Characterization of microbial populations in a wastewater treatment plant focusing on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Aspectos moleculares del desarrollo de biofilms, la colonización de la planta y la emisión de compuestos orgánicos volátiles en bacterias rizosféricas. Molecular aspects of biofilm development, plant colonization and microbial volatile organic emission in rhizospheric bacteria.

Las bacterias que habitan la rizosfera y que poseen la capacidad de provocar un efecto positivo sobre las plantas son denominadas en su conjunto como Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal (PGPR). Estas bacterias han desarrollado diferentes estrategias para adaptarse a diversas condiciones ambientales. La capacidad para responder a variaciones en la disponibilidad nutricional permite la persistencia de la bacteria en el suelo y mejora sus posibilidades para colonizar la planta hospedadora. En la naturaleza, a menudo las bacterias se encuentran en estructuras de comunidades de microorganismos interconectados denominados biofilms, con un estilo de vida diferente al de la vida en forma planctónica. La formación del biofilm podría representar una estrategia de supervivencia de la rizobacteria a condiciones adversas del suelo. Por Microscopía Confocal de Barrido Láser (CLSM), hemos observado que Rhizobium leguminosarum desarrolla un biofilm característico sobre una superficie abiótica. Hemos identificado algunos de los factores genéticos que influyen en su formación. El presente proyecto propone avanzar en el conocimiento de los factores ambientales y genéticos que influyen sobre la capacidad de las rizobacterias para formar biofilms y su impacto en la interacción con las plantas. A través de enfoques genéticos (mutacionales y de expresión génica) y análisis por CLSM nos proponemos acercarnos a un modelo de los factores de superficie, extracelulares y regulatorios propios de la bacteria que influyen en las propiedades de adhesión y la formación de biofilms. Por último, se intentará correlacionar la emisión de compuestos orgánicos volátiles por las bacterias rizosféricas con ciertos aspectos de la promoción del crecimiento de las plantas.

Búsqueda de nuevos extractos y compuestos obtenidos a partir de plantas del centro de Argentina con acción inhibidora de enzimas asociadas a patologías y a la supervivencia de organismos perjudiciales. Search for new extracts and compounds obtained from plants of central Argentina with inhibitoryactivity on enzymes associated with diseases and survival of harmful organisms.

La inhibición en la actividad de ciertas enzimas esenciales puede generar disturbios en la fisiología de algunos organismos como insectos, plantas y microorganismos y en muchos casos puede conducir a su muerte. Por otro lado, la inhibición de estas proteínas logra modificar factores implicados en la manifestación de determinadas enfermedades. Entre las enzimas que muestran estas características podemos mencionar a tirosinasa, p-hidroxifenilpiruvato dioxigenasa (HPPD) y acetilcolinesterasa (AChE). Debido a la necesidad de nuevas drogas con acción inhibidora de las mencionadas enzimas,los investigadores están explorando el mundo vegetal con el fin de obtenerlas,ya que se ha comprobado que las plantas son capaces de sintetizar esta clase de moléculas. Plantas nativas de nuestra región presentan esta propiedad. Continuando con la búsqueda de compuestos bioactivos obtenidos de plantas, se propone en este proyecto obtener nuevos agentes naturales altamente efectivos en inhibir las nombradas enzimas a partir de 100 plantas nativas de la región central de Argentina. Los compuestos aislados pueden ser utilizados directamente o servir como modelo para la síntesis de análogos. En primer lugar se determinará la efectividad de los extractos obtenidos a partir de las plantas seleccionadas como inhibidores de HPPD (utilizando el método del enol-borato) con el fin de seleccionar el más potente. A partir de este extracto y de aquellos seleccionados como más potentes en inhibir tirosinasa y AChE se aislarán, mediante aislamiento bioguiado, e identificarán el/los compuesto/s responsables. Este proceso será llevado a cabo por técnicas cromatográficas y espectroscópicas y el seguimiento de actividad se realizará mediante el método de enol-borato, dopacromo y Ellman para HPPD, tirosinasa y AChE,respectivamente. Posterior a determinar el nivel de actividad (IC50) de cada compuesto aislado se estudiará el posible efecto sinergista que pudieran ejercer al combinarlos entre ellos (si más de un compuesto es aislado de una planta) y con compuestos comerciales. Si los resultados muestran que los extractos ensayados y los metabolitos activos presentes en ellos exhiben alta efectividad en inhibir las enzimas, ellos pueden surgir como agentes terapéuticos eficaces para el tratamiento de ciertas enfermedades que las involucran y de esta manera mejorar la calidad de vida de los pacientes afectados. Estos productos pueden dar lugar a las compañías farmaceúticas a producir drogas no convencionales como nuevas alternativas medicinales. Por otro lado estas sustancias pueden derivar en novedosos herbicidas, antimicrobianos o insecticidas.Dado que todas las plantas propuestas crecen fácilmente en Argentina, la producción de estos medicamentos significaría nuevas fuentes laborales para nuestro país. El hecho de poder obtener y posteriormente utilizar estos productos aumenta en forma sustancial el aprovechamiento que podemos darle a nuestra rica flora nativa.

