گلومالین تولیدی توسط قارچ‏ های آربوسکولار مایکوریزا؛ مولکول کلیدی در تثبیت فلزهای سمی در خاک آلوده

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسنده

استادیار گروه مهندسی علوم خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

زمینه و هدف: در دهه‏های اخیر، آلودگی محیط‏زیست، به‏ویژه خاک به فلزهای سمی در سطح جهانی افزایش چشمگیری داشته است. ورود فلزهای سمی به خاک از منابع مختلف، تهدیدی همیشگی و جدی برای سلامت گیاهان، جانوران و جوامع انسانی است. زیست‏پالایی با به‏کارگیری میکروارگانیسم‏های مفید خاکزی باعث افزایش راندمان پالایش مناطق آلوده به فلز می‏گردد و جایگزین مناسبی برای روش‏های پالایش فیزیکوشیمیایی شناخته‏شده می‏باشد.
روش بررسی: قارچ‏های آربوسکولار مایکوریزا (AM) در اکوسیستم‏های مختلف دنیا از جمله در خاک‏های آلوده به فلزهای سمی حضور دارند. این قارچ‏ها توسط مکانیسم‏های مختلفی فلزهای سمی را در اندام‏های قارچی درون و برون ریشه‏ای غیرپویا کرده و علاوه بر کاهش اثر سمی فلزها بر گیاه میزبان، از ورود آن به زنجیره‏های غذایی بالاتر ممانعت به‏عمل می‏آورند. مقاله حاضر، به نقش گلومالین به‏عنوان مولکول مهم دیواره سلولی اسپور و هیف‏های قارچ AM در خاک‏های آلوده به فلزات سمی پرداخته است.
یافته‏ها: نتایج نشان داد، گلومالین به‏عنوان محصول اختصاصی قارچ‏های AM، در نقش یک پروتئین شوک حرارتی و نیز ترکیب عمده و اصلی در دیواره هیف و اسپورها حضور دارد.
نتیجه‏گیری: گلومالین از طریق کاهش خطر سمیت و قابلیت دسترسی زیستی فلزها برای گیاهان و سایر موجودات، در حفظ و ارتقای سلامت خاک نقش مهم و کلیدی ایفا می‏کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


مقاله مروری

 

 

 

 

 

 

 

 

فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 61، تابستان 1401 صص 19-23

گلومالین تولیدی توسط قارچ‏های آربوسکولار مایکوریزا؛ مولکول کلیدی در تثبیت فلزهای سمی در خاک آلوده

 

الهام ملک زاده[1]

malekzadeh.elham@gmail.com

تاریخ دریافت: 24/01/98                                                                                                                   تاریخ پذیرش: 03/06/98

چکیده

زمینه و هدف: در دهه‏های اخیر، آلودگی محیط‏زیست، به‏ویژه خاک به فلزهای سمی در سطح جهانی افزایش چشمگیری داشته است. ورود فلزهای سمی به خاک از منابع مختلف، تهدیدی همیشگی و جدی برای سلامت گیاهان، جانوران و جوامع انسانی است. زیست‏پالایی با به‏کارگیری میکروارگانیسم‏های مفید خاکزی باعث افزایش راندمان پالایش مناطق آلوده به فلز می‏گردد و جایگزین مناسبی برای روش‏های پالایش فیزیکوشیمیایی شناخته‏شده می‏باشد.

روش بررسی: قارچ‏های آربوسکولار مایکوریزا (AM) در اکوسیستم‏های مختلف دنیا از جمله در خاک‏های آلوده به فلزهای سمی حضور دارند. این قارچ‏ها توسط مکانیسم‏های مختلفی فلزهای سمی را در اندام‏های قارچی درون و برون ریشه‏ای غیرپویا کرده و علاوه بر کاهش اثر سمی فلزها بر گیاه میزبان، از ورود آن به زنجیره‏های غذایی بالاتر ممانعت به‏عمل می‏آورند. مقاله حاضر، به نقش گلومالین به‏عنوان مولکول مهم دیواره سلولی اسپور و هیف‏های قارچ AM در خاک‏های آلوده به فلزات سمی پرداخته است.

یافته‏ها: نتایج نشان داد، گلومالین به‏عنوان محصول اختصاصی قارچ‏های AM، در نقش یک پروتئین شوک حرارتی و نیز ترکیب عمده و اصلی در دیواره هیف و اسپورها حضور دارد.

