การคัดแยกและลักษณะสมบัติของราที่สลายสารพอลิไซคลิกแอโรแมติกไฮโดรคาร์บอน

Abstract

งานวิจัยนี้ได้คัดแยกราที่มีความสามารถสูงในการย่อยสลายสารประกอบกลุ่มพอลิไซคลิกแอโรแมติกไฮโดรคาร์บอน โดยเก็บตัวอย่างราจากแหล่งต่างๆในประเทศไทยและนำมาแยกเชื้อให้บริสุทธิ์ จากตัวอย่างราที่แยกได้ทั้งหมด 153 ไอโซเลต พบว่ามีเพียง 1.3% ที่ได้แสดงความสามารถสูงในการย่อยสลายสารประกอบกลุ่มดังกล่าว จากการพิสูจน์เอกลักษณ์ของราโดยการเปรียบเทียบลำดับนิวคลีโอไทด์ระหว่างบริเวณ ITS1 และ ITS2 พบว่าไอโซเลตที่มีความสามารถสูงสุดในการย่อย PAH ได้หลายชนิดคือ Agrocybe sp. CU-43 รองลงมาได้แก่ Xylaria sp. CU-1 เมื่อทดสอบในอาหารที่มีไนโตรเจนจำกัด พบว่าราทั้ง 2 สายพันธุ์สามารถย่อย PAH ความเข้มข้น 100 มก. ต่อลิตรหลายชนิดได้ดี โดยพบว่า Agrocybe sp. CU-43 และ Xylaria sp. CU-1 สามารถย่อยสลายฟลูออรีนได้ดีที่สุดคือย่อยสลายได้ 100% และ 94.5% ภายใน 6 วัน ตามลำดับ และสามารถย่อยสลายแอนทราซีนได้ 91.2% และ 68.0% ย่อยฟีแนนทรีนได้ 99.2% และ 71.0% ภายใน 21 วัน ย่อยฟลูออแรนทรีนได้ 67.9% และ 24.3% และย่อยไพรีนได้ 81.2% และ 24.3% ภายใน 30 วันตามลำดับ และพบว่า Agrocybe sp. CU-43 สามารถทนต่อฟลูออรีนได้สูงถึง 750 มก. ต่อลิตร สารมัธยันตร์ที่ได้จากการย่อยสลายฟลูออรีนที่สำคัญ ได้แก่ 9-ฟลูออรีนอลซึ่งพบเป็นสารมัธยันตร์หลักและ 9-ฟลูออรีโนน โดยสารมัธยันตร์ทั้ง 2 ชนิด มีความเป็นพิษน้อยกว่าฟลูออรีน และพบว่า 9-ฟลูออรีนอลไม่ใช่สารมัธยันตร์สุดท้ายของกระบวนการย่อยสลายฟลูออรีน Agrocybe sp. CU-43 สามารถผลิตแลคเคสได้สูง ร่วมกับผลิตแมงกานีสเพอร์ออกซิเดสในระหว่างที่มีการย่อยสลายฟลูออรีนเข้มข้น 500 มก. ต่อลิตร โดยมีแอคติวิตีของแลคเคสสูงสุดในสัปดาห์ที่ 3 เท่ากับ 470 หน่วยต่อมล. และแมงกานีสเพอร์ออกซิเดสสูงสุดในสัปดาห์ที่ 4 เท่ากับ 4.34 หน่วยต่อ มล. แต่ไม่พบแอคติวิตีของลิกนินเปอร์ออกซิเดส จากการตรวจสอบการแสดงออกของยีนแลดเคสซึ่งเป็นเอนไซม์หลักที่เกี่ยวข้องกับการสลายฟลูออรีน โดยการออกแบบไพรเมอร์ที่จำเพาะต่อแลคเคสของ Agrocybe sp. CU-43 พบว่าการแสดงออกของยีนแลคเคสสอดคล้องกับแอคติวิตีที่ตรวจพบในระหว่างการย่อยสลายฟลูออรีน นอกจากนี้รา Agrocybe sp. CU-43 ยังมีการเจริญได้ดีในระหว่างการย่อยสลายฟลูออรีนเข้มข้น 500 มก. ต่อลิตรด้วย Agrocybe sp. CU-43 ยังสามารถย่อยสายฟลูออรีนความเข้มข้น 250 ไมโครกรัมต่อดินแห้ง 1 กรัมในแบบจำลองดินได้ ทั้งในภาวะที่ปลอดเชื้อซึ่งย่อยฟลูออรีนได้อย่างสมบูรณ์ และในภาวะที่อยู่ร่วมกับเชื้อท้องถิ่นที่สามารถย่อยฟลูออรีนได้ 98% ในเวลา 4 สัปดาห์ งานวิจัยนี้เป็นงานวิจัยแรกที่ได้รายงานการพบแอคติวิตีและการแสดงออกของแลคเคส ในระหว่างการย่อยสลายฟลูออรีนด้วยราในสกุล Agrocybe และเป็นรายงานแรกที่ได้แสดงลำดับนิวคลีโอไทด์บางส่วนของยีนแลคเคสของราในสกุล Agrocybe รวมทั้งเป็นรายงานแรกที่แสดงว่าราในสกุล Xylaria สามารถย่อยสลายสารประกอบพอลิไซคลิกแอโรมาติกไฮโดรคาร์บอนได้ รา Xylaria sp. CU-1 และ Agrocybe sp. CU-43 ที่คัดแยกได้จากงานวิจัยนี้มีศักยภาพสูง ในการนำไปประยุกต์ใช้เพื่อบำบัดการปนเปื้อนของสารประกอบพอลิไซคลิกแอโรแมติกไฮโดรคาร์บอน ในน้ำและในดินได้ต่อไป