Potential of endophytic actinobacteria for biological use in remediation of soil contaminated with petroleum hydrocarbons

Abstract

L’objectif de notre travail est de mettre en évidence l’utilité des actinobactéries endophytes dans le processus de phytoremédiation des sols contaminés par les hydrocarbures pétroliers. Dix-sept isolats bactériens issus des racines de plantes poussant dans les sols pollués par le pétrole brut sont testés pour leur tolérance aux hydrocarbures volatils. Parmi ces actinobactéries endophytes, six, ayant poussé en présence du pétrole sont analysées pour leur capacité à dégrader le pétrole léger algérien et à produire des métabolites favorisant la croissance des plantes (PGP). Les résultats ont montré que cinq isolats sur six peuvent dégrader le pétrole avec une efficacité atteignant jusqu’à 98% après 7 jours d'incubation. Elles présentent toutes un large éventail de produits favorisant la croissance des plantes telles que le sidérophore, la solubilisation des phosphates, la production de la 1-aminocyclopropane-1carboxylate désaminase, la fixation de l'azote et la production d'acide indole-3-acétique, ainsi que la production de biosurfactants. Le séquençage de l'ARNr 16S de ces souches a révélé qu’elles appartiennent au genre Streptomyces. Ces résultats suggèrent que la souche Streptomyces sp. Hlh1 peut être utile comme agent de bioremédiation en raison de son rôle important dans la dégradation des n-alcanes (C6-C30) et des hydrocarbures aromatiques polycycliques. La capacité de cette souche à coloniser le sol, à concurrencer la microflore native et à éliminer les hydrocarbures pétroliers sont recherchées en évaluant sa performance dans la décontamination des sols stériles et non stériles pollués artificiellement par les hydrocarbures. En plus de la production d’une biomasse importante, révélant une bonne croissance, la souche étudiée a aussi pu éliminer les hydrocarbures pétroliers totaux, les n-alcanes et les hydrocarbures aromatiques contenus dans les échantillons du sol. La laitue s’est révélée un bon bioindicateur pour évaluer la toxicité des métabolites finaux de de bioremédiation. De plus, cette souche s'est avérée être un bon bioinoculant. Par ailleurs, l'efficacité de l'inoculation du maïs par Streptomyces sp. Hlh1 est recherchée à travers un système de phytoremédiation assistée des sols contaminés par du pétrole brut et des hydrocarbures aromatiques polycycliques. Les résultats montrent que l'inoculation des plantes avec l’endophyte testée conduit à une plus forte élimination des contaminants, améliore le développement des plantes et augmente la production des pigments photosynthétiques. L’inoculation des espèces végétales par Streptomyces sp. Hlh1 représente une alternative prometteuse pour éliminer et détoxifier les milieux contaminés. Par conséquent, l'interaction entre les plantes et les bactéries endophytes est un enjeu important à ne pas négliger pour améliorer les stratégies de phytoremédiation.

الهدف من دراستنا هو إثبات فائدة الأكتينوبكتيريا المتواجدة داخل النبات في عملية المعالجة النباتية للتربة الملوثة بالهيدروكربونات البترولية. سبعة عشر سلالة بكتيرية تم عزلها من جذور النباتات التي تنمو في التربة الملوثة بالنفط الخام تم اختبارهاعلى تحمل الهيدروكربونات المتبخرة. من بين هذه الأكتينوبكتيريا المتعايشة داخل النباتات، ستة سلالات قادرة على التكاثر في وجود البترول تم تحليل قدرتها على تفكيك البترول الجزائري الخفيف وإنتاج نواتج الأيض التي تعزز نمو النبات (PGP). أظهرت النتائج أن خمسة سلالات من بين ستة تمكنت من تفكيك البترول بفعالية تصل إلى 98٪ بعد 7 أيام من التحضين. تتميز جميعها بمجموعة واسعة من نواتج الأيض التي تعزز نمو النبات مثل، لاقطات الحديد ،إذابة الفوسفات ،إنتاج 1- أمينوسيكلوبروبان-1- كربوكسيلات ديميناز ،تثبيت النيتروجين، إنتاج حمض 3-الخليك الإندول وأيضا إنتاج جزيئات السطح الحيوية. التحليل الجيني 16S rRNA لهذه السلالات بين أنها تنتمي إلى الجنس Streptomyces. تشير هاته النتائج إلى أن السلالة Streptomyces sp. Hlh1 يمكن أن تكون مفيدة كعامل معالجة بيولوجية بسبب دورها المهم في تفكيك n-الألكانات (30C6-C) والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات .البحث عن قدرة هذه السلالة على استعمار التربة ،التنافس مع البكتيريا الأصلية وإزالة الهيدروكربونات البترولية بتقدير أدائها في إزالة تلوث التربة المعقمة وغير المعقمة والملوثة صناعياً بالهيدروكربونات. بالإضافة إلى إنتاج كتلة حيوية معتبرة مما يكشف عن نمو جيد، السلالة المدروسة قادرة أيضًا على القضاء على الهيدروكربونات البترولية الكلية، الألكانات والهيدروكربونات العطرية الموجودة في عينات التربة. لقد ثبت أن الخس هو مؤشر بيولوجي جيد لتقييم سمية النواتج النهائية للمعالجة البيولوجية. بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن هذه السلالة هي عامل لقاح بيولوجي جيد. علاوة على ذلك، تم البحث عن كفاءة تلقيح الذرة بـ Streptomyes sp. Hlh1 من خلال نظام المعالجة النباتية للتربة الملوثة بالنفط الخام والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات. أظهرت النتائج أن تلقيح النباتات بالبكتيريا المتواجدة داخل النبات يؤدي إلى إزالة أكبر للملوثات، يحسن نمو النبات ويزيد من إنتاج أصباغ التمثيل الضوئي. تلقيح الأصناف النباتية بـ Streptomyces sp. Hlh1 يعد بديلاً واعداً للتخلص وإزالة السموم من الأوساط الملوثة. وبالتالي، فإن التفاعل بين النباتات وبكتيريا النبات الداخلية هو قضية مهمة لا ينبغي إغفالها من أجل تحسين استراتيجيات المعالجة النباتية