نتیجه‏گیری: گلومالین از طریق کاهش خطر سمیت و قابلیت دسترسی زیستی فلزها برای گیاهان و سایر موجودات، در حفظ و ارتقای سلامت خاک نقش مهم و کلیدی ایفا می‏کند.

کلیدواژه‏ها: سلامت خاک، زیست‏پالایی، کمپلکس گلومالین- فلز، همزیستی مایکوریزی

Human and Environment, No. 61, Summer 2022, pp.19-23

Glomalin Produced by Arbuscular Mycorrhizal Fungi; A Key Molecule in the Sequestration of Toxic Metals

in the Contaminated Soil

 

Elham Malekzadeh[2]

malekzadeh.elham@gmail.com  

Received: April 13, 2019

  Accepted: August 25, 2019

Abstract

Aim and scope: In the last few decades, contamination of the environment especially the soil by toxic metals has been increased extremely at worldwide. Entrance of toxic metals into the soil from various sources is a constant and serious threat to the health of plants, animals and human societies. Bioremediation by using of the beneficial soil microorganisms improves the remediation efficiency of the metal contaminated areas and is a suitable alternative method for substitution of current physico-chemical strategies.

Methodology: Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi are found in virtually all ecosystems worldwide, including in soil contaminated with toxic metals. AM fungi sequestrate toxic metals at fungal intra- and extracellular structures by different mechanisms, so in addition to reduce their toxic effects on host plant prevent from their entrance in the food chain. This study has been addressed the role of glomalin as an important molecule of the cell wall of AM fungi spores and hyphae in soils contaminated by toxic metals.

Finding: The results showed that glomalin as a specific product of AM fungi, is present in the role of a heat shock protein as well a critical and main component of spores and hyphal cell wall.

Conclusion: Glomalin plays an essential and key role in maintaining and improving the soil health by reducing toxicity and availability of metals for symbiotic partner of AM fungi and other organisms.

Keywords: Soil health, Bioremediation, Glomalin-metal complex, Mycorrhizal symbiosis

 

 

 

مقدمه

 

