پایداری پادزیستی ازتوباکترها، انتروباکترها و سودوموناس‌ها در خاک‌های معدن، چراگاه و کشاورزی پیرامون سه معدن در استان همدان، ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه خاکشناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا همدان

2 استاد گروه علوم خاک دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا همدان

چکیده

فلزهای سنگین می‌توانند سبب افزایش پایداری پادزیستی باکتری‌ها شوند. هدف پژوهش بررسی پایداری پادزیستی باکتری‌های گرم منفی در خاک‌های دارای غلظت بالای فلز سنگین با کاربری معدن، چراگاه و کشاورزی بود. بنابراین 97 جدایه از 3 گروه باکتری‌های گرم منفی غالب در این خاک‌ها، برگزیده و پایداری آنها برابر 7 پادزیست و فلز سنگین به‌روش پخشیدگی و ارزیابی MIC سنجیده شد. طبق داده‌ها 50 درصد ازتوباکترهای خاک‌های کشاورزی و 6/28 درصد جدایه‌ها در چراگاه‌ها به آموکسی‌سیلین، آمپی‌سیلین، ونکومایسین و تتراسایکلین پایداری همزمان داشتند. 5/62 درصد انتروباکتر‌های خاک‌های کشاورزی، 3/33 درصد در چراگاه‌ها و 0/35 درصد در معدن به همین پادزیست‌ها پایدار بودند. 5/87 درصد سودوموناس‌های خاک‌های کشاورزی و همه سودوموناس‌های چراگاه‌ها به این 4 پادزیست‌ پایداری نشان دادند. پایداری به استرپتومایسین و داکسی‌سایکیلین در سه گروه باکتری، بالا بود اما پایداری به جنتامایسین کمترین بود. همه جدایه‌ها به سرب پایدار و به کادمیوم ناپایدار بودند. %100 ازتوباکترهای خاک‌های کشاورزی، بیش از 0/57 درصد ازتوباکترهای چراگاه‌ها و 7/66 درصد ازتوباکترهای خاک‌ معدن‌ها به سرب، جیوه و نیکل پایداری همزمان داشتند. فراوانی انتروباکترهای پایدار به این فلزها در سه کاربری کشاورزی، چراگاه و خاک معدن 8/45، 0/80 و 0/65 درصد بود. همچنین 5/37 و 7/66 درصد سودوموناس‌های خاک‌های کشاورزی و معدن به این فلزها پایدار بودند. پایداری پادزیستی باکتری‌ها می‌تواند به‌دلیل غلظت بالای فلزهای خاک‌ باشد. پایداری پادزیستی باکتری‌ها در همه کاربری‌ها بالا بود اما خاک‌های کشاورزی زیستگاه شایسته‌تری برای افزایش باکتری‌ها هستند و خطر انتقال باکتری‌های پایدار و به‌دنبال آن ژن‌های پایداری از این راه به چرخه غذایی نیز بیشتر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Antibiotic and metal resistance of Azotobacteria, Enterobacteria and Pseudomonads isolated from agricultural, pasture and mining soils in Hamedan, Iran

نویسندگان [English]

  • N. Younessi 1
  • A. S. Safari Sinegani 2
1 PhD Student, Faculty of Agriculture, Department of Soil Science, Bu-Ali Sina University
2 Professor, Faculty of Agriculture, Department of Soil Science, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

