Producción de sistemas lignocelulolíticos en Trametes y géneros relacionados (grupo Trametes). Posibles aplicaciones en biorremediación

Authors
Castiglia, Valeria Carolina
Publication Year
2016
Language
Spanish
Format
doctoral thesis
Status
Published version
Director/a de tesis
Levin, Laura Noemí
Papinutti, Víctor Leandro
Description
Los hongos causantes de pudrición blanca son los únicos organismos capaces de degradar eficientemente todos los componentes de la madera dado que producen ligninasas, celulasas, hemicelulasas y pectinasas. Debido a la producción de ligninasas, enzimas extracelulares inespecíficas con alto poder oxidativo, son capaces también de degradar un amplio rango de compuestos fenólicos, muchos de ellos importantes contaminantes ambientales. En este trabajo de tesis se realizó un relevamiento de aislamientos provenientes de los alrededores de Buenos Aires, Misiones, Entre Ríos y Santiago del Estero, pertenecientes al grupo Trametes, con el fin de evaluar sus capacidades enzimáticas lignocelulolíticas con miras a aplicaciones en biorremediación. Se seleccionó un aislamiento de Trametes versicolor (BAFC 4272) por su capacidad de degradación de distintos colorantes industriales. Se estudió en este aislamiento la producción de actividades endoglucanasa, endoxilanasa, amilasa total, polimetilgalacturonasa y actividades ligninolíticas (lacasa, manganeso peroxidasa y lignin peroxidasa). Se evaluó el efecto de variaciones en el medio de cultivo sobre la producción de ligninasas. La mayor actividad lacasa (10000 UE L-1) se logró con el agregado de cobre 1 mM. No se registraron actividades significativas de otras ligninasas. T. versicolor fue capaz de decolorar varios tipos de colorantes industriales sin la ayuda de mediadores. El colorante trifenilmetánico verde de malaquita (VM) no afectó el crecimiento e indujo actividad lacasa, promoviendo su propia degradación. Se ensayó el co-cultivo de T. versicolor con otro hongo de pudrición blanca (Ganoderma lucidum) en fermentación en estado sólido (SSF) en un medio a base de aserrín. En los cultivos duales se incrementó la producción de lacasa, reduciéndose el tiempo necesario para lograr la decoloración completa del VM y lográndose una mayor eficiencia en la detoxificación del colorante, con respecto a los monocultivos. Además, se registró un patrón isoenzimático de lacasa diferente. La pérdida de peso de la madera y la degradación de celulosa, hemicelulosa y lignina resultó comparable en monocultivos y cultivos duales pero el índice de selectividad (pérdida de lignina/pérdida de celulosa) de los cultivos duales fue marcadamente mayor. Chips de madera de pino y álamo colonizadas por T. versicolor creciendo en SSF con aserrín de álamo y semillas de avena registraron al cabo de 30 días pérdidas de peso del 10 y el 30%, respectivamente. La adición de cobre al medio de cultivo produjo un aumento de actividad lacasa pero no favoreció la degradación de la madera. En concordancia, el cultivo de T. versicolor en aserrín impregnado con un preservante de maderas a base de cobre produjo un aumento del 35% en la actividad lacasa, aunque no se registró una pérdida de peso seco significativa en la madera. Los resultados obtenidos, en particular los relacionados con degradación de VM por la cepa seleccionada, permiten considerarla como potencialmente útil para biorremediación de efluentes contaminados.
White-rot fungi are the only organisms in nature that can efficiently depolymerize and mineralize all major components of wood, due to their capacity to produce ligninases, cellulases, hemicellulases and pectinases. Their extracellular non-specific ligninolytic enzyme system composed by laccases and high redox peroxidases, allow them to degrade a wide range of phenolic compounds, many of them important environmental pollutants. In this research, strains isolated around Buenos Aires, Misiones, Entre Ríos and Santiago del Estero, belonging to the Trametes group, were examined in order to assess their lignocellulolytic enzymatic capabilities for application in bioremediation. A strain of Trametes versicolor (BAFC 4272) was selected for its ability to degrade different industrial dyes. Production of endoglucanase, endoxylanase, total amylase, polymethylgalacturonase and ligninolytic activities (laccase, manganese peroxidase and lignin peroxidase) was studied in this strain. The effect of variations in the culture medium on ligninolytic production was also evaluated. The highest laccase activity (10000 UL-1) was achieved with the addition of copper 1 mM. No other significant ligninolytic activities were recorded. T. versicolor was able to decolorize various types of industrial dyes without the aid of mediators. The triphenylmethane dye malachite green (VM) did not affect fungal growth and induced laccase activity, promoting its own degradation. Co-cultivation of T. versicolor with another white-rot fungus (Ganoderma lucidum) was tested in solid state fermentation (SSF) in a sawdust-based medium. Cocultivation reduced the time needed to achieve complete decolorization of VM. Moreover, co-cultivation produced a noticeable increase in laccase activity along with a more efficient decolorization and detoxification of VM. A modified isoenzymatic laccase pattern was also observed, showing one isoenzyme that was absent in monocultures. Dual-species treatment did not differ in wood dry weight loss and lignin, cellulose and hemicellulose degradation, compared to monocultures; but the selectivity index (lignin loss/cellulose loss) of dual cultures was markedly higher than the attained by monocultures. Chips of pine and poplar colonized by T. versicolor growing in SSF on a poplar sawdust and oat seeds based medium, registered after 30 days a weight loss of 10 and 30%, respectively. Addition of copper to the culture medium resulted in increased laccase activity but did not favor the degradation of wood. Accordingly, the cultivation of T. versicolor in sawdust impregnated with a copper-based wood preservative produced a 35% increase in laccase activity, but no significant wood dry weight loss was detected. The results obtained, in particular those related to degradation of VM by the selected strain, allow considering this strain as potentially useful for bioremediation of contaminated effluents.
Fil:Castiglia, Valeria Carolina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Subject
TRAMETES
CO-CULTIVO
LACASA
BIORREMEDIACION
COLORANTES
TRAMETES
CO-CULTIVATION
LACCASE
BIORREMEDIATION
DYES
Access level
Open access
License
http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar
Repository
Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Institution
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
OAI Identifier
tesis:tesis_n6024_Castiglia