Türkiye Güneydoğu Anadolu Bölgesi'ndeki petrol rezervuarlarında Desulfovibrio sp. bakterisinin floresan in situ hibridizasyon (FISH) yöntemiyle araştırılması
Investigation of Desulfovibrio sp. by fluorescence in situ hybridization (FISH) method in petroleum reservoirs in Turkey South East Anatolia Region
Yazar: SENA SİNAN
Danışman: DOÇ. DR. ESRA İLHAN SUNGUR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Petrol kuyuları = Petroleum wells

Özet:
Petrol rezervuarları bakteri çeşitliliği bakımından mikroorganizma topluluğunun limanı durumundadır. Petrolün çıkartılmasında kullanılan petrol üretim suyunun redoks potansiyelinin düşük olması, rezervuarlarda aerobik bakterilerden çok metanojenler, nitrat, demir ve mangan indirgeyenler ile birlikte sülfat indirgeyen bakteriler (SRB)  gibi anaerobik bakterilerin bulunmasına olanak sağlamaktadır. Özellikle SRB?ler     SO4-2, SO3-2, S2O3-2 gibi kükürt bileşiklerini H2S?e disimilatif bir şekilde indirgeyerek petrol endüstrisinde ciddi sorunlara yol açmaktadırlar. Petrol-su fazından en sık izole edilen SRB cinsi Desulfovibrio?dur.

Desulfovibrio spp., oluşturduğu H2S gazı ile petrolü ekşiterek kalitesizleştirmekte ve petrolün çıkartılması esnasında kullanılan metal ekipmanları mikrobiyolojik korozyona uğratmaktadır. Ayrıca H2S, son derece toksik bir gaz olduğundan dolayı hem çevrede yaşayan insanların hem de çalışanların sağlığını ciddi bir şekilde tehdit etmektedir. 

SRB?lerin doğadaki ve endüstriyel sistemlerdeki çeşitliliklerine ait bilgilerin çoğu hedef genler kullanılarak elde edilmiştir. Moleküler çalışmalarda genellikle daha kesin ve güvenilir sonuçlar elde edebilmek için hedef gen olarak 16S rRNA kullanılmaktadır. FISH yöntemi, 16S rRNA probları kullanılarak farklı ekolojilerde yaşayan mikroorganizmaların hızlı ve güvenilir bir şekilde tespit edilmesini sağlamaktadır. FISH yöntemi, membran filtre ve teflon kaplı kuyucuklu lam kullanılmak üzere iki farklı şekilde gerçekleştirilebilmektedir.

Bu çalışmanın amacı, Güneydoğu Anadolu Bölgesi?ndeki (Batman ve Diyarbakır) 11 farklı petrol kuyusundan alınmış 11 petrol ve 5 atık su örneğinde Desulfovibrio spp. bakterisinin varlığını, dağılımını ve ayrıca toplam bakteri populasyonu içerisindeki yoğunluğunu FISH metodunun her iki yöntemini de kullanarak tespit etmek ve sonuçlar bakımından yöntemler arasında fark olup olmadığını belirlemektir. Tez çalışması kapsamında Desulfovibrio spp. bakterisi için Cy3 floresan boyası ile işaretli SRB-687 probu kullanılırken, toplam bakteri populasyonunun tespiti için ise floresan bir boyama tekniği olan DAPI uygulaması yapılmıştır.

Diyarbakır ve Batman Bölgeleri?ndeki petrol kuyularına ait örnekler içerisinde, membran filtre yönteminden elde edilen sonuçlara göre en fazla toplam bakteri yoğunluğu B5 kuyusunda 65654535 ± 21645659 h/ml olarak saptanmış olup, en düşük bakteri yoğunluğu ise 20616158 ± 12587360 h/ml olarak D7 kuyusunda tespit edilmiştir. Kuyucuklu lam yöntemine göre ise maksimum toplam bakteri yoğunluğu D2 kuyusunda 27689086 ± 4796023 h/ml, minimum bakteri yoğunluğu ise D8 kuyusunda 8880806 ± 3115394 h/ml olarak saptanmıştır.

Diyarbakır ve Batman Bölgeleri?ndeki çalışılan tüm kuyularda Desulfovibrio spp. bakterisi tespit edilmiştir. Membran filtre yöntemine göre Desulfovibrio spp. bakterisi en yoğun 28545450 ± 12765913 h/ml olarak B5 kuyusunda, en az ise 8155842 ± 7629092 h/ml olarak D2, D5 ve D7 kuyularında saptanmıştır. Kuyucuklu lam yöntemine göre ise maksimum Desulfovibrio spp. bakterisi 11744413 ± 5343996 h/ml olarak D4 kuyusunda saptanırken, minimum bakteri sayısı 1903030 ± 932290 h/ml olarak D8 kuyusunda tespit edilmiştir.