Heavy metals may increase antibiotic resistance in bacteria. The aim of this study was to determine antibiotic-resistance of frequent Gram-negative isolates in agricultural, pasture and mine soils. Hence, 97 isolates from soil samples were selected and antibiotic (7 antibiotics) and heavy metal resistance were determined by disc diffusion and MIC methods. Based on the results, 50% of the Azotobactersfrom agricultural soilsand28.57% of those from pastures showed multi-resistant against amoxicillin, ampicillin, vancomycine and tetracycline. 62.5% of Enterobacterstrains from agricultural soils, 33.33% of pastures isolates and 35% of the mining soils isolates showed resistance to these antibiotics.87.5% of the agricultural soil Pseudomonas strains and 100% of pastures isolates showed also resistance to these antibiotics. According to the results, the resistance to streptomycin and doxycycline in three isolates was high, whereas it was the least for gentamicin. All isolates displayed resistance to lead and sensitivity to cadmium. All agricultural soil Azotobacterstrains, 57% of pasture isolates and 66.7% of mining waste isolates were multi-resistant to Pb, Hg and Ni. Abundance of Enterobacters, resistant to these metals from agricultural, pasture and mining waste samples was 45.83, 80 and 65%. 37.50 and 66.7% of Pseudomonas strains from agricultural and mining wastes showed  also resistance to those metals. The high percentage of antibiotic-resistance may be attributed to the heavy metals in soils. Resistance to antibiotics in all soils was high. But, due to the favorable conditions ofagricultural soils, it seems that dangerous antibiotic-resistant bacteria may be spreading much more faster.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antibiotic Resistant bacteria
  • Aminoglycosides
  • Beta lactams
  • Tetracyclines
  • heavy metals
  1. صفری سنجانی، ع.ا.؛ شریفی، ز.؛ صفری سنجانی، م. 1389. روش‌های آزمایشگاهی در میکروبیولوژی. انتشارات دانشگاه بوعلی سینا. 525 صفحه.
  2. Abo-Amer, A. E., M. A. Abu-Gharbia, E.-S. M. Soltan, and W. M. Abd El-Raheem. 2014. Isolation and molecular characterization of heavy metal-resistant Azotobacter chroococcum from agricultural soil and their potential application in bioremediation. Geomicrobiology Journal 31(7): 551-561.
  3. Abou-Shanab, R., P. Van Berkum, and J. Angle. 2007. Heavy metal resistance and genotypic analysis of metal resistance genes in gram-positive and gram-negative bacteria present in Ni-rich serpentine soil and in the rhizosphere of Alyssum murale. Chemosphere 68(2): 360-367.
  4. Akinbowale, O. L., H. Peng, P. Grant, and M. D. Barton. 2007. Antibiotic and heavy metal resistance in motile aeromonads and pseudomonads from rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) farms in Australia. International journal of antimicrobial agents 30(2): 177-182.
  5. Aminov, R. I. 2009. The role of antibiotics and antibiotic resistance in nature. Environmental Microbiology 11(12): 2970-2988.
  6. Ball, A., P. Davey, A. Geddes, I. Farrell, and G. Brookes. 1980. Clavulanic acid and amoxycillin: a clinical, bacteriological, and pharmacological study. The Lancet 315(8169): 620-623.
  7. Baquero, F., C. Alvarez‐Ortega, and J. Martinez. 2009. Ecology and evolution of antibiotic resistance. Environmental Microbiology Reports 1(6): 469-476.
  8. Bauer, A., W. Kirby, J. C. Sherris, and M. Turck. 1966. Antibiotic susceptibility testing by a standardized single disk method. American Journal of Clinical Pathology 45(4): 493-496.
  9. Bjelic, D. Đ., J. B. Marinkovic, B. B. Tintor, S. L. Tancic, A. M. Nastasie, and N. B. Mrkovacki. 2015. Screening of Azotobacter isolates for PGP properties and antifungal activity. Matica Srpska Journal for Natural Sciences 129: 65-72.
  10. Canton, R. 2009. Antibiotic resistance genes from the environment: a perspective through newly identified antibiotic resistance mechanisms in the clinical setting. Clinical microbiology and infection 15(s1): 20-25.
  11. Collins, C. H. 1967. Microbiological methods. Microbiological methods. 2nd Edition.