آلودگی خاک به فلزهای سمی ناشی از فعالیت‏های صنعتی و معدن‏کاوی، توسعه تکنولوژی، کاربرد نامناسب کودهای شیمیایی و لجن‏های فاضلاب در زمین‏های کشاورزی و عدم تجزیه زیستی آن‏ها و تجمع‏پذیری در بدن موجودات زنده، تهدیدی جدی برای محیط‏زیست و سلامت عمومی ایجاد نموده است (1). مواجه با فلزهای سمی سبب اختلال در عملکرد سیستم عصبی، نارسایی ریوی و کلیوی، سمیت کبدی و سرطان‏زایی می‏گردد. این فلزها از طریق کانال‏های انتقال فعال جذب سیستم بدن موجود زنده می‏شوند و در فعالیت‏های آنزیمی و تعادل بار مولکول‏های زیستی[3] نظیر پروتئین‏ها و اسیدهای نوکلئیک اختلال ایجاد می‏کنند (2). بر این اساس فلزهای سمی سرب، کروم، آرسنیک، روی، کادمیوم، مس، جیوه و نیکل در فهرست فراوان‏ترین فلزهای سمی مناطق آلوده قرار دارند (3). بنابراین، یافتن راه‏کارهایی برای پالایش، کنترل و کاهش اثرهای سمی این آلاینده‏های خطرناک ضرورتی انکار نشدنی است. از روش‏های کاهش اثرهای زیانبار فلزهای سمی و جلوگیری از ورود آن‏ها به چرخه تغذیه‏ای از محل خاک، غیرپویایی آن‏ها در خاک و ریشه گیاهان به کمک فناوری زیست‏پالایی گیاه-میکروارگانیسم می‏باشد. این روش، درجا، پایدار، کم‏‏هزینه و دوست‏دار محیط‏زیست بوده، همچنین ویژگی‏های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک در راستای باروری و حاصل‏دهی حفظ می‏گردد (4). در پژوهش‏های متعددی، نقش قارچ‏های آربوسکولار مایکوریزا (AM[4]) در تثبیت فلزهای سمی داخل هیف‏های درون و برون ریشه‏ای و سمیت‏زدایی آن‏ها گزارش شده است (5 و 6). قارچ‏های AM از راه تامین آب و عناصر غذایی به‏ویژه فسفر و عناصر کم‏تحرکی مانند روی و مس به استقرار گیاه در خاک کمک کرده و با سازوکارهای گوناگون، شرکای زیستی خود را از انواع تنش‏های زیستی و غیرزیستی محافظت می‏کنند (7). قارچ‏های AM با اندوزش فلزهای سمی در هیف‏های درون و برون ریشه‏ای می‏توانند سمیت آن‏ها را تعدیل کنند. این سازوکارها شامل تثبیت فلزهای سمی توسط تراوش‏های قارچی در رایزوسفر، رسوب در گرانول‏های پلی‏فسفات، واکوئل‏ها و وزیکول‏ها، جذب سطحی روی دیواره یاخته‏ای اندام‏های قارچی به‏واسطه حضور کیتین، ملانین، گلوکان و مانان  و/یا کی‏لیت کردن در اندام‏های قارچی توسط حضور گلیکوپروتئین گلومالین می‏باشند (7). تثبیت فلزی در ریشه‏های مایکوریزی و اندوزش ترجیحی بیشتر آن‏ها در ساختارهای قارچی هیف‏های درون ریشه‏ای نسبت به یاخته‏های ریشه در پژوهش‏های مکان‏یابی فلزها در ریشه‏های گیاهان مایکوریزی توسط روش‏های اسپکتروسکوپی تأیید شده است (6). گلومالین، گلیکوپروتئین اختصاصی قارچ‏های AM می باشد (8) که برخی پژوهش‏ها نقش آن را بعد از رهاسازی از اندام‏های قارچی در خاک، در غیرپویایی فلزهای سمی گزارش کرده‏اند (9، 10 و 11). اما پژوهش‏های محدودی درباره نقش اصلی گلومالین در گیاه همزیست با قارچ‏های AM در مواجه با فلزهای سمی وجود دارد. با توجه به طول ده تا صد برابری هیف‏های برون ریشه‏ای در مقایسه با طول ریشه گیاه و قابلیت دسترسی به حجم وسیعی از خاک و نیز به‏واسطه حضور گلومالین در اسپور و هیف‏های قارچ AM، هدف این مطالعه بررسی نقش این گلیکوپروتئین در حفاظت از قارچ و گیاه میزبان از غلظت‏های سمی آلاینده‏های فلزی و قابلیت آن در تثبیت فلزهای سمی در میسلیوم‏های قارچی و نقش آن در فرآیند زیست پالایی می‏باشد.

 

روش‏ها

اندازه‏گیری گلومالین

گلومالین معمولا به‏وسیله دو روش پروتئین کل واکنش‏پذیر بردفورد ([5]BRTP) و الایزا ([6]ELISA) اندازه‏گیری می‏شود. در این روش عصاره استخراجی حاوی گلومالین، با معرف رنگی کوماسی برلیانت بلو واکنش می‏دهد و معمولا پس از پنج دقیقه، جذب در طول موج 595 نانومتر با استفاده از اسپکتروفتومتر قرائت می‏گردد. غلظت گلومالین با استفاده از منحنی استاندارد تهیه شده توسط سرم آلبومین گاوی تعیین می‏گردد. سنجش پروتئین کل واکنش‏پذیر بردفورد روش عمومی برای اندازه‏گیری کل پروتئین‏هاست. دقیق‏ترین و اختصاصی‏ترین روش تشخیص و شناسایی گلومالین تاکنون، استفاده از آنتی‏بادی مونوکلونال 32B11 تهیه شده بر علیه اسپورهای خرده شده قارچ Glomus intraradices FL208  (به نام جدید Rhizophagus intraradices FL208) بوده است (8). زیرا علی‏رعم تلاش‏های پژوهشگران، ساختار بیوشیمیایی گلومالین هنوز کاملا شناخته نشده است و گلومالین خالص جهت تهیه مستقیم آنتی‏بادی بر علیه آن، خالص‏سازی نشده است.

