Exploring the potential of fungi isolated from PAH-polluted soil as a source of xenobiotics-degrading fungi

Abstract

The aim of this study was to find polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH)-degrading fungi adapted to polluted environments for further application in bioremediation processes. In this study, a total of 23 fungal species were isolated from a historically pyrogenic PAH-polluted soil in Spain and taxonomically identified. The dominant groups in these samples were the ones associated with fungi belonging to the Ascomycota phylum and two isolates belonging to the Mucoromycotina subphylum and Basiodiomycota phylum. We tested their ability to convert the three-ring PAH anthracene in a 42-day time course and analysed their ability to secrete extracellular oxidoreductase enzymes. Among the 23 fungal species screened, 12 were able to oxidize anthracene, leading to the formation of 9,10-anthraquinone as the main metabolite, a less toxic one than the parent compound. The complete removal of anthracene was achieved by three fungal species. In the case of Scopulariopsis brevicaulis, extracellular enzyme independent degradation of the initial 100 μM anthracene occurred, whilst in the case of the ligninolytic fungus Fomes (Basidiomycota), the same result was obtained with extracellular enzyme-dependent transformation. The yield of accumulated 9,10-anthraquinone was 80 and 91 %, respectively, and Fomes sp. could slowly deplete it from the growth medium when offered alone. These results are indicative for the effectiveness of these fungi for pollutant removal.

El objetivo de este estudio fue encontrar hongos degradadores de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) adaptados a ambientes contaminados para su posible aplicación en procesos de biorremediación. En este estudio, se aislaron un total de 23 especies de hongos a partir de un suelo históricamente contaminado con PAH pirogénicos en España y se identificaron taxonómicamente. Los grupos dominantes en estas muestras correspondieron a hongos del filo Ascomycota y dos aislamientos pertenecientes al subfilo Mucoromycotina y al filo Basidiomycota. Se evaluó su capacidad para convertir el PAH de tres anillos, antraceno, durante un período de 42 días y se analizó su capacidad de secretar enzimas extracelulares oxidoreductasas. De las 23 especies de hongos evaluadas, 12 fueron capaces de oxidar el antraceno, dando lugar a la formación de 9,10-antraquinona como principal metabolito, que es menos tóxico que el compuesto original. La eliminación completa del antraceno se logró con tres especies de hongos. En el caso de Scopulariopsis brevicaulis, la degradación de los 100 μM iniciales de antraceno se produjo de manera independiente a las enzimas extracelulares, mientras que en el caso del hongo ligninolítico Fomes (Basidiomycota), se obtuvo el mismo resultado mediante transformación dependiente de enzimas extracelulares. El rendimiento de acumulación de 9,10-antraquinona fue del 80 % y 91 %, respectivamente, y Fomes sp. pudo degradarla lentamente del medio de cultivo cuando se ofreció de manera aislada. Estos resultados indican la eficacia potencial de estos hongos para la eliminación de contaminantes.