  12. Datta, N., and Hughes, V.M. 1983. Plasmids of the same Inc groups in Enterobacteria before and after the medical use of antibiotics. Nature 306: 616 - 617.
  13. D’Costa, V. M., E. Griffiths, and G. D. Wright. 2007. Expanding the soil antibiotic resistome: exploring environmental diversity. Current opinion in microbiology 10(5):481-489.
  14. Forsberg, K. J., A. Reyes, B. Wang, E. M. Selleck, M. O. Sommer, and G. Dantas. 2012. The shared antibiotic resistome of soil bacteria and human pathogens. Science 337(6098): 1107-1111.
  15. Helrich, K. 1990. Official methods of Analysis of the AOAC. Volume 2: Association of Official Analytical Chemists Inc, Arlington.
  16. Hölzel, C. S., C. Müller, K. S. Harms, S. Mikolajewski, S. Schäfer, K. Schwaiger, and J. Bauer. 2012. Heavy metals in liquid pig manure in light of bacterial antimicrobial resistance. Environmental Research 113: 21-27.
  17. Ibrahim, I. A. J., and T. A. K. Hameed. 2015. Isolation, Characterization and Antimicrobial Resistance Patterns of Lactose-Fermenter Enterobacteriaceae Isolates from Clinical and Environmental Samples. Open Journal of Medical Microbiology 5(04): 169-176.
  18. Iredell, J., J. Brown, and K. Tagg. 2016. Antibiotic resistance in Enterobacteriaceae: mechanisms and clinical implications. British Medical Journal 352: 1-19.
  19. Jensen, H. 1942. Nitrogen fixation in leguminous plants. II. Is symbiotic nitrogen fixation influenced by Azotobacter. Linnean Society of New South Wales.
  20. Kolpin, D. W., E. T. Furlong, M. T. Meyer, E. M. Thurman, S. D. Zaugg, L. B. Barber, and H. T. Buxton. 2002. Pharmaceuticals, hormones, and other organic wastewater contaminants in US streams, 1999-2000: A national reconnaissance. Environmental Science & Technology 36(6): 1202-1211.
  21. Ma, Y., M. Rajkumar, Y. Luo, and H. Freitas. 2011. Inoculation of endophytic bacteria on host and non-host plants—effects on plant growth and Ni uptake. Journal of Hazardous materials 195: 230-237.
  22. Malik, A., and M. Ahmad. 1994. Incidence of drug and metal resistance in E. coli strains from sewage water and soil. Chemical and Environmental Research 3: 3-11.
  23. Malik, A., and A. Aleem. 2011. Incidence of metal and antibiotic resistance in Pseudomonas spp. from the river water, agricultural soil irrigated with wastewater and groundwater. Environmental Monitoring and Assessment 178(1-4): 293-308.
  24. Moura, A., M. Soares, C. Pereira, N. Leitão, I. Henriques, and A. Correia. 2009. INTEGRALL: a database and search engine for integrons, integrases and gene cassettes. Bioinformatics 25(8): 1096-1098.
  25. Roane, T., and S. Kellogg. 1996. Characterization of bacterial communities in heavy metal contaminated soils. Canadian Journal of Microbiology 42(6): 593-603.
  26. Saier, M., R. Tam, A. Reizer, and J. Reizer. 1994. Two novel families of bacterial membrane proteins concerned with nodulation, cell division and transport. Molecular Microbiology 11(5): 841-847.
  27. Tam, V. H., K.-T. Chang, K. Abdelraouf, C. G. Brioso, M. Ameka, L. A. McCaskey, J. S. Weston, J.-P. Caeiro, and K. W. Garey. 2010. Prevalence, resistance mechanisms, and susceptibility of multidrug-resistant bloodstream isolates of Pseudomonas aeruginosa. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 54(3): 1160-1164.
  28. Upadhyay, S., N. Kumar, and V. Singh. 2013. Antibiotic resistance and pathogen inhibition by Azotobacter isolates. Pantnagar Journal of Research 11(2): 254-256.
  29. van Elsas, J. D., and M. J. Bailey. 2002. The ecology of transfer of mobile genetic elements. FEMS Microbiology Ecology 42(2): 187-197.
  30. Vos, P., G. Garrity, D. Jones, N. R. Krieg, W. Ludwig, F. A. Rainey, K.-H. Schleifer, and W. Whitman. 2011. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology: Volume 3. The Firmicutes. Springer Science & Business Media.
  31. Watanabe, T. 1963. Infective heredity of multiple drug resistance in bacteria. Bacteriological Reviews 27: 87-115.
  32. Wu, N., M. Qiao, B. Zhang, W. D. Cheng, and Y.-G. Zhu. 2010. Abundance and diversity of tetracycline resistance genes in soils adjacent to representative swine feedlots in China. Environmental Science & Technology 44(18): 6933-6939.