جهت استخراج گلومالین کل،  معمولا از بافر قلیایی سیترات سدیم 50 میلی‏مولار (8 pH=) به مدت 60 دقیقه در دمای 121 درجه سانتی‏گراد و طی چند سیکل اتوکلاو استفاده می‏گردد (8 و  12). برای اندازه‏گیری گلومالین در عصاره استخراجی، 50 میکرولیتر از عصاره داخل میکروپلیت‏های U شکل از جنس پلی‏وینیل کلراید ریخته و به مدت یک شب در دمای 35 درجه سانتی‏گراد گرماگذاری می‏شود. در مرحله دوم، از شیر خشک بدون چربی به مدت 15 دقیقه برای بلوکه کردن نواحی فاقد پروتئین در چاهک میکروپلیت استفاده می‏شود. سپس نمونه‏ها با افزودن آنتی‏بادی مونوکلونال 32B11 به مدت یک ساعت گرماگذاری می‏شوند. بعد از اتمام زمان، چاهک‏ها سه بار با بافر شستشو (حاوی بافر PBS[7] و توئین 20)، شسته می‏شوند. در مرحله بعد، برای آشکار کردن آنتی‏بادی مونوکلونال متصل به گلومالین از کونژوگه آنزیمی (آنتی‏بادی ثانویه) ضد آنتی‏بادی اولیه  استفاده می‏شود. بعد از یک ساعت انکوباسیون، و چندین بار شستشو توسط بافر شستشو، از سوبسترای آنزیم متصل به کونژوگه جهت تولید رنگ استفاده می‏شود. شدت رنگ تولیدی (OD) در طول موج مشخص (بر حسب نانومتر) توسط دستگاه میکروپلیت ریدر[8] (الایزا ریدر) قرائت می‏گردد. جهت تعیین غلظت گلومالین از منحنی استاندارد در محدوده غلظت 005/0 تا 04/0 میکروگرم در میلی‏لیتر عصاره استفاده می شود (2 و 8)

اندازه‏گیری فلز سمی تثبیت شده توسط گلومالین

برای این منظور، گلومالین با کاهش pH عصاره استخراجی به محدود 2-5/2 رسوب داده می‏شود. بعد از سانتریفوژ و هماوری گلومالین، بخش رسوبی در هیدروکسید سدیم 1/0 نرمال حل می‏گردد و پس از دیالیز در برابر آب دیونیزه، مجددا سانتریفوژ می‏گردد (13). گلومالین رسوبی با اسید نیتریک غلیظ هضم می‏گردد و مقدار فلز سمی کمپلکس‏شده با آن با استفاده از دستگاه جذب اتمی قرائت می‏گردد (9).

 