Membran filtre yöntemi sonuçlarına göre Diyarbakır Bölgesi?ndeki çalışılan tüm kuyular baz alındığında, toplam bakteri populasyonunun % 38.67?sini Desulfovibrio spp. bakterisi oluşturmaktadır. Batman Bölgesi?nde ise bu oran % 43.18 olarak tespit edilmiştir. Kuyucuklu lam yöntemi sonuçlarına göre ise Diyarbakır Bölgesi?ndeki çalışılan tüm kuyular baz alındığında, Desulfovibrio spp. bakteri yoğunluğunun toplam bakteri populasyonunun % 35.75?ini oluşturduğu görülmektedir. Batman Bölgesi?ne bakıldığında ise bu oranın % 36 olduğu tespit edilmiştir.

Polikarbonat membran filtre kullanılarak uygulanan FISH metodunda saptanan toplam ve Desulfovibrio spp. bakteri sayılarının, teflon kaplı kuyucuklu lam kullanılarak belirlenen bakteri sayılarından anlamlı derecede daha yüksek olduğu belirlenmiştir (p ? 0.05).

Desulfovibrio spp. bakterisinin, Diyarbakır ve Batman Bölgeleri?ndeki çalışılan tüm petrol kuyularında yaygın olarak bulunduğu ve sayılarının da oldukça yüksek olduğu gözlenmiştir. Hem petrolün kalitesinin azalmasını hem de mikrobiyolojik korozyonu önlemek amacı ile bu bakterilerin tespit edildiği rezervuarlarda en kısa sürede gerekli önlemlerin alınması zorunluluğu ortaya çıkmaktadır.

Abstract:
Oil fields harbor subsurface microbial communities that contain a rich diversity of bacteria. Redox potential of production water which is used for oil drilling is low, therefore anaerobic bacteria such as methanogens, nitrate, iron, manganese and sulphate reducing bacteria (SRB) are highly favored over aerobic bacteria in the reservoirs.  Especially, SRB are known as being responsible for various problems at the oil industry while reducing sulfur compounds from SO4-2, SO3-2, S2O3-2 to H2S with dissimilative way. Desulfovibrio is the most frequently isolated genus of SRB from oil-water phase.

Desulfovibrio spp. generates H2S gas which reduced the oil quality while souring the petroleum. It also causes microbiological influenced corrosion of metal equipments used in oil industry while oil drilling. Also, the toxic effect of H2S produced in reservoirs is the result of a serious danger in terms of health and safety of both the workers and people who lives around the oil fields.

The most of the information about the diversity of SRB in nature and industrial systems are obtained via target genes. In molecular studies, 16S rRNA is used as target gene in order to obtain accurate and reliable results. FISH method enables the quick and safe detection of microorganisms living in different ecologies by using 16S rRNA probes. FISH analysis can be carried out in two different ways, such as membrane filter and teflon-coated slide technique.

The aim of this study is to determine the presence and the abundance of Desulfovibrio spp. in 11 oil and 5 waste water samples taken from 11 different oil wells located in the Southeast Anatolia Region (Batman and Diyarbakır) and also to specify bacterial diversity of Desulfovibrio spp. in the total bacterial population in the samples taken from these wells using both method of FISH technique and to determine whether there is any difference between the two methods in terms of results. In this study, probe SRB-687 labeled with Cy3 fluorescent dye was used for Desulfovibrio spp. and DAPI fluorescent staining technique was applied for the determination of total bacterial population.

According to the results of the membrane filter method from oil field samples in Diyarbakır and Batman Regions, the density of total bacteria of B5 well was determined 65654535 ± 21645659 cell/ml as the highest and D7 well was determined 20616158 ± 12587360 cell/ml as the lowest result. According to the teflon-coated slide technique density of total bacteria of D2 well was determined 27689086 ± 4796023 cell/ml as the highest and D8 well was determined 8880806 ± 3115394 cell/ml as the lowest result.

Desulfovibrio spp. was determined from all of the studied oil wells in Diyarbakır and Batman Regions. According to the membrane filter method, Desulfovibrio spp. was detected the highest number in B5 well as 28545450 ± 12765913 cell/ml and the lowest number in D2, D5 and D7 wells as 8155842 ± 7629092 cell/ml. Additionaly, according to the teflon-coated slide technique Desulfovibrio spp. was detected the highest number in D4 well as 11744413 ± 5343996 cell/ml and the lowest number in D8 well as 1903030 ± 932290 cell/ml.

According to the membrane filter method, Desulfovibrio spp. was determined 38.67 % of total bacterial population in terms of all wells in Diyarbakır while the rate was 43.18 % in Batman. However, Desulfovibrio spp. was determined as 35.75 % of total bacterial population in terms of all wells in Diyarbakır while the rate was determined 36 % in Batman by teflon-coated slide technique.

Result of the study in terms of the correlation between two different methods were showed that, the number of bacteria which was obtained by polycarbonate membrane filter was more higher correlated than teflon-coated slide technique results (p ? 0.05).

Desulfovibrio spp. was observed high number and abundant in both Diyarbakır and Batman Regions. These bacteria, which reduce the quality of petroleum and cause for microbiological influenced corrosion, have to be controlled and taken care of it.