Microbial community structure and trichloroethylene degradation in groundwater

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Abstract:

Trichloroethylene (TCE) is a prevalent contaminant of groundwater that can be cometabolically degraded by indigenous microbes. Groundwater contaminated with TCE from a US Department of Energy site in Ohio was used to characterize the site-specific impact of phenol on the indigenous bacterial community for use as a possible remedial strategy. Incubations of 14C-TCE-spiked groundwater amended with phenol showed increased TCE mineralization compared with unamended groundwater. Community structure was determined using DNA directly extracted from groundwater samples. This DNA was then analyzed by amplified ribosomal DNA restriction analysis. Unique restriction fragment length polymorphisms defined operational taxonomic units that were sequenced to determine phylogeny. DNA sequence data indicated that known TCE-degrading bacteria including relatives of Variovorax and Burkholderia were present in site water. Diversity of the amplified microbial rDNA clone library was lower in phenol-amended communities than in unamended groundwater (i.e., having Shannon–Weaver diversity indices of 2.0 and 2.2, respectively). Microbial activity was higher in phenol-amended ground water as determined by measuring the reduction of 2-(p-iodophenyl)-3(p-nitrophenyl)-5-phenyl tetrazolium chloride. Thus phenol amendments to groundwater correlated with increased TCE mineralization, a decrease in diversity of the amplified microbial rDNA clone library, and increased microbial activity.Key words: community structure, trichloroethylene, degradation, groundwater.

Les trichloroéthylène (TCE) est un contaminant commun des eaux souterraines qui peut être cométaboliquement dégradé par des microbes indigènes. Nous nous somme servi de l'eau souterraine contaminée avec du TCE d'un site du département américain de l'énergie en Ohio afin de caractériser l'impact site-spécifique du phénol sur la communauté bactérienne indigène dans le but de développer une stratégie possible d'assainissement. Des incubations de l'eau souterraine ensemencée avec du 14C-TCE et altérée avec du phénol ont augmenté la minéralisation du TCE comparativement à l'eau souterraine non altérée. La structure de la communauté fut déterminée à l'aide d'ADN directement extrait des échantillons d'eau souterraine. Cet ADN fut analysé par restriction d'ADN ribosomal amplifié. Des polymorphismes uniques de longueur de fragments de restriction ont permis de définir des unités taxonomiques opérationnelles qui furent séquencées afin de déterminer la phylogénie. Les données de séquence d'ADN ont révélé que des bactéries connues dégradant le TCE, incluant des parents de Variovorax et Burkholderia, étaient présentes dans l'eau du site. La diversité de la banque clonale d'ADNr microbien amplifié était inférieure dans les communautés altérées au phénol par rapport à l'eau souterraine non altérée (avec des indices de diversité Shannon–Weaver de 2,0 et 2,2 respectivement). L'activité microbienne était supérieure dans l'eau souterraine altérée au phénol tel que déterminé par la réduction du 2-(p-iodophenyl)-3(p-nitrophenyl)-5-phenyl tetrazolium chloride. Ainsi, l'ajout de phénol à l'eau souterraine a corrélé avec une augmentation de la minéralisation du TCE, une diminution de la diversité de la librairie clonale d'ADNr microbien amplifié et une augmentation de l'activité microbienne.Mots clés : structures de communautés, trichloroéthylène, dégradation, eau souterraine.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2005

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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