نتایج و بحث

نتایج پژوهش‏ها نشان داده است، تولید گلومالین تحت شرایط آلودگی به فلزهای سمی و سایر تنش‏ها افزایش پیدا می‏کند (2 و 14). ملک‏زاده و همکاران (2016) تاثیر غلظت‏های مختلف فلزهای سمی کادمیوم و سرب را در شرایط کشت گلخانه‏ای و درون شیشه‏ای بر مقدار گلومالین تولیدی توسط قارچ مایکوریزی Rhizophagus irregularis بررسی کردند. نتایج آن‏ها نشان داد، مقدار گلومالین تولید شده توسط قارچ AM با افزایش غلظت کادمیوم و سرب در هر دو آزمون گلخانه‏ای و درون شیشه‏ای افزایش یافت (15 و 16). ریلیگ و استینبرگ (2002) گزارش کردند، در شرایط نامساعد قارچ‏های AM ممکن است مقادیر قابل توجهی از کربن مورد نیاز برای رشد میسلیوم‏ها را به تولید گلومالین اختصاص دهند. افزایش تولید گلومالین در میسلیوم‏های قارچی با افزایش غلظت فلزهای سمی می‏تواند بیانگر نقش حفاظتی این پروتئین در برابر اثرهای سمیت فلزی باشد (17). گاکار و ریلیک (2006) در مطالعات اولیه در سطح ژن، باند واکنش‏پذیر با آنتی‏بادی مونوکلونال 32B11 را در کشت درون شیشه‏ای قارچ مایکوریزی Glomus intraradices جداسازی و توالی‏یابی کردند، نتایج بیشترین شباهت توالی اسید آمینه‏ای را به پروتئین‏های شوک حرارتی 60 نشان داد. بنابراین این فرضیه که گلومالین نوعی پروتئین القایی تنش می‏باشد و نقش اولیه و اصلی آن در حفاظت از قارچ و گیاه همزیست در شرایط تنش می‏باشد را تقویت کرد (14). پس نقش گلومالین در پایداری خاکدانه‏ها و بهبود ساختمان خاک و جایگاه آن به‏عنوان منبع ذخیره کربن و نیتروژن دارای اهمیت ثانویه خواهد بود (8 و 18). پروتئین‏های شوک حرارتی به‏واسطه فعالیت چاپرونی از تغییر شکل پروتئین‏های ضروری و مهم مسیرهای متابولیکی حیاتی با افزایش بیان در تنش‏های بیوفیزیکوشیمیایی جلوگیری می کنند (19). همچنین گاکار و ریلیگ (2006) گزارش کردند که محل اصلی بیان گلومالین در میسلیوم‏های قارچ مایکوریزی است (14). پورین و ریلیگ (2008) نیز با ا ستفاده از میکروسکوپی پراش الکترون، موقعیت سلولی گلومالین را در نمونه‏های تیمارشده با آنتی‏بادی مونوکلونال 32B11 مورد بررسی قرار دادند، آن‏ها واکنش‏پذیری با آنتی‏بادی را در دیواره هیف و اسپورها بیشتر از سیتوپلاسم مشاهده کردند. بنابراین، استدلال کردند که گلومالین تولیدی توسط قارچ‏های AM نقش حفاظتی داشته و نقش‏های کارکردی گلومالین در خاک به‏عنوان نقش ثانویه بوده و به‏طور ضمنی روی می‏دهد (20). قابل تصور است که گلومالین سازوکار  حفاظتی در افزایش بردباری و زنده‏مانی گیاهان مایکوریزی در شرایط تنش فلزی باشد، چون که قارچ AM بسیاری از منابع کربن و نیتروژنی خود را به تولید گلومالین اختصاص می دهد (17). به نظر می‏رسد، با توجه به ماهیت پروتئینی گلومالین، در غیرپویایی فلزهای سمی موثر باشد (21). اندوزش فلزهای سمی در دیواره سلولی هیف و اسپورهای قارچ AM با استفاده از طیف‏سنجی پراش انرژی پرتو ایکس
(EDS) متصل به میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)[9] تاییده شده است (22 و 23). گونزالز-چاوز و همکاران (2004)، گلومالین تولیدی توسط قارچ Gigaspora rosea را پس از استخراج در شرایط درون‏شیشه‏ای با محلول حاوی مس تیمار کردند، نتایج نشان داد 28 میلی‏گرم مس به ازای هر میلی‏گرم گلومالین تثبیت شده است (9). نتایج پژوهش ملک زاده و همکاران (2016) نیز نشان داد، کادمیوم و سرب تثبیت شد توسط گلومالین استخراج شده از میسلیوم‏های برون ریشه‏ای و ریشه‏ها در کشت گلدانی و درون‏شیشه‏ای با افزایش غلظت فلزهای سمی افزایش معنی‏داری داشت (15 و 16). پژوهش‏های پیشین نیز گزارش کردند، گلومالین استخراجی از خاک می‏تواند فلزهای سمی نظیر مس، کادمیوم، سرب و روی را غیرپویا کند (9، 10 و 11). بنابراین، گومالین به‏دلیل حضور در دیواره هیف و اسپور قارچ‏های AM، ریشه‏های کلنیزه شده و نیز خاک در تثبیت فلزهای سمی نقش ایفا می‏کند و می‏تواند به‏عنوان مولکول موثر در غیرپویایی و سمیت‏زدایی فلزهای سمی در ریشه گیاهان مایکویرزی باشد.

 

نتیجه‏گیری

به نظر می‏رسد در شرایط خاک آلوده به فلزهای سمی، میلسیوم‏های قارچ AM با جذب فلزها و سکوستره‏سازی آن‏ها در اندام‏های قارچی، به‏ویژه از طریق تشکیل کمپلکس با گلومالین می‏توانند از انتقال آن‏ها به ریشه و اندام‏هوایی بکاهند. همچنین افزایش تولید گلومالین در شرایط تنش فلزی می‏تواند در نقش پروتئین القایی تنش سازو کار محافظت‏کننده گیاه همزیست در برابر آسیب‏های ناشی از آلاینده‏های فلزی باشد. بنابراین، یکی از راه‏کارهای عملی و دوست‏دار محیط‏زیست برای افزایش تثبیت و غیرپویایی فلزهای سمی در خاک‎‏های آلوده به‏کارگیری روش‏هایی است که منجر به تقویت همزیستی AM در گیاهان شود.

