Bibliografia
Andreoni V., Colombo M., Colombo A., Vecchio A., Finoli C. (2003) Cadmium and zinc removal by growing cells of Pseudomonas putida strain B14 isolated from a metal-impacted soil. Ann. Microbiol., 53: 135-148.
Anonymous (1999) Health effects of arsenic. In: Arsenic in Drinking Water, pp. 83-149. National Academy Press, Washington, DC.
Bansal N., Sinha I., Virdi S. J (2000) Arsenic and cadmium resistance in environmental isolates of Yersinia enterocolitica and Yersinia intermedia. Can. J. Microbiol., 46: 481-484.
Burd G.I., Dixon D.G., Glick B.R. (1998) A plant growth-promoting bacterium that decreases nickel toxicity in seedlings. Appl. Environ. Microbiol. 64: 3663-3668.
Cavalca L., Dell'Amico E., Andreoni V. (2003) Intrinsic bioremediability of an aromatic hydrocarbon-polluted groundwater: diversity of bacterial population and toluene monoxygenase genes. Appl. Microbiol. Biotechnol., published online 18 nov. 2003.
Dobbelaere S., Croonenborghs A., Thys A., Van de Broek A., Vanderleyden J. (1999) Phytostimulatory effect of Azospirillum brasilense wild type and mutant strains altered in IAA production on wheat. Plant Soil, 212: 155-164.
Gelsomino A., Keijzer-Wolters A., Cacco G., Van Elsas J. (1999) Assessment of bacterial community structure in soil by polymerase chain reaction and denaturing gradient gel electrophoresis. J. Microbiol. Meth., 38:1-15.
Gihring T.M., Banfield J.F. (2001) Arsenite oxidation and arsenate respiration by a new Thermus isolate. FEMS Microbiol. Lett., 204: 335-340.
Glick B.R., Penrose D.M., Li J. (1998) A model for the lowering of plant ethylene concentrations by plant growth-promoting bacteria. J. Theor. Biol., 190: 63-68.
Grichko V.P., Glick B.R. (2001) Amelioration of flooding stress by ACC deaminase-containing plant growth-promoting bacteria. Plant Physiol. Biochem., 39: 11-17.
Holguin G., Glick B.R. (2001) Expession of the ACC deaminase gene from Enterobacter cloacae UW4 in Azospirillum brasilense. Microb. Ecol., 41: 281-288.
Mazzocchi M., Dell'Amico E., Martin M., Allievi L., Andreoni V. (2004) Effect of copper stress on the diversity of culturable bacteria in an ex-vineyard agricultural soil. Proc. 10th Int. Symp. on Microbial Ecology ISME-10 "Microbial Planet: Sub-surface to Space", Cancun (Mexico), August 22-27.
Neff J.M. (1997) Ecotoxicology of arsenic in marine environment. Environ. Toxicol. Chem., 16: 917-927.
Rojas A., Holguin G., Glick B.R., Bashan Y. (2001) Synergism between Phillobacterium sp. (N2-fixer) and Bacillus licheniformis (P-solubilizer), both from a semiarid mangrove rhizosphere. FEMS Microb. Ecol., 35: 181-187.
Salisbury F.B. (1994) The roles of plant hormones. In: Plant-Environment Interactions (R.E. Wikinson Ed.), pp. 39-81. Marcel Dekker, New York, USA.
Tamaki S., Frankenberger W.T. Jr. (1992) Environmental biochemistry of arsenic. Rev. Environ. Contam. Toxicol., 124: 79-110.
Vande Broek A., Lambrecht M., Eggermont K., Vanderleyden J. (1999) Auxins upregulate expression of the indole-3-pyruvate decarboxylase gene in Azospirillum brasilense. J. Bacteriol., 181: 1338-1342.
Weeger W., Lievremont D., Perret M., Lagarde F., Hubert J.-C., Leroy M., Lett M.-C. (1999) Oxidation of arsenite to arsenate by a bacterium isolated from an aquatic environment. Biometals, 12:141-149.
Yadav K.S., Dadarwal K.R. (1997) Phosphate solubilization and mobilization through soil microorganisms. In: Biotechnological Approaches in Soil Microorganisms for Sustainable Crop Production (K.R. Dadarwal Ed.), pp. 293-308. Scientific Publishers, Jodhpur.
