ISOLATION AND CHARACTERIZATION OF ACTIVE BACTERIA DEGRADING CORONENE, AN OVERLY COMPLEX POLYCYCLIC AROMATIC HYDROCARBON. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF g201908250 MS Thesis Temp Isolation and characterization of active bacteria degrading coronene.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 13 February 2024. Download (1MB)

Arabic Abstract

تشكل الملوثات البترولية مخاوف كبيرة في السنوات الحالية. تعد الهيدروكربونات الأروماتية (PAH) متعددة الحلقات واحدة من أهم هذه الملوثات. عمومًا، الهيدروكربونات الأروماتية متعددة الحلقات عبارة عن هيدروكربونات أروماتية حلقية، تتكون من حلقتين أو أكثر من حلقات البنزين الملتحمة. يعد الكورونين، أحد هذه المركبات الأكثر تعقيدًا، ويمتاز بقدرته العالية على المقاومة؛ لذلك هو من أقل المركبات الحلقية الأروماتية دراسةً. هذه الدراسة تركز على عزل بكتريا لديها القدرة على تحطيم الكورونين من خلال المعالجة الحيوية. تم عزل العزلات البكتيرية، القادرة على تحطيم الكورونين، من التربة عن طريق إثراء اللقاح (inoculum) الموجود فيها. بوجود الكورونين، كمصدر لا بديل عنه للكربون، و10% نسبة ملوحة كلوريد الصوديوم. أدى هذا الإثراء إلى عزل سلالة 10SCRN4D، وقد أشار تسلسل الجين 16S RNA وتحليلات التماثل إلى أن هذه السلالة تنتمي إلى أنواع Halomonas caseinilytica. تم زراعة هذه السلالة على تراكيز مختلفة من مادة الكورونين (5 جزء في المليون، 25 جزء في المليون وكذلك 50 جزء في المليون)، وجرت ظروف الزراعة على درجات حرارة متفاوتة (30 درجة مئوية، 37 درجة مئوية و 50 درجة مئوية)، وإختلاف في درجة الحموضة (3.0 ، 7.0 و 10.0) ، وكذلك تراكيز ملحية متنوعة من كلوريد الصوديوم (0.5 ، 10 ، 20% وزن/حجم)، وعرضت البيانات بالنسبة للوقت الذي تحتاجه البكتريا حتى يتضاعف عددها (dt). تشير النتائج إلى أن الرقم الهيدروجيني 7 ودرجة الحرارة 30 مئوية و التركيز الملحي 0.5% من كلوريد الصوديوم هي ظروف النمو المثلى، حيث يتميز بأقل dt (أي أعلى نمو) يبلغ 8.78 ساعة. كما هو متوقع، أدت الزيادة في تركيز الكورونين إلى زيادة وقت التضاعف، مما يعني الانخفاض في النمو البكتيري (من 11.13 ساعة عند 10 جزء في المليون إلى 15.71 ساعة عند 50 جزء في المليون). تأثير اختلاف الوقت على التحلل الكورونين بواسطة البكتيريا تم رصده كذلك، لمدة 80 يومًا. تم تحطيم أكثر من 45% من الكورونين في اليوم الأربعين بينما تحطم 75% من الكورونين في اليوم الثمانين، مما يدل على أن معدل التحطيم يزداد مع زيادة المدة الزمنية للتجربة. بناءًا على ما تقدم، فإن سلالة 10SCRN4D تعتبر بكتيريا فريدة من نوعها، يمكن أن تنمو بوجود بيئة ملحية أو غيابها. كما يمكن أن تنمو في وجود الكورونين المكون من 7 حلقات ملتحمة مع تحطيمه بنسبة تصل إلى 75% كما هو موضح في هذه الدراسة.

English Abstract

Petroleum pollutants have been a major concern in recent years. Among the most important petroleum pollutants are polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). Generally, PAHs are cyclic aromatic hydrocarbons with fused benzene rings ranging from 2 rings and above. Coronene, one of the most complex PAHs is the least studied probably due to its high recalcitrance. In this study, we focus on isolating bacteria that can actively degrade coronene using bioremediation. A bacterial strain, capable of degrading coronene as the only source of carbon was isolated by enrichment of soil-contained inoculum, in a mineral culture medium, in the presence of coronene as the only source of carbon, and salinity at 10% NaCl. This enrichment led to the isolation of the 10SCRN4D strain, and 16S RNA gene sequencing and homology analyses have indicated that this strain belongs to the Halomonas caseinilytica species. The growth rate of this bacterial strain in the presence of coronene was carried out at varying temperatures (30oC, 37 oC and 50 oC), concentrations (5ppm, 25ppm and 50ppm) and pH (3.0, 7.0 and 10.0), salinity (0.5, 10, 20% w/v of NaCl), and the data presented as doubling time (dt). The results indicate pH 7, 30oC and 0.5 % NaCl is the optimum growth condition, characterized by the lowest dt (thus highest growth) of 8.78 hrs. As expected, an increase in coronene concentration led to an increase in doubling time (decrease in growth), from 11.13hrs at 10ppm to 15.71 hrs at 50 ppm. The effect of time variation on the bacterial degradation of coronene was also investigated for a period of 80 days. More than 45% of coronene was degraded on day 40 while 75% of coronene was degraded on day 80, which attests to the fact that the degradation rate increases with the increased duration of the experiment. Thus, the 10SCRN4D strain is a unique halotolerant halophilic bacterium that can grow and degrade in the presence of 7-ring PAH coronene with up to 75% degradation as demonstrated by our study

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry Environmental Research > Petroleum Research > Environment
Department:	College of Chemicals and Materials > Bioengineering
Committee Advisor:	Nzila, Alexis
Committee Members:	Al-Thukair, Assad and Chanbasha, Basheer
Depositing User:	AJIBOLA OKEYODE (g201908250)
Date Deposited:	16 Feb 2023 05:52
Last Modified:	16 Feb 2023 05:52
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142332