 

منابع

  • 1- Guo, H., Luo, S., Chen, L., Xiao, X., Xi, Q., Wei, W,. et al. 2010. Bioremediation of heavy metals by growing hyperaccumulaor endophytic bacterium Bacillus sp. L14. Bioresource Technology, 101(22): 8599-605.
  • 2- Hammer, E. C., and Rillig, M. C., 2011. The Influence of different stresses on glomalin levels in an arbuscular mycorrhizal fungus- salinity increases glomalin content. PLoS One, 6(12): 1-5, 2011.
  • 3- USEPA, 1997. Report: recent Developments for In Situ Treatment of Metals contaminated Soils, U.S. Environmental Protection Agency, Office of Solid Waste and Emergency Response.
  • 4- Soleimani, M., Akbar, S., Hajabbasi, M. A., 2011. Enhancing Phytoremediation Efficiency in Response to Environmetal Pollution Stress. In: Vasanthaiah, H. K. N., Kambiranda, D. M., (Eds.). Plants and Environment. In Tech-Open Access Publisher, pp. 1-14.
  • 5- Sheikh-Assadi, M., Khandan-Mirkohi, A., Alemardan, A., and Moreno-Jiménez, E., 2015. Mycorrhizal Limonium sinuatum (L.) mill. Enhances accumulation of lead and cadmium. International Journal of Phytoremediation, 17 (6): 556–562.
  • 6- Wu, S., Zhang, X., Chen, B., Wu, Z., Li, T., Hu, Y., Sun, Y., and Wang, Y., 2016. Chromium immobilization by extraradical mycelium of arbuscular mycorrhiza contributes to plant chromium tolerance. Environmental and Experimental Botany, 122: 10–18.
  • 7- Ferrol, N., Tamayo, E., and Vargas, P. 2016. The heavy metal paradox in arbuscular mycorrhizas: from mechanisms to biotechnological applications. Journal of Experimental Botany. 67 (22): 6253-6265.
  • 8- Wright, S. F., Franke-Snyder, M., Morton, J. B., and Upadhyaya, A., 1996. Time-course study and partial characterization of a protein on hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi during active colonization of roots. Plant and Soil, 181: 193-203.
  • 9- Gonzalez-Chavez, M. C., Carrillo-Gonzalez, R., Wright, S. F., and Nichols, K. A., 2004. The role of glomalin, a protein produced by arbuscular mycorrhizal fungi, in sequestering potentially toxic elements. Environmental Pollution, 130: 317-323.
  • 10- Cornejo, P., Meier, S., Borie, G., Rillig, M. C., and Borie, F., 2008. Glomalin-related soil protein in a Mediterranean ecosystem affected by a copper smelter and its contribution to Cu and Zn sequestration. Science of the Total Environment, 406: 154-160.
  • 11- Vodnik, D., Grčman, H., Maček, I., van Elteren, J. T., and Kovačevič, M., 2008. The contribution of glomalin-related soil protein to Pb and Zn sequestration in polluted soil. Science of the Total Environment, 392: 130-136, 2008.
  • 12- Rosier, C. L., Hoye, A. T., and Rillig, M. C., 2006.  Glomalin-related soil protein: Assessment of current detection and qualification tools. Soil Biology and Biochemistry, 38: 2205-2211.
  • 13- Nichols, K.A., and Wright, S.F. 2005. Comparison of glomalin and humic acid in eight native United State soils. Soil Science. 170 (12): 985-997.
  • 14- Gadkar, V., and Rillig, M. C., 2006. The arbuscular mycorrhizal fungal protein glomalin is a putative homolog of heat shock protein 60. FEMS Microbiology Letters, 263: 93-101.
  • 15- Malekzadeh, E., Aliasgharzad, N., Majidi, J., Abdolalizadeh, J., Aghebati-Maleki, L., 2016 a. Contribution of glomalin to Pb sequestration by arbuscular mycorrhizal fungus in a sand culture system with clover plant. European Journal of Soil Biology, 74: 45-51.
  • 16- Malekzadeh, E., Aliasgharzad, N., Majidi, J., Aghebati-Maleki, L., Abdolalizadeh, J., 2016 b. Cd-induced production of glomalin by arbuscular mycorrhizal fungus (Rhizophagus irregularis) as estimated by monoclonal antibody assay. Environmental Science and Pollution Research, 23: 20711-20718.
  • 17- Rillig, M. C., and Steinberg, P. D., 2002. Glomalin production by an arbuscular mycorrhizal fungus, a mechanism of habitat modification? Soil Biology and Biochemistry, 34 (9): 1371-1374.
  • 18- Vaidya, G. S., Rillig, M. C., and Wallander, H., 2011. The role of glomalin in soil erosion. Scientific World, 9(9): 82-85.
  • 19- Ferreira, A. S., Totola, M. R., Kasuya, M. C. M., Araujo, E. F., and Borges, A.C., 2005. Small heat shock proteins in the development of thermotolerance in Pisolithu Journal of Thermal Biology, 30 (8): 595–602.
  • 20- Purin, S., and Rillig, M. C., 2008. Immuno-cytolocalization of glomalin in the mycelium of the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus intraradices. Soil Biology and Biochemistry, 40 (4): 1000-1003.
  • 21- Gil-Cardeza, M. L., Ferri, A., Cornejo, P., and Gomez, E., 2014. Distribution of chromium species in a Cr-polluted soil: presence of Cr(III) in glomalin related protein fraction. Science of the Total Environment, 493: 828–833.
  • 22- González-Guerrero, M., Melville, L. H., Ferrol, N., Lott, J .N. A., Azcón-Aguilar, C., and Peterson, R. L., 2008. Ultrastructural localization of heavy metals in the extraradical mycelium and spores of the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus intraradices. Canadian Journal of Microbiology, 54 (2): 103–10.
  • 23- Nayuki, K., Chen, B., Ohtomo, R., and Kuga, , 2014. Cellular imaging of cadmium in resin sections of arbuscular mycorrhizas using synchrotron micro X-ray fluorescence. Microbes and Environments, 29: 60–66.

