การเพิ่มความสามารถในการสะสมแคดเมียมของพืชที่สะสมโลหะหนักในปริมาณสูงโดยการใช้จุลินทรีย์

บทคัดย่อ

การศึกษาผลกระทบของแคดเมียมและสังกะสีที่ปนเปื้อนดินต่อโครงสร้างประชากรของจุลินทรีย์ บริเวณไรโซสเฟียร์โดยใช้วิธีเมตาจีโนมิกส์ โดยเก็บตัวอย่างดินบริเวณไรโซสเฟียร์ 12 ตัวอย่าง จาก ตำบลพระธาตุผาแดง อำเภอแม่สอด จังหวัดตาก มาวิเคราะห์ใครงสร้างประชากรจุลินทรีย์โดยทำการ เพิ่มจำนวนดีเอ็นเอที่ตำแหน่ง V6 hypevariable ของยี่น 16S IDNA และวิเคราะห์ลำดับเบสด้วยวิธี Illumina sequencing พบว่า สามารถจำแนกจุลินทรีย์ได้ 54,026 OTUs โดยพบแบคทีเรีย 99.74% อาร์เคีย 0.26% และ 0.0001% ไม่สามารถจำแนกได้ และยังพบไฟล้มที่มีลักษณะเด่น 5 ไฟลัม ที่มี จำนวนแบคที่เรียมากที่สุดคือ Proteobacteria Actinobacteria Acidobacteria Fimicutes และ Bacteroidetes ซึ่งใน 5 ไฟลัมนี้มีจำนวนแบคทีเรียทั้งหมด 89.17% จากนั้นทำการวิเคราะห์ดัชนี ความหลากหลายทางชีวภาพด้วย ค่า Nonparametric Shannon และ Shannon diversity index แสดงให้เห็นว่าความหลากหลายของแบคที่เรียในดินที่มีแคดเมียมปนเปื้อนในระดับต่ำ (0.1-9.7 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม) มีมากกว่าความหลากหลายของแบคที่เรียในดินที่มีแคดเมียมปนเปื้อนในระดับ สูง (72.9-898.2 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม) อย่างมีนัยสำคัญ (p<0.05) การวิเคราะห์ความสามารถในการ ต้านทานแคดเมียมและสังกะสีของแบคที่เรีย ด้วยวิธีการ MIC3 พบว่า จากแบคที่เรียที่ได้คัดเลือกมา ศึกษาทั้งหมด 1,152 ไอโซเลต (ตัวอย่างดินละ 96 ไอโซเลต มีแบคทีเรียที่สามารถต้านทานแคดเมียม ที่ระดับความเข้มข้น 320 มิลลิกรัมต่อลิตร คิดเป็นร้อยละ 26.7 และพบแบคที่เรียสามารถต้านทาน สังกะสีที่ระดับความเข้มข้น 3,200 มิลลิกรัมต่อลิตร คิดเป็นร้อยละ 2.3 และพบว่าความสามารถใน การต้านทานแคดเมียมและสังกะสีลดลงเมื่อความเข้มข้นของแคดเมียมและสังกะสีเพิ่มขึ้น การตรวจ สอบยืนต้านทานแคดเมียมและสังกะสี czcD, cziC, nccA, cadA และ cadB พบว่าไพรเมอร์ที่ใช้ไม่ สามารถตรวจสอบยีนที่ต้านทานแคดเมียมและสังกะสีในกลุ่มนี้ได้จากกนั้นนำแบคทีเรียต้านทาน แคดเมียมตัวแทนและสังกะสีจากกลุ่มประชากรหลักมา 22 ไอโซเลต เพื่อไปทดสอบความสามารถใน การผลิตซิเดอโรฟอร์ พบว่าแบคทีเรียสามารถผลิตซิเดอโรฟอร์ได้ 10 ไอโซเลต และสามารถผลิตซิเด อโรฟอร์ได้ในปริมาณ 6.6-60.39% siderophore unit สามารถผลิตออกซินอยู่ในช่วง 3.76-20.89 มิลลิกรัมต่อลิตร และผลิตจิบเบอเรลลิน อยู่ในช่วง 280.22-326.26 มิลลิกรัมต่อลิตร ผลการศึกษาพบว่า ไอโซเลต TR60004 มีศักยภาพในการนำไปเพิ่มประสิทธิภาพการสะสมโลหะหนักของพืช เนื่อง จากสามารถต้านทานแคดเมียมและสังกะสีได้ในระดับสูงที่สุด คือที่ความเข้มข้น 320 และ 3200 มิลลิกรัมต่อลิตร มีความสามารถผลิตซิเดอโรฟอร์ได้สูงสุดและผลิตฮอร์โมนพืชออกซินและจิบเบอ เรลลินได้ในระดับสูง การศึกษาผลของจุลินทรีย์ต่อการโมบิไลเซชั่นของแคดเมียมและสังกะสีใน คอลัมน์ดินปนเปื้อน และการศึกษาศักยภาพของแบคที่เรียในการเพิ่มประสิทธิภาพการสะสม แคดเมียมและสังกะสีในสาบเสื่อ พบว่า การใสเชื้อแบคทีเรียไม่ทำให้ปริมาณแคดเมียมและสังกะสีทั้ง หมดในดินหลังการซะละลายแตกต่างจากที่ไม่มีการใส่เชื้อ และมีปริมาณแคดเมียมที่ละลายได้ถูกชะ ออกมาน้อยมาก (0.82-7.4 ไมโครกรัมต่อกิโลกรัม) ผลการศึกษาศักยภาพของแบคทีเรียในการเพิ่ม ประสิทธิภาพการสะสมสังกะสีในสาบเสือ พบว่า การเจริญเติบโตของต้นสาบเสือ ในสัปดาห์ที่ 1-9 มี การเติบโตใกล้เคียงกันในทุกตำรับการทดลอง แต่ในสัปดาห์ที่ 10-12 ตำรับที่ไม่ใสเชื้อแบคทีเรียการ เจริญเติบโตของต้นสาบเสือสูงกว่ในตำรับที่ใสเชื้อ และสาบเสือที่ปลูกในดินปนเปื้อนแคดเมียมน้อย มีการเจริญเติบโตสูงที่สุด รองลงมาคือสาบเสือที่ปลูกในดินปนเปื้อนแคดเมียมไม่เกินมาตรฐาน และ ปนเปื้อนสูงเกินมาตรฐานตามลำดับ การใสเชื้อแบคทีเรียทำให้ปริมาณแคดเมียมและสังกะสีทั้งหมด ในดินหลังปลูกลดลงจากที่ไม่มีการใส่เชื้อแต่อย่างไรก็ตามไม่มีความแตกต่างทางสถิติ ปริมาณ แคดเมียมและสังกะสีในดินพืชดูดสะสมไว้ในรากของเป็นสวนใหญ่ นอกจากนี้การใสและไม่ใสเชื้อ แบคที่เรียไม่ทำให้การสะสมแคดเมียมและสังกะสีของสาบเสือแตกต่างกัน

คำสำคัญ