Degree thesis topic: Evaluation of the ligninolytic fungus Trametes versicolor growth on different solid supports for application in bioremediation treatments. (Catalan version)

1. Avaluació del creixement del fong
ligninolític Trametes versicolor
sobre diferents suports sòlids per
a l aplicació en tractaments de
bioremediació
Guillem Llorens Blanch
Directors: Montserrat Sarrà
Eduard Borràs
Carlos Esteban Rodríguez-Rodríguez
Projecte de final de carrera de Ciències Ambientals

2. Sumari
1. Introducció
2. Objectius
3. Materials i Mètodes
4. Resultats i discussió
5. Conclusions

3. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
Bioremediació
• Branca de la biotecnologia desenvolupada a partir de
la decada de 1980. Utilització de microorganismes per a
la degradació de compostos químics
• Tractaments més sostenibles i econòmics que els
processos fisicoquímics
Micoremediació: Utilització de fongs en bioremediació
– Fongs: microorganismes eucariotes constituïts per estructures
anomenades micel·lis
15 de juliol de 2010 2

4. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
• White rot fungi (fongs de podridura blanca)
– Una part dels fongs basidiomicets poden descomposar la fusta de
forma natural
– Els fongs ligninolítics poden despolimeritzar i mineralitzar la
lignina gràcies al seu sistema enzimàtic extracel·lular i inespecífic:
Manganès peroxidasa (MnP) Lignin peroxidasa (LiP) Lacasa (Lac)
– Poden degradar un ampli ventall de compostos orgànics
recalcitrants
• Trametes versicolor: (Coriolus versicolor)
– Basidiomicet sapròfit
– Estudiat en la degradació de: tints tèxtils en aigües residuals,
fàrmacs i disruptors endocrins, PCP’s i en la deslignificació i
decoloració de la cel·lulosa
15 de juliol de 2010 3

5. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
T.versicolor ha estat ampliament estudiat en
tractaments d aigües residuals industrials, en
part degut a
– Les dificultats per colonitzar sòls
– La competència amb els microorganismes
autóctons dels sòls
– Els problemes associats a la monitorització
15 de juliol de 2010 4

6. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
Desenvolupar l’estrategia de colonització d’un
sòl per T.versicolor mitjançant l’addició de
substrats lignocel·lulòsics
Objectius parcials
1. Caracteritzar els substrats lignocel·lulòsics
2. Avaluar la capacitat de colonització dels substrats pel fong
T.versicolor
3. Estimar la capacitat de T.versicolor per colonitzar sòl estèril i no estèril
4. Valorar la capacitat degradativa de T.versicolor en sòl
15 de juliol de 2010 5

7. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
Mètodes Experimentals
Sòl: Substrats estudiats:
• Sòl agrícola de Prades Pinsos (C1, C2 i C3)
• Horitzó A Palla (Pa)
• Tamisat a 5mm Panotxa de blat de moro (Pn)
Pellofes d arròs (Ar)
Serradures (Se)
15 de juliol de 2010 6

8. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
Com monitoritzar el creixement del fong en una matriu
complexa?
• Els metodes tradicionals en medi líquid no serveixen
• Cal utilitzar mètodes indirectes Mesura del CO2
Quantificació de l’ergosterol
Seguiment de l’enzim lacasa
Test ND24
Caracterització dels substrats
15 de juliol de 2010 7

9. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
Mètodes Analítics
Activitat lacasa:
Mesura del CO2: • Mesura: Espectofotometre
Quantificació Ergosterol:
• Cromatògraf de gasos UV-vis Wariishi et al. (1992) • Mesura: HPLC
Degradació Naproxè (ND24):
• Rodríguez-Rodríguez et al. (2010)
• Mesura: HPLC
15 de juliol de 2010 8

10. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
Caracterització dels substrats
Caracterització dels substrats:
• Capacitat de camp
• SAQ: composició elemental
• pHaquos i pHKCl
Caracterització fisicoquímica dels substrats
Capacitat de camp C H N O S C/N
Substrat -1 pHaquos pHKCl
(gH2O·g subs ) (%m) (%m) (%m) (%m) ( % m ) (m/m )
C1 3,13 41,51 5,89 1,03 51,6 < 1% 40,15 5,65 5,66
C2 3,33 40,65 6,10 3,46 49,8 < 1% 11,75 5,35 5,15
C3 3,37 39,93 6,21 2,50 51,4 < 1% 15,98 5,31 5,13
Pn 1,03 45,15 6,48 0,57 47,8 < 1% 79,67 3,99 3,44
Pa 3,66 42,69 5,99 0,83 50,5 < 1% 51,39
Se 2,3 40,80 5,38 0,33 53,5 < 1% 121,32 3,96 3,47
Ar 7,2 46,60 6,11 0,04 47,2 < 1% 1075,32 5,33 4,79
15 de juliol de 2010 9

11. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
Colonització dels substrats
Mesures del CO2
• Ampolles wheaton (160mL)
• 3gPS-1 substrats
• Humitats (%): 20, 40, 60 i 80
• Humitat: 60%
• Subst. Descartats:
– Ar
– Se
15 de juliol de 2010 10

12. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
Colonització dels substrats
Activitat lacasa: Quantificació Ergosterol:
• ~0.5g mostra homogenia
• 3g mostra homogenia
• 60% humitat
• 60% humitat
• Extracció
• Extracció: Lang et al. (1998)
• Ergosterol:
– Màxim per C2 i C3
• Activitat Lacasa:
– C2 un ordre de màgnitud superior
• Subst. Descartats:
– Pn
– Pa
15 de juliol de 2010 11

13. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
Colonització de sòl estèril Colonització de sòls:
3gPS-1(subs.) + 9gPS-1(sòl)
• Ergosterol:
– Màxim per C2 seguit de C3
• Activitat Lacasa:
– Màxims per C2, però inferior a la colonització de substrats
15 de juliol de 2010 12

14. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
Colonització de sòl no estèril Colonització de sòls:
• Ergosterol: 3gPS-1(subs.) + 9gPS-1(sòl)
– Màxims per C2 i C3
– C1 augmenta des dels primer dia
• Activitat Lacasa:
– Màxim per C3
– C2 i C3 un ordre de magnitud superior a la colonització de sòl estèril
15 de juliol de 2010 13

15. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
Degradació Naproxè (ND24):
Test del Naproxè (ND24) • Rodríguez-Rodríguez et al. (2010)
Colonització de sòls (ND24): • 2g mostra homogenia
• 60% humitat
0.5gPS-1(subs.) + 1.5gPS-1(sòl) • Addició de naproxè [0.01mgPS-1]
• Extracció: Soxhlet
• En general, degradació en sòl no estèril inferior
• C1 substrat amb un major percentatge de degradació
15 de juliol de 2010 14

16. Introducció Objectius Materials Resultats Conclusions
i mètodes i discussió
• Els substrats C1, C2 i C3 són els millors pel creixement de T.versicolor
• T.versicolor és capaç de colonitzar sòl estèril i no estèril a partir de
substrats precolonitzats, amb valors de biomassa d’igual magnitud
• La producció de lacasa en condicions no estèrils és major que en
condicions estèrils pels 3 substrats estudiats
• T.versicolor és capaç de degradar el naproxè tant en condicions estèrils
com no
• T.versicolor pot colonitzar el sòl mantenint les seves capacitats
degradatives
15 de juliol de 2010 15

17. Avaluació del creixement del fong
ligninolític Trametes versicolor
sobre diferents suports sòlids per
a l aplicació en tractaments de
bioremediació