Title

Aislamiento de actinobacterias y hongos de sedimentos profundos del golfo de México y evaluación de su capacidad para biotransformar petróleo crudo pesado y extra-pesado

Isolation of actinobacteria and fungi from deep-sea sediments of the Gulf of Mexico and evaluation of their ability to biotransform heavy and extra-heavy crude oil

Author

LUCIA ROMERO HERNANDEZ

Contributor

MERITXELL RIQUELME PEREZ (Thesis Adviser)

Rafael Vázquez Duhalt (Thesis Adviser)

Access level

Open Access

Summary or description

El petróleo sigue siendo la principal fuente de energía mundial para muchas actividades humanas. Dado que las reservas de petróleo convencional se están agotando rápidamente y las fuentes de energía verde son insuficientes aún para satisfacer las demandas energéticas de la humanidad, las grandes reservas de crudo pesado y extra-pesado se están considerando como una alternativa para obtener energía. Sin embargo, su explotación conlleva el riesgo de derrames accidentales, y siendo sus componentes recalcitrantes a la degradación, pueden persistir en el medio ambiente durante décadas y provocar graves daños ecológicos. La biorremediación es uno de los mejores procesos biotecnológicos para tratar de subsanar los daños al medio ambiente, ya sea por bioaumentación o bioestimulación, en donde se pueden emplear microorganismos nativos de la zona contaminada para degradar el petróleo derramado. En este estudio, se aislaron hongos y actinobacterias de sedimentos marinos de diferentes estaciones de las zonas de Perdido y Coatzacoalcos del golfo de México, con el fin de encontrar cepas capaces de degradar petróleo crudo ligero, pesado o extra-pesado. Las cepas de interés se identificaron por morfología macroscópica, por microscopía de contraste por interferencia diferencial (DIC) y por marcadores moleculares. Se aislaron nueve cepas de actinobacterias: Nocardiopsis sp., Promicromonospora umidemergen, Micromonospora aurantiaca, Streptomyces variabilis, S. marokkonensis, y S. anulatus. También se aislaron cinco cepas de hongos: Alternaria sp., Penicillium sp. 1, Penicillium sp. 2, Stemphylium sp., y Cladosporium halotolerans. Todos los microorganismos aislados se cultivaron en medio mínimo Czapek modificado suplementado con petróleo crudo ligero, pesado y extra-pesado como fuente única de carbono. De las cepas de actinobacterias solamente S. marokkonensis y S. variabilis mostraron crecimiento, aunque muy limitado, con petróleo ligero, por lo que se continuaron los ensayos únicamente con los hongos. Las cepas fúngicas Alternaria sp., Penicillium sp. 1, Penicillium sp. 2, y Stemphylium sp. fueron capaces de degradar petróleo crudo pesado, y solamente Alternaria sp. pudo crecer en petróleo crudo extra-pesado. El crecimiento de Alternaria sp. con petróleo extra-pesado se confirmó por microscopía DIC, microscopía electrónica de barrido (SEM) para verificar y usando como indicador la concentración de proteína intracelular. Además, se llevó a cabo el fraccionamiento del ...

Petroleum remains as the main source of global energy for many human activities. Since conventional oil reserves are quickly depleting and the clean energy sources are still insufficient to supply humanity's energy demands, the large reserves of heavy and extra-heavy crude oil are being considered as an alternative to obtaining fossil energy. However, their extraction represents a risk of accidental spills, and their recalcitrant components may be resistant to degradation, and persist in the environment for decades, causing serious ecological damage. Bioremediation is one of the most viable options to reduce the environmental damage by either bioaugmentation or biostimulation where native microorganisms of the contaminated area can be used to degrade the spilled oil. In this study, fungi and actinobacteria were isolated from marine sediment from different stations in Perdido and Coatzacoalcos areas from the Gulf of Mexico, to assess the ability of the strains to degrade light, heavy or extra-heavy crude oil. The strains were identified by macroscopic morphology, microscopically by Differential interference contrast (DIC) microscopy, and by molecular markers. Nine strains of actinobacteria were isolated and identified: Nocardiopsis sp., Promicromonospora umidemergens, Micromonospora aurantiaca, Streptomyces variabilis, S. marokkonensis, and S. anulatus. Five strains of fungi were also isolated and identified: Alternaria sp., Penicillium sp., Penicillium sp. 2, Stemphylium sp., and Cladosporium halotolerans. All microorganisms were cultured in modified Czapek minimal medium supplemented with light, heavy and extra-heavy crude oil as the sole carbon source. From the Actinobacteria strains, only Streptomyces marokkonensis and S. variabilis showed limited growth with light crude oil; therefore, subsequent assays were performed only with fungi. It was found by DIC microscopy and SEM microscopy, that Alternaria sp., was able to grow with extra-heavy crude oil, and the intracellular protein was also measured. The extra-heavy crude oil degraded by Alternaria sp. was fractionated by the modified SARA method, including abiotic controls. The fractions were analyzed by gas chromatography, and it was found that Alternaria sp. degraded 25.6% of the total oil and, interestingly, the 91.3% of the aromatic fraction. These findings identify Alternaria sp. as a suitable candidate for bioremediation of extra-heavy crude oil.

Publisher

CICESE

Publish date

2021

Publication type

Doctoral thesis

Format

application/pdf

Language

Spanish

Citation suggestion

Romero Hernández, L. 2021. Aislamiento de actinobacterias y hongos de sedimentos profundos del golfo de México y evaluación de su capacidad para biotransformar petróleo crudo pesado y extra-pesado. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 71 pp.

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