به منظور جداسازی باکتری های بومی تجزیه کننده نفتالن، نمونه رسوبات آلوده نفتی از خور موسی جمع آوری شدند. بعد از غنی سازی نمونه ها در محیط کشت پایه معدنی، کلنی های باکتریایی با کشت بر محیط کشت جامد جداسازی و خالص سازی شدند. با انجام عملیات غربالگری بر پایه سرعت رشد ایزوله ها و توانایی آن ها در تجزیه نفتالن، سه گونه با توانایی بالا در تجزیه نفتالن با کد های 10mb،30mb و 70mb برای ادامه آزمایشات تجزیه زیستی انتخاب شدند. بررسی های مورفولوژیکی و تست های بیوشیمیایی برای شناسایی این گونه ها نشان داد که ویژگی های آن ها به ترتیب مشابه گونه های سودوموناس پوتیدا، سودوموناس آئروژینوزا و میکروکوکوس لوتئوس می باشد. به منظور بررسی سرعت رشد باکتری ها در حضور نفتالن و رسم منحنی رشد آن ها، جذب نوری محیط کشت حاوی باکتری های مذکور در طول موج 600 نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه گیری شد. طبق منحنی رشد، باکتری ها از سرعت رشد بالایی برخوردار بودند. همچنین میزان تجزیه نفتالن توسط دستگاه کروماتوگرافی مایع با کار آیی بالا(hplc) اندازه گیری شد. داده های به دست آمده نشان داد که 662/0±147/96%، 501/1±485/91%، 123/1±522/89% از نفتالن اولیه(ppm60) به ترتیب توسط 30mb، 10mb و 70mb در طول 120 ساعت انکوباسیون مینرالیزه شده است. پس این طور می توان نتیجه گرفت که تجزیه میکروبی یکی از مسیر های حذف آلاینده های هیدروکربنی نظیر نفتالن، در خور موسی می باشد. در نتیجه باکتری های بومی تجزیه کننده ترکیبات آروماتیک حلقوی در خور موسی نقش مهمی در خود پالایی این منطقه دارند. لذا می توان باکتری های فوق را برای انجام آزمایشات میدانی پیشنهاد کرده و در شرایط آلودگی بالا، از این گونه ها استفاده نمود و در صورت لزوم می توان میزان بیشتری باکتری را به منطقه آلوده تلقیح کرد.

گسترش فعالیتهای صنعتی، ازدیاد جمعیت و دخالت بشر در محیط زیست میزان ورود فاضلابهای صنعتی، شهری و کشاورزی را به اکوسیستم های دریایی افزایش داده است. این فاضلابها حاوی آلاینده هایی از قبیل سموم کشاورزی، ازت، فسفر و فلزات سنگین می باشند. فلزات سنگین به علت پایداری و تجزیه ناپذیر بودن، قابلیت ورود به زنجیره های غذایی و تجمع زیستی در آبزیان از مهمترین آلاینده های دریایی محسوب می شوند. راهکارهای بسیاری جهت حذف فلزات از پسابهای آلوده وجود دارد اما در سالهای اخیر پدیده جذب زیستی و به کارگیری توانایی میکروارگانیسم ها به عنوان یک روش مناسب و بهینه مطرح شده است. در این تحقیق امکان حذف فلزات مس و کادمیوم از اکوسیستم های دریایی با استفاده از روش جذب زیستی توسط باکتری های بومی آبهای دریایی جنوب کشور مورد مطالعه قرار گرفت. باکتری های مورد مطالعه از رسوبات خور موسی واقع در شمال خلیج فارس جداسازی شدند. جهت استخراج باکتری های مقاوم به فلزات مس و کادمیوم از روش رقیق سازی مرحله ای و کشت بر محیط نوترینت آگار حاوی غلظتهای مختلف از هر دو فلز استفاده شد. شناسایی باکتری ها با به کارگیری تستهای بیوشیمیایی و آنالیز توالی 16s rrna انجام گرفت. قابلیت رشد باکتری ها در حضور غلظتهای متفاوت از فلزات مس و کادمیوم با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر مورد بررسی قرار گرفت. نهایتا جذب زیستی فلز مس در غلظت های 50، 100 و 200 میلی گرم بر لیتر و جذب فلز کادمیوم در غلظت های 25، 50 و 100 میلی گرم بر لیتر آزمایش شد. نتایج تحقیق نشان داد که چهار باکتری ochrobactrum tritici strain an4، ochrobactrum anthropi strain yx0703 ، pseudomonas putida strain 1389 و pseudomonas stutzeri strain mzq-jx02 در برابر غلظتهای بالای مس ( 100 میلی گرم بر لیتر ) مقاوم بوده و قادر به رشد می باشند. دو باکتری achromobacter denitrificans strain pq-1 و achromobacter piechaudii strain xjuhx-6 نیز به غلظت 100 میلی گرم بر لیتر کادمیوم مقاوم بودند. نتایج سنجش رشد باکتری ها نشان داد که سویه o. anthropi strain yx0703 دارای بالاترین رشد در محلول های حاوی غلظتهای متفاوت مس می باشد. حداکثر رشد باکتری های مقاوم به کادمیوم متعلق به سویه a. piechaudii strain xjuhx-6 بود.