Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2757
Title: Proprietà filmogene del fungo Pleurotus ostreatus: produzione, caratterizzazione e risposta a contaminanti ambientali
Other Titles: Biofilm-forming properties of the fungus Pleurotus ostreatus: production, characterization and response to environmental contaminants
Authors: Pesciaroli, Lorena
Keywords: Biofilm;Pleurotus ostreatus;Ultrastruttura;Cadmio;Reflui oleari;Ultrastructure;Cadmium;Olive mill wastewater;BIO/19
Issue Date: 10-Jun-2013
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 25. ciclo
Abstract: 
In natura i microrganismi raramente si trovano in forma planctonica; piuttosto, tendono ad associarsi con una matrice solida e con altre cellule microbiche sviluppando una complessa comunità che prende il nome di “Biofilm”. Sebbene i funghi sono dei candidati ideali per la formazione dei biofilm, l’informazione a riguardo risulta essere ancora piuttosto carente. Le proprietà filmogene del fungo white rot Pleurotus ostreatus, da solo o in associazione con batteri del genere Pseudomonas, sono note da tempo. Tuttavia, non vi sono ancora informazioni relative alla struttura e alle proprietà fisiologiche del biofilm di P. ostreatus. Infatti, lo scopo generale di questo lavoro di tesi era di fornire informazioni relative alla produzione, alla caratterizzazione biochimica e strutturale e alla risposta a contaminanti ambientali del biofilm di P. ostreatus. In particolare, le proprietà filmogene del fungo sono state valutate utilizzando due diversi approcci metodologici che consentivano di ottenere biofilm mono-specifici stabili di P. ostreatus che rispondevano perfettamente ai requisiti sia strutturali che fenotipici proposti da Harding e collaboratori (2009) per i biofilm di funghi filamentosi.
Il primo prevedeva l’utilizzo di piastre a 12 pozzetti con membrane circolari di vario materiale, quali supporti di adesione. Attraverso questo approccio è stato possibile determinare l’effetto delle variabili supporto e terreno di crescita sulla produzione, ultrastruttura e attività metabolica specifica del biofilm di P. ostreatus. I supporti idrofilici e mediamente idrofobici sono risultati essere più idonei alla formazione del biofilm rispetto a quelli idrofobici quali il teflon; mentre l’ultrastruttura del biofilm era maggiormente influenzata dal terreno di crescita piuttosto che dal supporto utilizzato. L’effetto principale delle variabili supporto e terreno di crescita nonché la loro interazione binaria risultava essere
altamente significativo (P< 0.001) tanto che l’effetto di una delle variabili dipendeva fortemente dal livello dell’altra.
Il secondo approccio metodologico, invece, prevedeva l’utilizzo dei sistemi MBECTM-P&G e MBECTM-HTP largamente utilizzati per lo studio di biofilm batterici e di alcuni lieviti. Con la prima configurazione, in modo indipendente dal tempo di incubazione, si ottenevano significative quantità con una distribuzione uniforme del biofilm. Nel sistema MBECTM-HTP, invece, sia le quantità che l'uniformità spaziale del biofilm di P. ostreatus erano notevolmente influenzate dalle condizioni di incubazione. Sia le analisi chimiche sia quelle strutturali evidenziavano la maggiore presenza di ECM nelle colture in biofilm rispetto a quelle planctoniche.
Il cadmio e i composti fenolici presenti nelle acque reflue dei frantoi oleari erano scelti come contaminanti ambientali per valutare comparativamente la risposta del biofilm e della coltura planctonica di P. ostreatus. I biofilm di P. ostreatus esibivano una maggiore tolleranza al cadmio ed erano più efficienti nel trattamento delle acque reflue di frantoio oleario rispetto alle colture planctoniche coeve.
Comunemente in natura i biofilm sono formati da microrganismi appartenenti a specie diverse come batteri e funghi insieme e questo rappresenta un punto di fondamentale importanza sia nei processi di biorisanamento sia in applicazioni rilevanti in agricoltura. Quindi, altro scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di studiare la formazione del biofilm misto di P. ostreatus e Pseudomonas alcaliphila. Dagli studi effettuati sui campioni ottenuti a diversi tempi di crescita si è visto che la specie batterica, caratterizzata dall’avere tassi di crescita maggiori rispetto alla specie fungina, costituiva la maggiore componente cellulare del biofilm misto dato, questo, confermato sia dall’analisi quantitativa sia strutturale.

In nature, microorganisms are seldom found in planktonic form; rather, they tend to interact with solid matrices and other microbes so as to develop complex systems named ‘biofilms’. Although filamentous fungi are ideal biofilm-forming candidates, there is scant information regarding this topic. The biofilm-forming properties of the fungus Pleurotus ostreatus, alone or in association with bacteria has been reported. However, no basic information is currently available on structural and physiological properties of P. ostreatus-based biofilm systems. In fact, the general aim of this thesis was to gain insights into P. ostreatus biofilm production, its biochemical and structural characterization and response to environmental contaminants. In particular, the biofilm-forming properties of P. ostreatus were evaluated using two different methodological approaches that allowed to obtain P. ostreatus biofilms that fully met the structural and phenotypic criteria suggested by Harding et al. (2009) for fungal biofilm. The first approach involved the use of 12-well plates hosting circular membranes made of various materials as the adhesion supports. In this way, it was possible to elucidate the effect of support and growth medium on production, specific metabolic activity and ultrastructure of P. ostreatus biofilm. Hydrophilic and mild hydrophobic supports were more adequate for biofilm production than highly hydrophobic supports, such as Teflon, while the biofilm ultrastructure was more significantly affected by growth media than support type. The main effects of support and growth media variables and their binary interactions on both biofilm production and specific metabolic activity were all highly significant (P< 0.001); thus, the effect of each variable strongly depended on the level of the other one.
The second methodological approach, instead, relied on the use of MBECTM-P&G and MBECTM-HTP systems, that had been extensively used for the study of bacterial and yeast biofilms. With the former configuration, significant biofilm amounts were produced and an even distribution of biofilm was observed regardless of the incubation time. In the MBECTM-HTP, instead, both amounts and spatial uniformity of P. ostreatus biofilms were markedly affected by the incubation conditions. Both chemical analyses and electron microscopy observations showed that biofilm cultures were characterized by higher amounts of ECM than planktonic system.
Cadmium and phenol compounds in olive mill wastewater were chosen as environmental contaminants to evaluate comparatively the response of P. ostreatus biofilm and planktonic cultures.
P. ostreatus biofilms exhibited a significantly higher tolerance to cadmium and a higher efficiency in olive-mill wastewater treatment than coeval planktonic cultures.
In nature, commonly, biofilms are concomitantly composed of bacteria and fungi and this is important in bioremediation processes and in agricultural applications. In fact, another aim of this thesis was study the biofilm formation of P. ostreatus and Pseudomonas alcaliphila. In the mixed biofilm systems, P. alcaliphila predominated over the fungus due to its higher growth rate as assessed by both quantitative PCR and electron microscopy analyses.
Description: 
Dottorato di ricerca in Evoluzione biologica e biochimica
URI: http://hdl.handle.net/2067/2757
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