Potential bioremediation role of manglicolous fungi associated with the mangrove tree, Rhizophora mangle, in Puerto Rico

Abstract

Mangroves are tropical ecosystems that are constantly exposed to unknown amounts of different pollutants from motorboats such as gasoline or diesel. They harbor a group of fungi called “manglicolous fungi”, able to synthesize all the necessary enzymes to degrade lignin. Lignolytic fungi produce extracellular enzymes with very low substrate specificity, being fit for degradation of different compounds. Several lignolytic fungi are known to degrade PAHs due to the irregular structure of lignin. Since lignolytic enzymes have low substrate specificity, compounds with similar structure to lignin might induce the production of such enzymes. The main objective of this study was to establish the cability of some fungal isolates from Rhizophora mangrove wood to use other carbon and energy sources, especially xenobiotics such as Congo Red or naphthalene through the lignin degradation pathway. For this study two sampling areas were selected: Bahía Salinas, Cabo Rojo and La Parguera, Lajas. A total of 20 fungi were isolated. Three isolates from each site were picked for experiments using Congo Red and naphthalene as their only carbon and energy source. Samples Penicillium citrinum (RmBS 2-1-2) and Aspergillus caelatus (IRmPL 5) showed a better ability of using Congo Red, while Fusarium solani (RmBS 3) and Purpureocillium lilacinum (RmPL 5-1e-2) showed a better ability of using naphthalene. These the three isolates were tested for laccase, Mn peroxidase and Li peroxidase activity in the supernatant. All of the isolates showed activity when grown in basal media with Congo Red or naphthalene. This study supports the hypothesis of fungal isolates from Rhizophora mangle wood using Congo Red and naphthalene as carbon and energy source other than lignin.

Los mangles son ecosistemas tropicales que están constantemente expuestos a cantidades desconocidas de distintos contaminantes de botes de motor como lo son la gasolina o el diésel. Albergan un grupo de hongos llamados “hongos manglicolos”, capaces de sintetizar las enzimas necesarias para degradar lignina. Los hongos lignolíticos producen enzimas extracelulares con baja especificidad de sustrato, adecuados para la degradación de diferentes compuestos. Varios hongos lignolíticos se conocen por ser capaces de degradar hidrocarburos policíclicos aromáticos debido a la estructura irregular de la lignina. Debido a que las enzimas lignolíticas tienen baja especificidad los compuestos con estructuras similares a la de lignina podrían inducir la producción de esas enzimas. El objetivo principal de este estudio era establecer la habilidad de algunos hongos aislados de la madera del mangle rojo, Rhizophora mangle, de utilizar otra fuente de carbono y energía, en especial xenobióticos como el colorante Congo Red o naftaleno por medio del mecanismo de degradación de lignina. Para este estudio dos áreas de muestreo fueron seleccionados: Bahía Salinas en Cabo Rojo y La Parguera en Lajas. Un total de 20 hongos fueron aislados. De cada área de muestreo se seleccionaron 3 muestras para experimentos usando Congo Red y naftaleno como su única fuente de carbón y energía. Las muestras Penicillium citrinum (RmBS 2-1-2) y Aspergillus caelatus (IRmPL 5) mostraron mejor habilidad de utilizar el Congo Red, mientras que Fusarium solani (RmBS 3) y Purpureocillium lilacinum (RmPL 5- 1e-2) mostraron mejor habilidad de utilizar el naftaleno. A los cuatro hongos se les realizó una prueba de actividad enzimática para las enzimas lacasa, manganeso peroxidasa y lignina peroxidasa. Los cuatro hongos mostraron actividad enzimática. Este estudio apoya la hipótesis sobre los hongos aislados de la madera del mangle rojo, Rhizophora mangle, y su capacidad de utilizar Congo Red o naftaleno como fuentes alternas de carbono y energía a la lignina.