONDARY METABOLITES BYBIOTECHNOLOGICALLY FROM THE ORGANIC POLLUTANTS INENVIRONMENT(Ph. D. Thesis)Dilşad ONBAŞILIGAZI UNIVERSITYINSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYOctober 2006ABSTRACTIn this study, a total of twenty strains belonging to genera Pseudomonas wereused. The productions of pigment (pyocyanin), exopolysaccharides (EPS) andrhamnolipid, formed by strains, were determined by spectrophotometricmethod. The production of pyocyanin ranged between 2.11-10.10 µg/mL, EPS22-75 mg/mL and rhamnolipid 219-521 mg/mL.Toxic effects of some organic environmental pollutants (2,4-D, gasoline, BTXand benzene) on strains of Pseudomonas spp. were investigated. For thispurpose, various concentrations of 2, 4-D herbicide, gasoline, BTX and benzenewere tested to determine the minimum inhibitory concentrations (MIC) ofindividual strains. Degradation studies were evaluated according to MICs and itwas found that, strains were more resistant to 2, 4-D herbicide and benzenerather than BTX and gasoline.In the present study, organic pollutant (2,4-D, gasoline, BTX and benzene)biodegradation abilities and secondary metabolite production rates of P.aeruginosa B1, P. putida B15, P. stutzeri B11 and P. fluorescens B5 for variousviiperiods of time (24, 48, 72 and 96 hrs) were determined by spectrophotometricmethod. In the presence of 2-4-D herbicide, maximal production of pyocyanin,EPS and rhamnolipid production was observed in P. aeruginosa B1 at 72 hours(4,1 µg/mL, 40 mg/L and 45 mg/L, respectively). In the presence gasoline,maximal production of rhamnolipid (52 mg/L) production was observed in P.putida B15 at 72 hours. In the presence BTX, maximal production of EPSproduction (30 mg/L) was observed in P. putida B11 at 48 hours and in benzene,maximal production of EPS production (33 mg/L) was observed in P.fluorescens B5 at 72 hours.The monomer compositions and EPS production of P. aeruginosa B1, whichdegradated to 2, 4-D at different growth time (24, 48, 72 and 96 hrs), weredetermined by using HPLC. The degradation of 2, 4-D herbicide advanced to 24% at 24 hrs, 31 % at 48 hrs, 32 % 72 hrs and 33 % at 96 hrs. The monomericcomposition of EPS produced by P. aeruginosa B1 were found some differencesbetween nutrient broth and MSM medium with 2, 4-D. Sugar composition ofEPS produced by P. aeruginosa B1 in NB was 31 % glucose, 69 % glycerol and70 % glycerol, 30 % N-acetyl-D-glucose amine in MSM medium with 2,4-D. Onthe other hand, the monomeric EPS consituents of strains that grow well inpetroleum hydrocarbons, such as gasoline, BTX and benzene (P. putida B15 inbenzene, P. stutzeri B11 in BTX and P. fluorescence B5 in benzene) weredetermined as glucose, arabinose, glycerol ribose, galactronic acid, N-acetyl-D-galactose amine and N-acetyl-D-glucose amine when grown in nutrient brothand MSM medium with petroleum hydrocarbon.Science Code: :216Key Words :Pseudomonas spp., pyocyanin production, EPSproduction, rhamnolipid production, organicpollutants, biodegradationPage Number :125Adviser: :Prof. Dr. Belma ASLIM