همچنین نتایج نشان داد که با افزایش غلظت فلزات مس و کادمیوم در محیط، میزان رشد باکتری ها کاهش می یابد. داده های حاصل از سنجش جذب زیستی مشخص کرد که بیشترین توانایی در جذب مس در غلظتهای 100 و 200 میلی گرم بر لیتر متعلق به سویه o. anthropi strain yx0703 است. این باکتری در مدت زمان 150 دقیقه، غلظت مس موجود در محلول را از 200 میلی گرم بر لیتر به 1/72 میلی گرم بر لیتر کاهش داد. سویه a. piechaudii strain xjuhx-6 نیز در غلظت 100 میلی گرم بر لیتر، 36/1 ± 47/40 میلی گرم بر لیتر از کادمیوم را جذب کرد. با افزایش غلظت فلزات مس و کادمیوم، افزایش معنی داری در میزان جذب فلزات ( 05/0 > p ) مشاهده شد به گونه ای که بیشترین جذب در غلظتهای 200 میلی گرم بر لیتر مس و 100 میلی گرم بر لیتر کادمیوم صورت گرفت. با توجه به قابلیت باکتری های مورد مطالعه در این تحقیق در جذب زیستی فلزات مس و کادمیوم می توان از آنها به منظور پاکسازی اکوسیستم های دریایی از آلودگی های فلزات سنگین به ویژه فلزات مس و کادمیوم استفاده کرد.

شواهدی وجود دارد که نشان می دهد بین افزایش ابتلا به سرطان و کلر زنی آب آشامیدنی به دلیل تولید ترکیبات تری هالومتان (مانند کلروفرم) در این فرایند، ارتباط مستقیم وجود دارد. انواع خاصی از باکتری های متیلوتروف می توانند این ترکیبات را مصرف کنند. بنابراین حضور این باکتری ها در آب آشامیدنی تصفیه شده احتمال وجود این مواد در آب را مطرح می کند و وجود بیوفیلم ها در سیستم های فرسوده توزیع آب به حضور پایدارتر آن ها کمک می کند. نمونه های مختلفی از آب تصفیه شده شهر، فیلترهای خانگی تصفیه آب و آب رودخانه برای بررسی حضور این باکتری ها و مطالعه تنوع متیلوتروف ها در محیط های آبی مورد ارزیابی قرار گرفتند. با استفاده از روش mpn (most probable number) در محیط پایه حاوی متانول وجود این باکتری ها در آب شهر تایید و تعداد تقریبی آن ها mpn index/l 77/0 تعیین شد. در ادامه 30 باکتری جداسازی شدند که پس از رنگ آمیزی و انجام آزمایش های بیوشیمیایی با غربالگری اولیه 8 باکتری مختلف از میان آن ها انتخاب شدند. برای شناسایی دقیق آن ها از تکثیر و تعیین توالی ژن 16s rdna استفاده شد و با توجه به نتایج جستجوی توالی ها در بانک ژن این باکتری ها شامل یک متیلوتروف اجباری (methylobacillus flagellatus) و هفت متیلوتروف اختیاری (xantomonas campestris ، delftia acidivorans، raoultella ornithinolytica، methylobacterium extorquens، microbacterium oxydans، stenotrophomonas maltophilia و delftia sp.) بودند. از این نتایج برای ترسیم درخت و مشخص نمودن ارتباط فیلوژنتیک آن ها استفاده شد. در مرحله بعد برای غربالگری باکتری های مصرف کننده هالومتان از بین متیلوتروف های جداسازی شده و تایید حضور این باکتری ها در آب به عنوان نشانه ای از وجود هالومتان ها، توانایی آن ها در مصرف ترکیبات کلردار متان (دی کلرومتان و کلروفرم) با استفاده از اندازه گیری مقدار کلر آزاد شده، بررسی کاهش ph محیط به روش رنگ سنجی و سنجش میزان فرمالدئید تولید شده مورد ارزیابی قرار گرفت. از چهار باکتری که توانایی مصرف این ترکیبات را داشتند methylobacterium extorquens با آزاد کردن mg/l 33 کلر از کلروفرم