میکروارگانیسم های دستکاری شده ژنتیکی برای پاکسازی زیستی و حذف آلاینده‌های خاک در محیط‌های کشاورزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند

2 گروه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه کالینگا، رایپور، هند.

چکیده

هدف: آلودگی محیط زیست و کاهش آن از چالش‌های مهم جهانی است. طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ها، از جمله آفت کش‌ها، هیدروکربن‌ها، فلزات سنگین و رنگ‌ها، عوامل اصلی آلودگی محیطی هستند. حذف این آلاینده‌ها می‌تواند مشکلات قابل توجهی ایجاد کند زیرا چنین تلاش‌هایی اغلب منجر به انتشار بیشتر آلاینده‌ها در محیط آبی می‌شود. بایورمدیاسیون (Bioremediation) یا BR یک فناوری بسیار موثر برای کاهش آلاینده‌های محیطی و بازگرداندن مکان‌های آسیب دیده به شرایط اولیه است. تنها مقدار محدودی از میکروارگانیسم‌های دستکاری شده ژنتیکی قابل کشت (GEM) مورد استفاده قرار گرفته‌اند، در حالی که طیف گسترده‌ای از تنوع میکروبی هنوز نیاز به بررسی دارد.
مواد و روش‌ها: طیف وسیعی از تکنیک‌های BR به طور گسترده برای بهبود تواناییGEM ها در متابولیسم مواد و بازگرداندن تعادل اکولوژیکی با شکستن آلاینده‌های پایدار به کار گرفته شده است. این‌ها شامل کموتاکسی، تحریک زیستی، افزایش زیستی، تشکیل بیوفیلم، استفاده از GEMها و روش‌های پیچیده اومیکس می‌باشد.
نتایج: پیشرفت قابل توجهی در درک چگونگی شکستن و پاکسازی موثر باکتری‌ها از آلودگی‌های محیطی صورت گرفته است. GEM ها با تجزیه موثر مواد زائد از نظر زیست محیطی سالم و تولید محصولات جانبی بی ضرر، به اصلاح محیط‌های آلوده کمک می‌کنند.
نتیجه گیری: درک اثرات خطرناک آلاینده‌های شیمیایی مختلف منجر به افزایش تلاش‌های تحقیقاتی برای توسعه فناوری‌های اصلاحی شده است که می‌توانند به طور موثر این آلاینده‌ها را ریشه کن کنند. BR یک روش ایمن، مقرون به صرفه و پایدار است که فرآیند بیولوژیکی تخریب بیولوژیکی را برای حذف آلاینده‌ها افزایش می‌دهد. بنابراین، برای گسترش دانش جوامع باکتریایی و پاسخ آنها به آلاینده‌های محیطی، داشتن درک عمیق‌تر از ژنتیک مولکولی بسیار مهم است. این امر محققین را قادر می سازد تا قابلیت های تخریب آلاینده‌ها موفق‌ترین گونه‌ها را تقویت کنند. BR فرآیندی است که مسیری را به سمت زمینی پایدارتر و عاری از آلودگی ایجاد می‌کند.
واژه‌های کلیدی: اصلاح محیطی، تخریب آنزیمی، روش بیولوژیکی، سنجش حد نصاب، کریسپر

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Genetically engineered microorganisms for bioremediation and removing soil contaminants in agricultural environments

نویسندگان [English]

  • Nidhi Mishra 1
  • Ghorpade Bipin Shivaji 2
1 Department of CS & IT, Kalinga University, Raipur, India
2 Department of CS & IT, Kalinga University, Raipur, India.
چکیده [English]

Objectives
Environmental contamination and its mitigation are significant global challenges. A wide range of contaminants (CM), including pesticides, hydrocarbons, heavy metals, and dyes, are the primary contributors to environmental contamination. Removal of these contaminants can pose significant problems because such efforts often lead to additional release of contaminants into the aqueous environment. Bioremediation (BR) is a very effective technology for reducing environmental CMs and restoring damaged sites to their original conditions. Only a limited amount of cultivable Genetically Engineered Microorganisms (GEMs) has been used, while a vast array of microbial diversity still needs to be explored.
 
Materials and methods
A range of BR techniques have been extensively employed to improve the ability of GEMs to metabolize substances and restore ecological balance by breaking down persistent CM. These include chemotaxis, bio-stimulation, bioaugmentation, biofilm formation, the application of GEMs, and sophisticated omics methods.
 