 

 

 

[1]- استادیار گروه مهندسی علوم خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

[2]- Assistant Professor, Department of Soil Science Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran

[3]- Charge balancing of macromolecules

[4]- Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi

[5]- Bradford reactive total protein

[6]- Enzyme-linked immunosorbent assay

[7]- Phosphate buffered saline

[8]- Micoplate-Reader

[9]- Transmission electron microscope connected to an energy dispersive X-ray spectrometer

  • 1- Guo, H., Luo, S., Chen, L., Xiao, X., Xi, Q., Wei, W,. et al. 2010. Bioremediation of heavy metals by growing hyperaccumulaor endophytic bacterium Bacillus sp. L14. Bioresource Technology, 101(22): 8599-605.
  • 2- Hammer, E. C., and Rillig, M. C., 2011. The Influence of different stresses on glomalin levels in an arbuscular mycorrhizal fungus- salinity increases glomalin content. PLoS One, 6(12): 1-5, 2011.
  • 3- USEPA, 1997. Report: recent Developments for In Situ Treatment of Metals contaminated Soils, U.S. Environmental Protection Agency, Office of Solid Waste and Emergency Response.
  • 4- Soleimani, M., Akbar, S., Hajabbasi, M. A., 2011. Enhancing Phytoremediation Efficiency in Response to Environmetal Pollution Stress. In: Vasanthaiah, H. K. N., Kambiranda, D. M., (Eds.). Plants and Environment. In Tech-Open Access Publisher, pp. 1-14.
  • 5- Sheikh-Assadi, M., Khandan-Mirkohi, A., Alemardan, A., and Moreno-Jiménez, E., 2015. Mycorrhizal Limonium sinuatum (L.) mill. Enhances accumulation of lead and cadmium. International Journal of Phytoremediation, 17 (6): 556–562.
  • 6- Wu, S., Zhang, X., Chen, B., Wu, Z., Li, T., Hu, Y., Sun, Y., and Wang, Y., 2016. Chromium immobilization by extraradical mycelium of arbuscular mycorrhiza contributes to plant chromium tolerance. Environmental and Experimental Botany, 122: 10–18.
  • 7- Ferrol, N., Tamayo, E., and Vargas, P. 2016. The heavy metal paradox in arbuscular mycorrhizas: from mechanisms to biotechnological applications. Journal of Experimental Botany. 67 (22): 6253-6265.
  • 8- Wright, S. F., Franke-Snyder, M., Morton, J. B., and Upadhyaya, A., 1996. Time-course study and partial characterization of a protein on hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi during active colonization of roots. Plant and Soil, 181: 193-203.
  • 9- Gonzalez-Chavez, M. C., Carrillo-Gonzalez, R., Wright, S. F., and Nichols, K. A., 2004. The role of glomalin, a protein produced by arbuscular mycorrhizal fungi, in sequestering potentially toxic elements. Environmental Pollution, 130: 317-323.
  • 10- Cornejo, P., Meier, S., Borie, G., Rillig, M. C., and Borie, F., 2008. Glomalin-related soil protein in a Mediterranean ecosystem affected by a copper smelter and its contribution to Cu and Zn sequestration. Science of the Total Environment, 406: 154-160.