Lectures on plant physiology. Authorized English translation by R.J. Harvey Gibson.

suppl.

Development of a rehabilitation system for the red mud waste generated at the Aughinish Alumina Bayer Plant

Aughinish Alumina Limited (AAL) have an obligation by terms of their Integrated Pollution Control Licence (IPCL) and Planning Permission to establish vegetation on the red mud stack at their plant at Aughinish, Co. Limerick. High pH and high exchangeable sodium percentage are the main known factors limiting the establishment of vegetation on red mud. Gypsum addition has been known to assist in alleviating these problems in other countries. However, there is no experience or published information on red mud rehabilitation under Irish conditions. Red mud with organic and inorganic waste-derived ameliorants as well as selected grassland species were examined under laboratory controlled environment conditions as well as in field plot trials. Also, in order that it would be economically achievable, the research utilised locally available waste products as the organic amendments. Screening trials found that physical constraints severely limit plant germination and growth in red mud. Gypsum addition effectively lowers pH, exchangeable sodium percentage and the availability of A1 and Fe in the mud. A strong relationship between pH, ESP and A1 levels was also found. Gypsum addition increased germination percentages and plant growth for all species investigated. Greenhouse trials demonstrated that organic wastes alone did not greatly improve conditions for plant growth but when used in conjunction with gypsum plant performances for all species investigated was significantly increased. There was a high mortality rate for grasses in non-gypsum treatments. An emerging trend of preferential iron uptake and calcium deficiency in non-gypsum treatments was found at pot screening stage. Species also displayed manganese and magnesium deficiencies.

The production of vermicompost from dairy sludge and its value as a plant growth medium

Dairy sludge generated at Glanbia Ingredients Ltd., Kilkenny has up until now been landspread. This study investigated the feasibility of using earthworms to vermicompost the sludge as an alternative method of treatment. It was found that high levels of ammonia in the sludge led to earthworm fatality but that by manually aerating the sludge the ammonia could be volatilised or by adding zeolite the ammonia could be absorbed, thus solving the problem. In a medium scale trial, the earthworm species Dendrobaena veneta and Eisenia fetida dominated the polyculture. Earthworms grew and generated cocoons during vermicomposting. During vermicomposting no leachate was generated. Nutrient changes took place during vermicomposting. There were high levels of nitrate, increased calcium and sulphate in the vermicomposted dairy sludge. The amount of magnesium, potassium and chloride did not change, while phosphate was undetectable after vermicomposting. The levels of nitrate and phosphate were good indicators of the extent of vermicomposting. The vermicomposted dairy sludge provided improved growth and yields of radishes and barley compared to the dairy sludge and control. Compared to the vermicompost, the dairy sludge provided heavier ryegrass yields and more marigolds with larger flower diameters. Generally, it is the amount of phosphate in dairy sludge that dictates how much can be applied as a fertiliser on land. Vermicomposting reduced the amount of phosphate to an undetectable level but on the other hand created a problem of high nitrate levels. In a pot trial with grass grown in vermicompost the nitrate leached from the vermicompost. In field conditions the leaching of nitrate might occur and could cause an increased risk of contamination of groundwater and watercourses.