و تولید mm 136/0 فرمالدئید از دی کلرومتان بهترین عملکرد را داشت. پس از تایید حضور باکتری های متیلوتروف در آب، هدف بعدی ارزیابی و انتخاب روشی برای شناسایی سریع باکتری های جداسازی شده بود. به این منظور کارایی ftir به عنوان تکنیکی مطرح برای شناسایی و تفکیک باکتری ها مورد بررسی قرار گرفت. بعد از انجام آزمایشات (حداقل با سه تکرار) برای هر نمونه، آنالیزهای آماری بر روی طیف های ftir با استفاده از نرم افزار spss نتایج نشان داد که این روش علاوه بر سریعتر و کم هزینه تر بودن نسبت به روش تعیین توالی 16s rdna از نظر نتیجه کاملاً با این روش قابل مقایسه است و دندروگرام ترسیم شده با این روش نیز شباهت بسیار زیادی به درخت فیلوژنتیک ترسیم شده با استفاده از توالی ژن 16s rdna داشت. یکی از اهداف اصلی این تحقیق، یافتن روشی برای تشخیص سریع حضور این باکتری ها بود. بررسی های انجام شده در این راستا نشان داد که علی رغم گسترش روزافزون dna بیوسنسورها به عنوان یکی از ابزارهای تشخیصی سریع و قابل اطمینان، گزارشی از ساخت و کاربرد dna بیوسنسور برای باکتری های متیلوتروف وجود ندارد. به همین دلیل بیوسنسوری برای آن ها طراحی و کارایی آن ارزیابی شد. در طراحی این dna بیوسنسور الکتروشیمیایی از ژن cmua (ژن شاخص باکتری های مصرف کننده ترکیبات کلردار متان) به عنوان ژن هدف برای طراحی پروب استفاده شد. مولکول تک رشته ای dna پروب با استفاده از چیتوسان بر روی الکترودی از جنس شیشه پوشیده شده با fto لایه نشانی و تثبیت شد. پس از انجام هیبریداسیون با dna هدف اختصاصی (محصول pcr ژن cmua) و نمونه های شاهد، با استفاده از فروسنیوم هگزا فلوروفسفات به عنوان نشانگر هیبریداسیون و با تکنیک cv و swv تغییرات پیک جریان در الکترودها بررسی شد. در مجموع سیستم طراحی شده عملکرد قابل قبولی در شناسایی باکتری با استفاده از محصول pcr ژن مورد نظر داشت. به دلیل اینکه فاژها به عنوان یکی از ابزارهای تشخیصی (در روش فاژتایپینگ) در شناسایی باکتری ها مورد استفاده قرار می گیرند و از عوامل مهم اکولوژیک در کنترل جمعیت های باکتریایی محسوب می شوند، همچنین با توجه به اینکه گزارش های معدودی در مورد باکتریوفاژهای آلوده کننده باکتری های متیلوتروف وجود دارد، هدف بعدی جداسازی و مطالعه این فاژها بود. برای جداسازی فاژها نمونه های مختلفی از آب و پساب مورد آزمایش قرار گرفت. پس از غنی سازی اولیه، وجود فاژ در نمونه ها با spot test تایید شد و در مراحل بعد با توجه به ویژگی های پلاک ها در مجموع 5 فاژ جداسازی شد و پس از خالص سازی و تهیه تصویر میکروسکوپ الکترونی میزان جذب آن ها تعیین و منحنی رشد یک مرحله ای برای هر کدام ترسیم شد. آنگاه ژنوم فاژها استخراج و الگوی برش آنزیمی هر کدام مشخص و بخشی از ژنوم، پس از کلونینگ تعیین توالی شد. همچنین توالی ژنوم کامل یکی از فاژها نیز مشخص گردید. نتایج نشان داد که از 5 فاژ جداسازی شده 3 فاژ (که میزبان آن ها باکتری raoultella بود) متعلق به خانواده myoviridae بودند و دو فاژ دیگر (که از باکتری microbacterium جداسازی شده بودند) از خانواده siphoviridae بوده که یکی از آن ها پس از تعیین توالی کل ژنوم به عنوان اولین فاژ لیتیک جداسازی شده برای این باکتری گزارش گردید. تعیین گستره میزبانی فاژهای جداسازی شده یا به عبارت دیگر فاژتایپینگ باکتری ها نشان داد که آن ها به جز باکتری های میزبان قادر به آلوده کردن باکتری های دیگر نبودند. بنابراین این فاژها می توانند به عنوان فاژ تیپ تنها برای فاژتایپینگ سویه های میزبان استفاده شوند. علاوه بر این فاژ مربوط به microbacterium به دلیل لیتیک بودن می تواند برای کنترل جمعیت این باکتری مورد استفاده قرار گیرد.