  • 11- Vodnik, D., Grčman, H., Maček, I., van Elteren, J. T., and Kovačevič, M., 2008. The contribution of glomalin-related soil protein to Pb and Zn sequestration in polluted soil. Science of the Total Environment, 392: 130-136, 2008.
  • 12- Rosier, C. L., Hoye, A. T., and Rillig, M. C., 2006.  Glomalin-related soil protein: Assessment of current detection and qualification tools. Soil Biology and Biochemistry, 38: 2205-2211.
  • 13- Nichols, K.A., and Wright, S.F. 2005. Comparison of glomalin and humic acid in eight native United State soils. Soil Science. 170 (12): 985-997.
  • 14- Gadkar, V., and Rillig, M. C., 2006. The arbuscular mycorrhizal fungal protein glomalin is a putative homolog of heat shock protein 60. FEMS Microbiology Letters, 263: 93-101.
  • 15- Malekzadeh, E., Aliasgharzad, N., Majidi, J., Abdolalizadeh, J., Aghebati-Maleki, L., 2016 a. Contribution of glomalin to Pb sequestration by arbuscular mycorrhizal fungus in a sand culture system with clover plant. European Journal of Soil Biology, 74: 45-51.
  • 16- Malekzadeh, E., Aliasgharzad, N., Majidi, J., Aghebati-Maleki, L., Abdolalizadeh, J., 2016 b. Cd-induced production of glomalin by arbuscular mycorrhizal fungus (Rhizophagus irregularis) as estimated by monoclonal antibody assay. Environmental Science and Pollution Research, 23: 20711-20718.
  • 17- Rillig, M. C., and Steinberg, P. D., 2002. Glomalin production by an arbuscular mycorrhizal fungus, a mechanism of habitat modification? Soil Biology and Biochemistry, 34 (9): 1371-1374.
  • 18- Vaidya, G. S., Rillig, M. C., and Wallander, H., 2011. The role of glomalin in soil erosion. Scientific World, 9(9): 82-85.
  • 19- Ferreira, A. S., Totola, M. R., Kasuya, M. C. M., Araujo, E. F., and Borges, A.C., 2005. Small heat shock proteins in the development of thermotolerance in Pisolithu Journal of Thermal Biology, 30 (8): 595–602.
  • 20- Purin, S., and Rillig, M. C., 2008. Immuno-cytolocalization of glomalin in the mycelium of the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus intraradices. Soil Biology and Biochemistry, 40 (4): 1000-1003.
  • 21- Gil-Cardeza, M. L., Ferri, A., Cornejo, P., and Gomez, E., 2014. Distribution of chromium species in a Cr-polluted soil: presence of Cr(III) in glomalin related protein fraction. Science of the Total Environment, 493: 828–833.
  • 22- González-Guerrero, M., Melville, L. H., Ferrol, N., Lott, J .N. A., Azcón-Aguilar, C., and Peterson, R. L., 2008. Ultrastructural localization of heavy metals in the extraradical mycelium and spores of the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus intraradices. Canadian Journal of Microbiology, 54 (2): 103–10.
  • 23- Nayuki, K., Chen, B., Ohtomo, R., and Kuga, , 2014. Cellular imaging of cadmium in resin sections of arbuscular mycorrhizas using synchrotron micro X-ray fluorescence. Microbes and Environments, 29: 60–66.