Il presente programma di ricerca, coordinato ed integrato con quello di altre U.O., si propone di: 1 ) Individuare tra le popolazioni di batteri metallo-resistenti e non, selezionate nel corso del COFIN 2002, ceppi con caratteristiche di promozione della crescita delle piante (PGP) e con un ceppo modello condurre prove preliminari per la verifica delle potenziali caratteristiche PGP con esperimenti in vaso, utilizzando specie vegetali etilene-sensibili. 2) Analizzare la biodiversità strutturale e funzionale dei batteri presenti in suoli italiani e/o stranieri contaminati da arsenico (arseniato ed arsenito) (studiati per specifici aspetti dalle U.O. di Napoli e Torino). 3) Immobilizzare batteri metallo-resistenti in matrice fibrillare di Ca-poligalatturonato, in collaborazione con la U.O. di SS. Nella prima fase della ricerca (11 mesi), si cercherà tra la popolazione dei batteri metallo-resistenti la presenza di potenziali promotori di crescita delle piante. I ceppi saranno pertanto caratterizzati fenotipicamente per la produzione di siderofori ed acido indoloacetico e per la capacità di degradare l'acido 1-aminociclopropano-1-carbossilico (ACC), diretto precursore dell'etilene nelle piante. Ciascun ceppo sarà fatto crescere nell'appropriato terreno colturale al fine di determinare qualitativamente la produzione dei composti sopra citati. La presenza dell'enzima ACC-deaminasi sarà testata facendo crescere i batteri in terreno minimo contenente ACC come unica fonte di azoto. Successivamente con i batteri deaminasi-positivi verranno allestite colture cellulari da cui ottenere estratti enzimatici grezzi per determinare l'attività ACC-deaminasica (Honma e Shimomura, 1978). Semi di pianta modello (pomodoro/colza/senape/lattuga) verranno batterizzati con sospensioni cellulari a titolo noto di batteri ACC deaminasi-positivi, scelti sulla base di altre caratteristiche PGP. Verranno condotte prove di valutazione dell'allungamento radicale per saggiare l'effetto di diversi ceppi PGP sulla crescita di semi delle piante modello in 0,03M MgSO4 in presenza e in assenza di metallo. Allo scopo si utilizzeranno sistemi "seed pack growth pouches" incubati in camera di crescita in condizioni controllate (luce/ temperatura). Dopo la germinazione dei semi verrà misurata la lunghezza delle radici. Con un ceppo promettente verranno allestite prove per verificare l'effettiva capacità PGP su piante in crescita su suolo in vaso, in presenza ed assenza di metallo, in serra per 20 giorni. Nella seconda fase della ricerca (8 mesi), in collaborazione con le U.O. di TO e di NA, verrà analizzata la popolazione eubatterica di suoli contaminati da As. L'analisi elettroforetica su gel a gradiente denaturante (DGGE) dei geni 16S rDNA amplificati rappresenta un metodo di studio della biodiversità in ambienti complessi. Verranno pertanto condotte analisi DGGE del DNA estratto direttamente dal suolo per lo studio della struttura della comunità batterica. Questo metodo coltura-indipendente sarà affiancato da tecniche colturali per verificare la rilevanza dei batteri in termini di funzionalità dell'ecosistema. Allo scopo verranno allestite colture di arricchimento per la selezione dei batteri arseniato- ed arsenito-resistenti. La composizione di queste colture sarà indagata mediante analisi DGGE della regione ipervariabile V3 del 16S rDNA estratto dalle colture stesse (Gelsomino et al., 1999). I profili elettroforetici delle comunità batteriche arseniato- ed arsenito-resistenti verranno confrontati per rilevare la presenza nella comunità batterica di eventuali ceppi contemporaneamente resistenti alle due specie arsenicali e quindi potenzialmente capaci di operare trasformazioni redox. La diversità dei ceppi As-resistenti verrà studiata attraverso l'analisi dei loro profili RISA (Cavalca et al., 2003) che si otterranno dopo amplificazione PCR degli spaziatori interni (ITS) tra le subunità ribosomiali piccola (16S) e grande (23S); la loro identificazione avverrà infine attraverso il sequenziamento di un frammento superiore a 1000 pb del 16S rDNA. Con un ceppo arsenito/arseniato-resistente, verranno condotte prove per testarne la capacità di ossidare l'arsenito. Cellule del microrganismo saranno inoculate in un terreno colturale contenente As(III), incubate in condizioni aerobiche, ed a tempi successivi aliquote dei brodi colturali verranno analizzate per misurare la crescita e la speciazione dell'As. Parallelamente verranno allestite prove di controllo senza inoculazione batterica. La verifica della capacità riduttiva verrà fatta con le cellule ottenute da crescita aerobica. Le cellule dopo crescita, come sopra descritto, verranno centrifugate, lavate, inoculate in un terreno colturale contenente As(V) ed incubate anaerobicamente. Dopo crescita, le cellule verranno raccolte per centrifugazione, lavate e con esse verranno condotte prove per determinare l'entità della respirazione di As (V) da parte delle cellule; analogamente verranno condotte prove di respirazione in assenza delle cellule. Periodicamente, campioni delle miscele di reazione verranno analizzati per la determinazione di As(V) /As (III) e della crescita batterica. Nella terza fase (5 mesi), in collaborazione con la U.O. di SS si procederà a produrre cellule da immobilizzare in matrice fibrillare di Ca poligalatturonato. Allo scopo, cellule di ceppi modello, scelti sulla base delle caratteristiche di metallo-resistenza, dopo crescita in terreno colturale verranno raccolte per centrifugazione, lavate, risospese in tampone ed immobilizzate in soluzione contenente la matrice organica a diverso contenuto di Cu e contenente micro- e macronutrienti. Le cellule dopo impaccamento in una colonna da laboratorio verranno utilizzate dalla U.O. di Sassari. I risultati attesi sono: 1) Individuare ceppi metallo-resistenti con caratteristiche PGP ed ottenere indicazioni sulla distribuzione dell'associazione tra attività deaminasica di un batterio ed altri caratteri PGP; ottenere indicazioni per un appropriato utilizzo di batteri PGP in funzione di uno specifico obiettivo (coltivazione, rivegetazione, fitorisanamento) . 2) Selezionare ceppi batterici con capacità ox-red per l'arsenico al fine di caratterizzare le popolazioni batteriche coinvolte in tali processi e saggiarne in vitro questa capacità per comprendere il potenziale contributo in processi di mobilizzazione ed immobilizzazione dell'As nei suoli. 3) Valutare la capacità di questi batteri di solubilizzare il Cu quando complessato dalla matrice modello.