Results
There has been significant progress in understanding how bacteria effectively break down and clean up environmental contamination. GEMs aid in the remediation of polluted environments by efficiently decomposing waste materials ecologically soundly and generating harmless by-products.
 
Conclusions
The understanding of the dangerous effects of various chemical CMs has led to an increase in research efforts to develop remediation technologies that can effectively eradicate these CMs. BR is a safe, cost-effective, and sustainable procedure that enhances the biological process of biological degradation to eliminate CMs. Thus, to expand the knowledge of the communities of bacteria and their response to environmental CMs, it is crucial to have a deeper comprehension of molecular genetics. This will enable the researchers to boost the CM degradation capabilities of the most successful species. BR is a process that creates a route towards a more sustainable and pollution-free earth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biological Method
  • CRISPR
  • Environmental Remediation
  • Enzymatic Degradation
  • Quorum sensing

مراجع

Bharti R, Sharma R (2022) Effect of heavy metals: An overview. Mater Today Commun: Proceedings 51, 880-885.
Bobir AO, Askariy M, Otabek YY, Nodir RK et al. (2024) Utilizing Deep Learning and the Internet of Things to Monitor the Health of Aquatic Ecosystems to Conserve Biodiversity. NESciences 9(1), 72-83.
Dang P, Li C (2021) A mini-review of phytomining. Int J Environ Sci Technol 1-14.
Dessy A, Ratna D, Leni S, Yadi Heryadi D et al. (2023) Using Distance Measure to Perform Optimal Mapping with the K-Medoids Method on Medicinal Plants, Aromatics, and Spices Export. JoWUA 14(3), 103-111.
Gladkov EA, Gladkova OV (2021) Plants and maximum permissible concentrations of heavy metals in soil. Arch Tech Sci 25(1), 77-82.
Hamza Rafeeq, Nadia Afsheen, Sadia Rafique, Arooj Arshad et al. (2023) Genetically engineered microorganisms for environmental remediation, Chemosphere 310, e136751,
Hanlon P, Sewalt V (2021) GEMs: genetically engineered microorganisms and the regulatory oversight of their uses in modern food production. Crit Rev Food Sci Nutr 61(6), 959-970.
Kafle A, Timilsina A, Gautam A, Adhikari K et al. (2022) Phytoremediation: Mechanisms, plant selection and enhancement by natural and synthetic agents. Environ Adv 8, e100203.
Khatun J, Intekhab A, Dhak D (2022) Effect of uncontrolled fertilization and heavy metal toxicity associated with arsenic (As), lead (Pb) and cadmium (Cd), and possible remediation. Toxicol 477, e153274.
Kumar M, Seth A, Singh AK, Rajput MS et al. (2021) Remediation strategies for heavy metals contaminated ecosystem: A review. Environ Sustain 12, e100155.
Lin H, Wang Z, Liu C, Dong Y (2022) Technologies for removing heavy metal from contaminated soils on farmland: A review. Chemosphere 305, e135457.
Mohammadabadi M, Kheyrodin H, Afanasenko V, et al. (2024) The role of artificial intelligence in genomics. Agric Biotechnol J 16 (2), 195-279.
Patel AK, Singhania RR, Albarico FPJB, Pandey A et al. (2022) Organic wastes bioremediation and its changing prospects. Sci Total Environ 824, e153889.
Pržulj N, Tunguz V (2022) Significance of Harvest Residues in Sustainable Management of Arable Land I. Decomposition of Harvest Residues. Arch Tech Sci 1(26), 61-70.
Rafeeq H, Afsheen N, Rafique S, Arshad A, et al. (2023) Genetically engineered microorganisms for environmental remediation. Chemosphere 310, e136751.
Stuhr NL, Curran SP (2020) Bacterial diets differentially alter lifespan and health span trajectories in C. elegans. Commun. Biol 3(1), e653.
Surendar A, Saravanakumar Veerappan, Sindhu S, Arvinth N (2024) A Bibliometric Study of Publication- Citations in a Range of Journal Articles. Indian Journal of Information Sources and Services 14(2), 97–103.
Veerasamy K, Fredrik ET (2023) Intelligent Farming based on Uncertainty Expert System with Butterfly Optimization Algorithm for Crop Recommendation. Infinite Study. J Internet Serv Inf Secur  13(4), 158-169.
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 16، شماره 3
مهر 1403
صفحه 155-170

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار