Potential absorption of mercury-contaminated substrate by Trichoderma sp isolated from Brazil Nuts and Amazon Soil

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X27785

Keywords:

Bioremediation, Inorganic contaminant, Trichoderma, Mercury, Brazil nuts

Abstract

Mercury is an inorganic contaminant with serious harmful consequences to the environment. There has been a continuous rise in its level due to industrialization and other anthropogenic activities, such as the burning of coal and petroleum products, use of mercurial fungicides in agriculture and mercury catalyst in industries, and production of waste by paper industries. Five strains of Trichoderma sp., a filamentous fungi, were used in this study to evaluate their resistance to high concentrations of mercury for the purpose of using them for bioremediation. The solid culture medium used was prepared with malt agar 2% with pH 7.0 in which the strains of Trichoderma sp. were inoculated. The minimum inhibitory concentration (MIC) of the selected Trichoderma sp. isolates was calculated considering the time for growth and concentration of the mercury salt (Hg(NO3)2). At a mercury concentration of 50 mg/mL, maximum growth was first observed in TCH 1 (89.42 ± 0.63 mm) followed by TCH 2 isolate (87.33 ± 0.58 mm). At this concentration, all isolates reached the maximum mycelia growth. When the concentration of 200 mg/L Hg(NO3)2 was used, complete growth inhibition of the isolates was observed. Scanning electron microscopy suggested that differences in sporulation between the control and mercury treatment groups. In conclusion, it can be stated that Trichoderma isolates have great potential for bioremediation of sources contaminated with mercury.

Author Biographies

Antonio Ferreira Oliveira, Universidade Federal do Amapá

Concluiu o Pós-Doutorado no Programa Movimento de Desenvolvimento Regional, com ênfase na pesquisa de Biorremediação de Contaminantes Inorgânicos, Doutor em Biodiversidade Tropical, Mestre em Microbiologia e graduação em Agronomia, Licenciatura em Ciências da Religião. Faz palestras cujos temas são Qualidade de Vida, DST e AIDS e Astronomia. Atualmente exerce atividade como professor substituto pelo Instituto Federal do Amapá.


Alexandro Cezar Florentino, Universidade Federal do Amapá

Doutor em Ciências Biológicas (Biologia de Água Doce e Pesca Interior). Atualmente é professor Adjunto na Universidade Federal do Amapá. Trabalha principalmente com ecologia de peixes e recursos pesqueiros. Orientador no Curso de Pós - Graduação em Ciências Ambientais - PPGCA da Universidade Federal do Amapá.


Adriana Maciel Ferreira, Universidade Federal do Amapá

Possui graduação e Especialização em Química. Atualmente é técnica do laboratório de Pesquisa em Fármacos da Universidade Federal do Amapá.


Irlon Maciel Ferreira, Universidade Federal do Amapá

Professor Adjunto C Nível II na Universidade Federal do Amapá. Orientador do núcleo permanente nos Programas de Pós-Graduação em inovação farmacêutica (Doutorado), rede de biodiversidade e biotecnologia da amazônia legal (Doutorado) e Coordenador do ciências farmacêuticas (Mestrado), também orienta alunos de Iniciação Científica, Iniciação Tecnológica e Extensão. Líder do Grupo de Pesquisa em Biocatálise e Síntese Orgânica Aplicada, investiga e publica trabalhos sobre o uso de microrganismos (fungos filamentosos) e enzimas comerciais na produção de moléculas bioativas, obtenção de amidas graxas anticonvulsivante a partir dos óleos amazônicos, desenvolvimento de biomateriais (quitosana e fibroína da seda) para imobilização de enzimas e macromoléculas e biotecnologia ambiental com ênfase em biodegradação. Pioneiro entre os Grupos de Pesquisa da Região Norte, no estudo das propriedades Química-Biológica da fibra do casulo do bicho-da-seda (Bombyx mori). Atualmente, mantém colaboração técnico-científica com pesquisadores de diversas instituições de ensino/pesquisa do país e no exterior. Possui projetos de pesquisas aprovados com recursos nas Agências de Fomento local (FAPEAP) e Nacional (CNPQ). Doutorado em Química Orgânica e Biológica. Mestre em Ciência e Tecnologia Ambiental, com dissertação na área de Síntese Orgânica. Licenciado em Química. 


Ivana Fonseca Costa, Universidade Federal do Amapá

Graduação em andamento em Química (Licenciatura) pela Universidade Federal do Amapá.

José Tavares Carvalho, Laboratório de Pesquisa em Fármacos Departamento de Ciencias Biológicas e da Saúde Universidade Federal do Amapá

Possui doutorado em Fármacos e Medicamentos. Realizou estágio de pós-doutoramento no IFP-Berlin-Alemanha. Professor Titular da Universidade Federal do Amapá. Membro titular da Academia Nacional de Farmácia, ocupando a cadeira no. 47. Membro do Conselho Deliberativo da Farmacopéia Brasileira. Membro da Câmara Técnica de Fitoterápicos da ANVISA - MS (CATEF). Membro da Câmara Técnica de Espécies Ameaçadas da Comissão Nacional da Biodiversidade ? CONABIO. Coordenador do Comitê de Apoio a Políticas de Fitoterápicos da Farmacopeia Brasileira. Coordenador da Rede Amazônica de Nanotecnologia Aplicada a Fármacos - RANAF. Coordenador da Rede Amazônica de Pesquisa em Biofármacos - RAPBioFar. Coordenador Local do INCT RENNORFITO - Rede Norte Nordeste de Fitoprodutos - CNPq. Coordenador do Laboratório de Pesquisa em Fármacos do Departamento de Ciências Biológicas e da Saúde da Universidade Federal do Amapá. Professor Visitante (Estágio Sênior com bolsa da CAPES - Processo: EST-SENIOR 88881.120909/2016-01) no Laboratório de Farmacologia de Productos Naturales do Departamento de Farmácia da Faculta de Química da Universidad Nacional Autónoma de Mexico - UNAM. Pesquisador Visitante do College of Plant Sciences and Technology - Huazhong Agricultural University - Wuhan - China. Possui 5 livros publicados e 3 capítulos de livros. Possui 2 produtos tecnológico registrados. Orientou 38 dissertações de mestrado, 13 teses de doutorado e co-orientou 4, além de ter orientado 35 trabalhos de iniciação científica nas áreas de farmacologia, farmácia e medicina. Atualmente participa de 5 projetos de pesquisa, sendo que coordena 4 destes. Membro da Sociedade Brasileira de Farmacognosia. Membro da Sociedade Brasileira de Etnobiologia e Etnoecologia. Membro da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência. Membro da Sociedade Brasileira de Farmacologia e Terapêutica Experimental. Membro da the American Society of Pharmacognosy. Membro da Zebrafish Disease Models Society (ZDMS). Membro da ISE International Society for Ethnopharmacology.

References

ANAND, P.; ISAR, J.; SAVAN, S.; SAXENA, P. K. Bioaccumulation of copper by Trichoderma viride. Bioresour Technol. v. 97, p. 1018–1025, 2006.

BIROLLI, W. G.; YAMAMOTO, K. Y.; OLIVEIRA, J. R.; NITSCHKE, M. N.; SELEGHIM, M. H. R.; PORTO, A. L. M. Biotransformation of dieldrin by the marine fungus Penicillium miczynskii CBMAI 930. Biocatalysis and Agricultural Biotechnol. v.4, p. 39-43, 2015.

BONUMÁ, N. B. Avaliação da qualidade da água sob impacto das atividades de implantação de garimpo no município de São Martinho da Serra. 2006. 107 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2006.

BOURDINEAUD, J. P.; DURN, G.; REŽUN, B.; MANCEAU, A.; HRENOVIĆ, J. The chemical species of mercury accumulated by Pseudomonas idrijaensis, a bacterium from a rock of the Idrija mercury mine, Slovenia. Chemosphere, v. 248, p. 126002, 2020.

BUCH, A. C.; BROWN, G. G.; CORREIA, M. E.; LOURENÇATO, L. F.; SILVA-FILHO, E. V. Ecotoxicology of mercury in tropical forest soils: Impact on earthworms. 2017 Sci Total Environ, v. 589, p. 222-231, 2017.

CECCHI, G.; MARESCOTTI, P.; DI PIAZZA, S.; ZOTTI, M. Native fungi as metal remediators: Silver myco-accumulation from metal contaminated waste-rock dumps. J Environ Sci Health B. v. 52, n. 3, p. 191-195, 2011.

CESAR, R. G.; EGLER, S. G.; POLIVANOV, H.; RODRIGUES, A. P. C.; FERNANDES, V. A.; SILVA, M. B.; CASTILHOS, Z. C.; ARAUJO, P. C. Metais pesados em solos e sedimentos fluviais em antiga área de garimpo de ouro em Descoberto; Minas Gerais. Rio de Janeiro: CETEM; 2009. 9p. (Comunicação Técnica).

DESCHAMPS, E.; MOREIRA, R.; MATTOS, S.; WEMECK, G. Pesquisa da contaminação por mercúrio em garimpo do Estado de Minas Gerais; seu impacto na saúde e no meio ambiente. 2010. Disponível em: www.bvsde.paho.org/bvsea/fulltext/text.pdf . Acesso em: 30 agosto 2016.

EZZI, M. I.; LYNCH, J. M. Biodegradation of cyanide by Trichoderma spp. and Fusarium spp. Enzyme Microb Technol. v. 36, p. 849–854, 2005.

FEISTHER, V. A. Cinética da biodegradação dos compostos benzeno; tolueno e xileno em lodo aeróbio utilizando biofilme; 2013; 218f. Dissertação submetida ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de Santa Catarina.

GALE, T. F.; HANLON, D. P. The permeability of the syrian hamster placenta to mercury. Environ res. v. 12, n. 1, p. 26-31, 1976.

GAMS, W.; BISSET,. T. J. Morphology and Identification of Trichoderma. In: Trichoderma and Gliocladium: Basic Biology Taxonomy and Genetics Harman GE and CP Kubicek (Eds.). Vol. 1 Taylor and Francis London UK. ISBN-13: 9780203483558 p:3-34, 1998.

HALBACH S; KREMERS L; WILLRUTH H; MEHL A; WELZL G; WACK FX; HICKEL; R.; GREIM; H. Systemic Transfer of Mercury from Amalgam Fillings before and after Cessation of Emission. Environmental Research; v. 77; p. 115-123; 1998.

HARMAN, G. E.; HOWELL, C. R.; VITERBO, A.; CHET, I.; LORITO, M. Trichoderma species-opportunistic; avirulent plant symbionts. Nat Rev, v. 2, p. 43-56,.2004.

HE, R.; MA, L.; LI C.; JIA W.; LI, D.; ZHANG, D.; CHEN, S. Trpac1, a pH response transcription regulator, is involved in cellulase gene expression in Trichoderma reesei. Enzyme Microb Technol. v. 67: 17-26.

HUANG, Z. S.; WEI, Z. S.; XIAO, X. L.; LI, B. L.; MING, S.; CHENG, X. L.; JIAO, H. Y. Bioconversion of Hg. Chemosphere, v. 244, p. 125544, 2020.

JUNTUNEN, K.; MÄKINEN, S.; ISONIEMI, S.; VALTAKARI, L.; PELZER, A.; JÄNIS, J.; PALOHEIMO, M. A New Subtilase-Like Protease Deriving from Fusarium equiseti with High Potential for Industrial Applications. Appl Biochem Biotechnol. v. 177, n. 2, p. 407-30, 2015.

KRAEMER, H. J.; NEIDHART, B.; Proc int conf nucl métodos. Environ Res. 2nd. v. 1, p. 213-23, 1974.

LIMA, H. M. Estudo de flotação de mercúrio metálico. 1993. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia metalúrgica e de Minas) – Universidade Federal de Minas Gerais; Belo Horizonte; 1993.

LOKA BHARATHI, P. A. V.; SATHE, V. D.; Chandramohan, D. Effect of lead; mercury and cadmium on a sulphate-reducing bacterium. National Institute of Oceanography; Dona Paula; Goa-403004; India; https://doi.org/10.1016/0269-7491(90)90072-K

MANSOUR, M. M,; DYER, N. C.; HOFFMAN, L. H.; DAVIES, J.; BRILL, B. A. Placental transfer of mercuric nitrate and methyl mercury in the rat. Am J Obstet Gynecol, v. 119, n. 4, p. 557-562.

MELO, I. S.; AZEVEDO, J. L. Microbiologia ambiental. 2. ed. rev. e ampl. Jaguariúna: Embrapa Meio Ambiente, 2008.

MOHAMMADIAN, E.; BABAI AHARI A.; ARZANLOU, M.; OUSTAN, S.; KHAZAEI, S. H. Tolerance to heavy metals in filamentous fungi isolated from contaminated mining soils in the Zanjan Province, Iran. Chemosphere, v. 185, p 290-296, 2017.

NONGMAITHEM, N.; ROY, A.; BHATTACHARYA, P. M. Screening of Trichoderma isolates for their potential of biosorption of nickel and cadmium. Brazilian Journal of Microbiology, v. 47, p. 305–31, 2016.

OLIVEIRA, A.F.; FLORENTINO, A. C.; SENA, I.; FERREIRA, A. M.; BEZERRA, R. M.; CARVALHO, J. C. T.; FERREIRA, I. M. Mercury tolerance of Penicillium sp isolated from kefir grains. Ciência e Natura, v. 40, p. 73, 2018.

OSTROSKY, E. A.; MIZUMOTO, M. K.; LIMA, M. E. L.; KANEKO, T. M.; NISHIKAWA, S. O.; FREITAS, B. R. Métodos para avaliação da atividade antimicrobiana e determinação da concentração mínima inibitória (CMI) de plantas medicinais; Revista Brasileira de Farmacognosia Brazilian Journal of Pharmacognosy, v. 18, n. 2, p. 301-307, 2008.

RASPANTI, E.; CACCIOLA, S. O.; GOTOR, C.; ROMERO, L. C.; GARCÍA, I. Implications of ceystein metabolism in the heavy metal response in Trichoderma harzianum and in three Fusarium species. Chemosphere. v. 76, n. 1, p. 48-54, 2009.

R Core Team (2015). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing; Vienna; Austria. URL: https://www.R-project.org/ .

SILVA, C. F.; SOUZA, C. B. Construção de protótipo de reator com sistema rotacional para isolar microrganismo com potencial para biorremediação de águas contaminadas por metais pesados núcleo acadêmico de estudos e pesquisas em biotecnologia centro universitário lusíada (unilus II jornada de iniciação científica do unilus. Revista Unilus. v. 12, n. 26, p. 66, 2015.

SAYER, J. A.; GADD, G. M. Binding of cobalt and zinc by organic acids and culture filtrates of Aspergillus niger grown in the absence or presence of insoluble cobalt or zinc phosphate. Mycological Research, v. 105, p. 1261–1267, 2001.

SOUZA, L. C. D.; CARVALHO, M. A. C.; CORRÊA, B. S.; SILVA, M. P. Consequências da atividade garimpeira nas margens do rio Peixoto de Azevedo no perímetro urbano do município de Peixoto de Azevedo – MT. Revista de Biologia e Ciências da Terra, v. 89, n. 2, p. 220-231, 2008.

