هنگامی که معدنچیان مواد معدنی با ارزش را از زمین استخراج می کنند، سنگ های خرد شده و خاک به نام خود را از خود به جای می گذارند باطله معدن زباله های معدن حاوی فلزات سمی مانند سرب، روی و کادمیوم هستند که به موجودات زنده آسیب می رساند. پس از تکمیل پروژه‌های معدنی، زباله‌های معدنی اغلب در جایی رها می‌شوند که می‌توانند رشد گیاهان و سایر بخش‌های اکوسیستم طبیعی را مختل کنند.
گیاهان به مواد مغذی خاک مانند فسفر برای تبدیل نور خورشید به انرژی حتی در خاک های سالم، گیاهان برای به دست آوردن فسفر به دلیل گیر افتادن در مواد معدنی با مشکل مواجه می شوند. فسفری که قبلاً در آب حل شده و در دسترس گیاهان قرار می گیرد نامیده می شود فسفر موجود فلزات سمی موجود در ضایعات معدنی از جذب فسفر موجود توسط گیاهان با آسیب رساندن به ریشه جلوگیری می کند و رشد گیاهان را دشوار می کند.
دانشمندان دریافته اند که میکروب هایی که در اطراف ریشه گیاهان در منطقه ای به نام زندگی می کنند ریزوسفر، می تواند فسفر موجود را افزایش دهد. این میکروب ها از ژن های خاصی برای تولید مواد شیمیایی استفاده می کنند که مواد معدنی خاک را حل می کند، فرآیندی که به آن معروف است حل شدن فسفر محلول در خاک آزاد می شود و گیاهان می توانند به راحتی آن را از طریق ریشه جذب کنند. با این حال، محققان نمی دانند که چگونه ژن های حل کننده فسفر این میکروب ها در خاک های آلوده به فلز کار می کنند.
برای پاسخ به این سوال، تیمی از دانشمندان چینی خاک ریزوسفر را از 3 نوع گیاهی که در یک معدن متروک رشد می کردند، جمع آوری کردند. آنها DNA میکروب های ریزوسفر را در این خاک ها تجزیه و تحلیل کردند تا ژن های دخیل در چرخه فسفر و تحمل فلز را شناسایی کنند. هدف اصلی آنها این بود که بدانند آیا می توان از روابط گیاه و میکروب برای پاکسازی خاک های آلوده به فلز استفاده کرد یا خیر.
ابتدا، محققان یک معدن مواد معدنی متروکه را در استان گوئیژو در شمال غربی چین شناسایی کردند. ضایعات معدن دارای غلظت سرب حدود 6400 میلی گرم در کیلوگرم (mg/kg) است که بیش از 30 برابر بیشتر از حد مجاز آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده برای خاک 200 میلی گرم بر کیلوگرم سرب است.
این تیم خاک ریزوسفر را از 3 درختچه بومی که در حوضچه باطله معدن رشد می کردند جمع آوری کردند: درمنه آنوا، بودلجا داویدی، و Carex breviculmis. آنها همچنین خاک را از زمین خالی استخر باطله به عنوان کنترل برای مقایسه با نمونه های ریزوسفر جمع آوری کردند. آنها 8 نمونه خاک از هر گونه گیاهی و 8 نمونه شاهد جمع آوری کردند که در مجموع 32 نمونه بود.
محققان هر نمونه خاک را در اسید حل کردند تا غلظت فلز آن را تعیین کنند. آنها از دستگاهی با شعله با دمای بالا برای تبخیر نمونه های محلول استفاده کردند، سپس با استفاده از نور، اتم های فلز موجود در بخار را با استفاده از روشی به نام طیف سنجی جذب اتمی. آنها دریافتند که خاک های ریزوسفر حاوی حدود 3000 تا 7000 میلی گرم بر کیلوگرم سرب، حدود 4000 تا 5000 میلی گرم بر کیلوگرم روی و حدود 30 تا 60 میلی گرم بر کیلوگرم کادمیوم هستند. خاک شاهد غلظت مشابهی داشت.
محققان همچنین فسفر موجود در نمونه های خاک را با مخلوط کردن آنها با بی کربنات سدیم که به نام جوش شیرین نیز شناخته می شود، اندازه گیری کردند. جوش شیرین pH بالایی دارد که از اتصال مجدد فسفر محلول به مواد معدنی خاک جلوگیری می کند. آنها آن را پیدا کردند A. سالانه خاک ریزوسفر حدود 7 میلی گرم بر کیلوگرم فسفر قابل دسترس دارد در حالی که B. davidii و C. breviculmis خاک های ریزوسفر به ترتیب حدود 9 میلی گرم بر کیلوگرم و 7 میلی گرم بر کیلوگرم دارند. تمام این غلظت‌های فسفر بیشتر از غلظت خاک شاهد در حدود 6 میلی‌گرم بر کیلوگرم بود
در نهایت، محققان DNA را از نمونه‌ها استخراج می‌کنند و با استفاده از فرآیندی به نام میکروب‌ها و ژن‌های آنها را شناسایی می‌کنند توالی یابی DNA آنها دریافتند که 65 درصد از ژن های میکروبی برای حل شدن فسفر در خاک های ریزوسفر بیشتر از نمونه های شاهد بود. آنها همچنین دریافتند که خاک هایی با فسفر قابل دسترس بیشتر دارای جوامع میکروبی با ژن های مرتبط با فسفر بیشتری هستند.
این تیم بیشتر یک ژن حل کننده فسفر به نام gcd، و یک ژن برای مقاومت در برابر فلزات سمی، به اصطلاح zntA. آنها مشاهده کردند که این 2 ژن در گروه های باکتریایی بیشترین فراوانی را داشتند سودومونادوتا و اکتینومیستوتا. آنها پیشنهاد می کنند که این گروه های میکروبی احتمالاً در چرخه فسفر و سم زدایی فلزات در ریزوسفر گیاه نقش دارند. را
به طور کلی، تیم دریافت که میکروب‌های ریزوسفر دارای ژن‌های بیشتری برای حل شدن فسفر و تحمل فلز نسبت به میکروب‌های موجود در خاک لخت هستند. بر اساس این یافته‌ها، آنها به این نتیجه رسیدند که میکروب‌های ریزوسفر شرایط خاک را در محیط‌های آلوده بهبود می‌بخشند و پیشنهاد کردند که رشد گیاهان بومی با این میکروب‌ها می‌تواند روشی سازگار با محیط زیست برای احیای خاک‌های آلوده باشد. آنها توصیه کردند که محققان آینده فعالیت ژن را در خاک های آلوده مطالعه کنند تا تعیین کنند چگونه میکروب های ریزوسفر ژن های چرخه فسفر را در این محیط ها تنظیم می کنند.
بررسی ها: 773
