I batteri chemiolitotrofi ammonio-ossidanti (AOB) ricoprono un ruolo centrale nel ciclo naturale dell’azoto, trasformando aerobicamente l’azoto ammoniacale in nitrito, ottenendo energia metabolica dalla preliminare ossidazione dell’ammoniaca a idrossilamina. Questo fondamentale passaggio biochimico è catalizzato dall’enzima multisubunità ammonio monoossigenasi (AMO), codificato dai geni amoC, amoA e amoB organizzati nell’operone amo. I trattamenti biologici di depurazione a fanghi attivi rappresentano l’applicazione biotecnologica più importante degli AOB, poiché riducono l’apporto di azoto ammoniacale nel corpo idrico ricettore, preservando l’integrità dell’ecosistema acquatico. Questa ricerca si è posta come obiettivo la caratterizzazione degli effetti del rame sulla struttura e dinamica della comunità AOB nei sistemi biologici ingegnerizzati a biomassa dispersa. Le sperimentazioni sono state condotte su un impianto pilota per i test sul dosaggio in continuo del metallo, e in scala di laboratorio per le prove batch dei dosaggi puntuali. Il gene funzionale amoA è stato individuato all’interno di cellule microbiche intatte mediante amplificazione in situ della sequenza target con primer specifici, e reso visibile in epifluorescenza attraverso ibridazione con una sonda opportunamente marcata. È stato quindi possibile individuare cellule coccoidi amoA+ raggruppate in cluster e presenti al margine dei fiocchi di fango attivo. Inoltre, è stata evidenziata una correlazione positiva tra la concentrazione di rame nella biomassa e la diminuzione delle cellule ibridate positive. I diversi campioni trattati sono stati ulteriormente analizzati mediante PCR-DGGE sul gene amoA . I profili ottenuti sono stati elaborati mediante analisi delle componenti principali (PCA), per meglio comprendere gli effetti del rame sulla composizione e struttura della comunità batterica ammonio-ossidante, e per valutare le evoluzioni delle popolazioni nelle differenti condizioni sperimentali. Si sono dunque evidenziate variazioni e trend caratteristici nelle comunità esposte al metallo tossico con tempi diversi.

Dinamica della comunità ammonio-ossidante tramite PCR in situ del gene funzionale amoA in un sistema di depurazione a fanghi attivi contaminati da rame / F. Villa, P. Principi, E. Zanardini, F. Cappitelli, B. Giussani, C. Sorlini. ((Intervento presentato al convegno Ruolo della microbiologia nei settori agro-alimentare ed ambientale tenutosi a Bologna, Italy nel 2006.

Dinamica della comunità ammonio-ossidante tramite PCR in situ del gene funzionale amoA in un sistema di depurazione a fanghi attivi contaminati da rame

F. Villa
Primo
;
F. Cappitelli;C. Sorlini
Ultimo
2006-07

Abstract

I batteri chemiolitotrofi ammonio-ossidanti (AOB) ricoprono un ruolo centrale nel ciclo naturale dell’azoto, trasformando aerobicamente l’azoto ammoniacale in nitrito, ottenendo energia metabolica dalla preliminare ossidazione dell’ammoniaca a idrossilamina. Questo fondamentale passaggio biochimico è catalizzato dall’enzima multisubunità ammonio monoossigenasi (AMO), codificato dai geni amoC, amoA e amoB organizzati nell’operone amo. I trattamenti biologici di depurazione a fanghi attivi rappresentano l’applicazione biotecnologica più importante degli AOB, poiché riducono l’apporto di azoto ammoniacale nel corpo idrico ricettore, preservando l’integrità dell’ecosistema acquatico. Questa ricerca si è posta come obiettivo la caratterizzazione degli effetti del rame sulla struttura e dinamica della comunità AOB nei sistemi biologici ingegnerizzati a biomassa dispersa. Le sperimentazioni sono state condotte su un impianto pilota per i test sul dosaggio in continuo del metallo, e in scala di laboratorio per le prove batch dei dosaggi puntuali. Il gene funzionale amoA è stato individuato all’interno di cellule microbiche intatte mediante amplificazione in situ della sequenza target con primer specifici, e reso visibile in epifluorescenza attraverso ibridazione con una sonda opportunamente marcata. È stato quindi possibile individuare cellule coccoidi amoA+ raggruppate in cluster e presenti al margine dei fiocchi di fango attivo. Inoltre, è stata evidenziata una correlazione positiva tra la concentrazione di rame nella biomassa e la diminuzione delle cellule ibridate positive. I diversi campioni trattati sono stati ulteriormente analizzati mediante PCR-DGGE sul gene amoA . I profili ottenuti sono stati elaborati mediante analisi delle componenti principali (PCA), per meglio comprendere gli effetti del rame sulla composizione e struttura della comunità batterica ammonio-ossidante, e per valutare le evoluzioni delle popolazioni nelle differenti condizioni sperimentali. Si sono dunque evidenziate variazioni e trend caratteristici nelle comunità esposte al metallo tossico con tempi diversi.
rame ; fango attivo ; amoA ; PCR in situ ; PCA
Settore AGR/16 - Microbiologia Agraria
Dinamica della comunità ammonio-ossidante tramite PCR in situ del gene funzionale amoA in un sistema di depurazione a fanghi attivi contaminati da rame / F. Villa, P. Principi, E. Zanardini, F. Cappitelli, B. Giussani, C. Sorlini. ((Intervento presentato al convegno Ruolo della microbiologia nei settori agro-alimentare ed ambientale tenutosi a Bologna, Italy nel 2006.
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