SPROCATI, A. R.; ALISI, C.; SEGRE, L.; TASSO, F.; GALLETTI, M.; CREMISINI, C. Investigating heavy metals resistance; bioaccumulation and metabolic profile of a metallophile microbial consortium native to an abandoned mine. Science of the total environment, v. 366, p. 649–658, 2006.

SRIDEVI, A.; RAMANJANEYULU, G.; SUVARNALATHA, DEVI, P. Biobleaching of paper pulp with xylanase produced by Trichoderma asperellum. Biotech. v. 7, n. 4, p. 266-272, 2017.

SU, Y. Q.; ZHAO, Y. J.; ZHANG, W. J.; CHEN, G. C.; QIN, H.; QIAO, D. R. CHEN, Y. E. ;CAO, Y. Removal of mercury(II), lead(II) and cadmium(II) from aqueous solutions using Rhodobacter sphaeroides SC01. Chemosphere, v. 243, p. 125166, 2020.

TENG, Y.; LUO, Y. M. W.; ZHU, L.; REN, W.; CHRISTIE, P. L. I. Z. Trichoderma reesei FS10-C enhances phytoremediation of Cd-contaminated soil by Sedum plumbizincicola and associated soil microbial activities. Front Plant Sci, v. 9, p. 220, 2015.

TING, A. S. Y.; CHOONG, C. C. Bioaccumulation and biosorption efficacy of Trichoderma isolates SP2F1 in removing Copper (Cu II) from aqueous solutions. World J Microbiol Biotechnol, v. 25, p. 1431-1437, 2009.

TRIPATHI, P.; SINGH, P. C.; MISHRA, A.; Srivastava, S.; Chauhan, R.; Awasthi, S.; Mishra, S.; Dwivedi, S.; Kalra, A.; Tripathi, R. D. Nautiyal CS. Arsenic tolerant Trichoderma sp. reduces arsenic induced stress in chickpea (Cicer arietinum). Environ Pollut, v. 223, p. 137-145, 2017.

VIDALI, M. Bioremediation. Overview Pure. Appl Chem, v. 73, n. 7, p. 1163-1172, 2001.

YEDIDIA, I.; BENHAMOU, N.; CHET, I. Induction of defense responses in cucumber (Cucumis sativus L.) by the biocontrol agent Trichoderma harzianum. Appl Environ Microbiol. v. 65, p.1061–1070, 1999.

ZINKEVICH, V. et al. Characterization of exopolymers produced by different isolates of marine sulphate-reducing bacteria. International Biodeterioration Biodegradation Barking, v. 37, n. 3-4, p. 163–172, 1994.

ZHAO, H., MU, X., YANG, G., GEORGE, M., CAO, P., FANADY, B., RONG, S., GAO, X., WU, T. Graphene-like MoS2 containing adsorbents for Hg0 capture at coal-fired power plants. Appl Energ. v. 207, p. 254-264, 2017.

ZOTTI, M.; DI PIAZZA, S.; ROCCOTIELLO, E.; LUCCHETTI, G.; MARIOTTI, M. G.; MARESCOTTI, P. Microfungi in highly copper-contaminated soils from na abandoned Fe-Cu sulphide mine: growth responses; tolerance and bioaccumulation. Chemosphere, v. 117, p. 471-476, 2017.

Downloads

Published

2021-03-01

How to Cite

Oliveira, A. F., Florentino, A. C., Ferreira, A. M., Ferreira, I. M., Costa, I. F., & Carvalho, J. T. (2021). Potential absorption of mercury-contaminated substrate by Trichoderma sp isolated from Brazil Nuts and Amazon Soil. Ciência E Natura, 43, e29. https://doi.org/10.5902/2179460X27785

Most read articles by the same author(s)