اکتینومیست ها باکتری های گرم مثبت و منابعی غنی از متابولیت های ثانویه با فعالیت های بیولوژیکی گسترده می باشند که می توان از متابولیت ها به عنوان ترکیبات دارویی استفاده کرد. رسوبات دریایی منابع بالقوه ای از اکتینومیست ها و متابولیت های ثانویه هستند. سنتززیستی نانوذرات به عنوان روشی به صرفه از لحاظ اقتصادی وسازگار با محیط زیست شناخته شده است. هدف از این تحقیق جداسازی و شناسایی اکتینومیست های جدید از رسوبات ساحلی بندر دیلم و بررسی تولید متابولیت های ثانویه در این ایزوله ها با استفاده از آنالیزهای بیوشیمیایی، فیلوژنتیکی و آزمون های ضد میکروبی می باشد. تکثیر ژن 16s rdna با استفاده از پرایمرهای f27 و r1492 طی فرایند pcr انجام شد. برای آنالیز توالی های تکثیر شده از نرم افزارژنتیکی chromas و برای رسم درخت فیلوژنی از mega6 استفاده شد. آزمون ضد میکروبی با استفاده از عصاره محیط کشت باکتری ها به دو روش انتشار دیسک و چاهک صورت گرفت. از هفت ایزوله مختلف جداسازی شده براساس توالی های 16s rdna شش ایزوله از جنس استرپتومایسس و یک ایزوله از جنس نوکاریا بودند. نتایج آنالیزهای افتراقی بدین شرح بود: همه ایزوله ها کاتالاز و گرم مثبت، تست mr همه ایزوله ها جز یک ایزوله منفی، به ترتیب دو و سه ایزوله سیمون سیترات و اورنیتین دکربوکسیلاز مثبت بودند. همه ایزوله ها لیزین دکربوکسیلاز، vp، tsi و ایندول منفی، نتایج آزمون sim نشان داد که همه ایزوله ها غیرمتحرک هستند، هیچ یک از ایزوله هاh2s تولید نمی کنند و برخی از ایزوله ها رنگیزه تولید می کنند. در بخش دیگر از این تحقیق فعالیت ضدباکتریایی علیه، bacilos cereus، echershia coli، kelbsilla sp.، proteus vulgaris، salmonella typhi و ضدقارچی علیه،aspergillus flavus ، aspergillus niger، microsporum gypseum،trichophyton mentagrophytes، candida albicans و penicillium sp. ارزیابی شد. نتایج حاصل نشان داد اکثر ایزوله ها علیه b.cereus و s. typhi موثر بوده و نسبت به p. volgaris و .kelbsilla sp، هیچ یک از ایزوله ها اثر مهار رشد نشان ندادند. از طرفی دیگر تمام ایزوله ها علیه قارچ های بیماری زای مورد استفاده اثر مهاری نشان دادند.ایزوله aha5 موثرترین ایزوله بود و بیشترین اثر مهاری علیه قارچ t. mentagrophytes (2/0±21)نشان داد. در بخش دوم از این تحقیق سنتز نانوذرات به روش سنتز سبز با استفاده از عصاره محیط کشت ایزوله aha2 صورت گرفت. در زمانیکه محلول نیترات نقره با عصاره محیط کشت ایزوله مورد نظر تیمار می شد احیای یون های نقره در دمای اتاق صورت می گرفت. آنالیز نانوذرات با استفاده از uv-visible و اسپکتروسکوپی با پتانسیل زتا صورت گرفت. ماکزیمم جذب نانوذرات سنتز شده در محدوده 450-420 مشاهده شد. این نانوذرات فعالیت ضدمیکروبی بالایی علیه باکتری ها و قارچ های بیماری زای مورد استفاده نشان دادند. برای بررسی مکانیسم های درگیر در فعالیت ضدمیکروبی و همچنین میزان سمیت نانوذرات سنتز شده مطالعات بیشتری لازم است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که ایزوله های اکتینومیست جدا شده از رسوبات ساحل دیلم می توانند به عنوان منبع بالقوه ای برای طراحی و تولید عوامل ضدمیکروبی مورد استفاده قرار گیرند.