Interaction between helophytes and endophytic bacteria
Authors: Συρανίδου Ευδοκία 
Published: September 2021

Οι τεχνολογίες φυτοεξυγίανσης είναι φιλικές προς το περιβάλλον εναλλακτικές για την εξυγίανση του εδάφους ή των υδάτων από μέταλλα ή/και οργανικούς ρύπους. Βασίζονται στην εκμετάλλευση των φυτών, των σχετιζόμενων μικροοργανισμών και των αναπτυσσόμενων αλληλεπιδράσεων αυτών των δύο. Με αυτό τον τρόπο, επιτυγχάνεται η απομάκρυνση των ρύπων ή η εξασφάλιση της παρουσίας και βιωσιμότητας των φυτών σε αντίξοα περιβάλλοντα. Οι τεχνητοί υγροβιότοποι είναι συστήματα επεξεργασίας αποβλήτων με χαμηλό κόστος λειτουργίας και αποτελούν μία από τις πρακτικές εκφάνσεις της φυτοεξυγίανσης. Είναι απλοποιημένα συστήματα στα οποία συντελούνται φυσικοχημικές και βιολογικές διεργασίες για τον καθαρισμό του νερού.Στην παρούσα διατριβή, επιχειρήθηκε μία ολοκληρωμένη προσέγγιση του συστήματος του υδρόβιου φυτού Juncus acutus και της σχετιζόμενης με αυτό ενδοφυτικής κοινότητας, για τη μελέτη της ικανότητας αυτού του μετα-οργανισμού να καθαρίζει νερό ρυπασμένο με μέταλλα, δισφαινόλη, σιπροφλοξασίνη και σουλφαμεθοξαζόλη. Αρχικά η ικανότητα του φυτού να επεξεργαστεί νερό ρυπασμένο με δισφαινόλη διασφαλίστηκε πειραματικά και στη συνέχεια η σχετιζόμενη με αυτό ενδοφυτική κοινότητα απομονώθηκε και χαρακτηρίστηκε. Πολλά στελέχη βρέθηκαν ικανά να εκφράζουν ιδιότητες που προάγουν την ανάπτυξη του φυτού και ταυτόχρονα να μπορούν να αντέξουν αυξημένες συγκεντρώσεις μετάλλων (ψευδάργυρο, νικέλιο και κάδμιο). Επίσης, κάποια στελέχη μπορούσαν να ανεκτούν υψηλές συγκεντρώσεις δισφαινόλης ή/και αντιβιοτικών και να τα χρησιμοποιούν ως μοναδική πηγή άνθρακα. Τα ενδοφυτικά βακτήρια που βρέθηκαν να συνδυάζουν την πλειονότητα των επιθυμητών χαρακτηριστικών, επιλέχθηκαν για να χρησιμοποιηθούν σε πείραμα βιοενίσχυσης (bioaugmentation). Σκοπός του πειράματος ήταν να μελετηθεί η πιθανότητα αύξησης της αποδοτικότητας του υδρόβιου φυτού Juncus acutus να επεξεργαστεί νερό ρυπασμένο με μέταλλα και οργανικούς ρύπους σε δύο διαβαθμισμένες συγκεντρώσεις. Τα οφέλη του εμβολιασμού με ένα επιλεγμένο μείγμα ενδοφυτικών βακτηρίων ήταν εμφανή όταν η συγκέντρωση των ρύπων ήταν η υψηλότερη. Συγκεκριμένα, τα φυτά που εμβολιάστηκαν με αυτό το μείγμα βακτηρίων απομάκρυναν το μεγαλύτερο ποσοστό μετάλλων και οργανικών ρύπων από το διάλυμα σε συντομότερο χρόνο, σε σύγκριση με τα φυτά που δεν εμβολιάστηκαν. Ταυτόχρονα, τα εμβολιασμένα φυτά δεν έδειξαν σημάδια σημαντικού οξειδωτικού στρες. Ο εμβολιασμός με το επιλεγμένο μείγμα ενδοφυτικών βακτηρίων ωφέλησε και την εγγενή ικανότητα του φυτού να αποθηκεύει μέταλλα στο εσωτερικό του τόσο σε επίπεδο συγκέντρωσης όσο και στο επίπεδο συνολικής μάζας. Τα αυξημένα επίπεδα ρύπων προκάλεσαν σημαντική αλλαγή της ενδοφυτικής κοινότητας που εδρεύει στη ρίζα, ωστόσο η επίδραση των διαφορετικών προσπαθειών εμβολιασμού δεν επέφερε σημαντικές αλλαγές σε αυτήν. Οι συγκεντρώσεις των μετάλλων μείωσαν επίσης τη βακτηριακή ποικιλότητα αλλά η σύνθεση της κοινότητας της ρίζας των φυτών που εμβολιάστηκαν με το επιλεγμένο μείγμα βακτηρίων δεν επηρεάστηκε. Ακόμη, η κοινότητα των βακτηρίων που απομονώθηκε από τα φύλλα δε μεταβλήθηκε ως απόκριση στα αυξημένα επίπεδα των μετάλλων ή των εμβολιασμένων βακτηρίων.Τα πειραματικά αποτελέσματα συνηγορούν στο ότι η βιοενίσχυση με συγκεκριμένα αυτόχθονα ενδοφυτικά βακτήρια θεωρείται ως μία κατάλληλη στρατηγική για την αντιμετώπιση ρύπανσης από διαφορετικές πηγές και μπορεί να αξιοποιηθεί στους τεχνητούς υγροβιότοπους που καλούνται να επεξεργαστούν παρόμοια λύματα. Η εκμετάλλευση της συνεργιστικής δράσης των φυτών με τα ενδοφυτικά τους βακτήρια δείχνει ικανή να αυξήσει την αποδοτικότητα, την αντοχή και την ευρωστία των εφαρμογών φυτοεξυγίανσης.