دانشگاه اصفهان زیست شناسی میکروبی 3060-7647 11 43 2022 09 23 Identification of Population Structure of Two Fungal Endophytes Fusarium sp. and Thielavia sp. and their Spatial-Temporal Abundance in Different Tissues of Six Species of Halophyte Plants شناسایی ساختار جمعیت دو اندوفیت قارچی Fusarium sp. وThielavia sp. و فراوانی مکانی-زمانی آنها در بافت‌های مختلف شش گونة گیاه هالوفیت 1 11 26322 10.22108/bjm.2021.129745.1405 FA سهیلا آقائی درگیری گروه علوم باغبانی، دانشکدۀ کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران داود صمصام پور دانشیار گروه علوم باغبانی، دانشکدۀ کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران مجید عسکری سیاهویی دانشیار مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی هرمزگان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، بندرعباس، ایران عبدالنبی باقری استادیار مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی هرمزگان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، بندرعباس، ایران Journal Article 2021 07 27 Introduction: All plants in natural ecosystems seem to symbiose with fungal endophytes. This highly diverse group of fungi can have profound effects on plant communities by helping to tolerate abiotic and biological stresses, increasing biomass, and reducing water consumption or changing resource allocation. Materials and Methods: In this study, the spatio-temporal biodiversity of fungal endophytes of Fusarium sp. and Thielavia sp. isolated from six species of halophyte plants was examined. The spatio-temporal biodiversity of these two fungal endophytes in different tissues of halophyte plant species was assessed by PAST software using Simpson, Shannon, and Margalf richness indices. The ITS-specific primer was used for the molecular identification of fungi. Results: The results of the study showed that the highest frequency was related to the fungal endophyte Thielavia sp. 21.75% in the stem. Examination of the Simpson, Shannon, and Margalf richness indices showed that the highest fungal endophyte diversity for these indices were 0.498, 0.691, and 0.445 in the stem of Bienertia cycloptera, respectively. Also, the results of the Simpson and Shannon diversity index showed that the highest fungal endophyte diversity of 0.500 and 0.693 was observed in the plant species of Abu Musa Island, and for the Margalf richness index, the highest fungal endophytic diversity of 0.455 was observed in Sirik port. Discussion and Conclusion: The results of this study showed the high spatio-temporal diversity of the two fungal endophyte species in the six saline plant species studied. Based on this information, it can be concluded that the supply of endophytes from geographical areas in which plant species are highly diverse, can be effective in the success of the plant colonization program. مقدمه: به نظر می‌رسد همه گیاهان در اکوسیستم‌های طبیعی با اندوفیت‌های قارچی همزیست‌اند. این گروه بسیار متنوع از قارچ‌ها می‌توانند ازطریق کمک به تحمل تنش غیرزیستی و زیستی، افزایش زیست‌توده و کاهش مصرف آب یا تغییر در تخصیص منابع، تأثیرات عمیقی بر جوامع گیاهی داشته باشند. مواد و روش‏‏ها: در این پژوهش تنوع زیستی مکانی - زمانی اندوفیت‌های قارچی Fusarium sp. وThielavia sp. جداسازی‌شده از شش گونة گیاه هالوفیت بررسی شد. تنوع زیستی مکانی - زمانی دو اندوفیت قارچی مزبور در بافت‌های مختلف گونه‌های گیاهی هالوفیت با استفاد از شاخص‌های سیمپسون، شانون و غنای مارگالف با نرم‌افزار PAST ارزیابی شد. برای شناسایی مولکولی قارچ‌ها از آغازگر اختصاصی ITS استفاده شد. نتایج: نتایج نشان دادند بیشترین فراوانی مربوط به اندوفیت قارچی Thielavia sp. به میزان 75/21 درصد در ساقه بود. با بررسی شاخص‌های تنوع سیمپسون، شانون و غنای مارگالف مشخص شد بیشترین تنوع اندوفیت قارچی برای شاخص‌های مزبور به‌ترتیب 498/0، 691/0 و 445/0 در ساقه گونة گیاهیBienertia cycloptera بود. همچنین نتایج شاخص تنوع سیمپسون و شانون نشان دادند بیشترین میزان تنوع اندوفیت قارچی به میزان 500/0 و 693/0 در گونه‌های گیاهی جزیرة ابوموسی و برای شاخص غنای مارگالف بیشترین میزان تنوع اندوفیت قارچی 455/0 در بندر سیریک مشاهده شد. بحث و نتیجه‏گیری: نتایج این پژوهش تنوع بالای مکانی - زمانی دو گونة اندوفیت قارچی مدنظر در شش گونة گیاهی شورپسند مطالعه‌شده را نشان می‌دهد. براساس این اطلاعات می‌توان نتیجه‌گیری کرد تأمین اندوفیت از محل‌های جغرافیایی با تنوع بالای گونه‌های گیاهی، در موفقیت‌آمیزبودن برنامة کلونیزاسیون گیاهان مؤثر است.

https://bjm.ui.ac.ir/article_26322_23f8c320b6c52658615e5a955a8c61ee.pdf

دانشگاه اصفهان زیست شناسی میکروبی 3060-7647 11 43 2022 09 23 Improving Ethanol Tolerance in Industrial Yeast Strain by a Combination of Mutation and Evolutionary Engineering بهبود تحمل به اتانول سویة صنعتی مخمر با ترکیبی از جهش‌زایی و مهندسی تکاملی 13 28 26570 10.22108/bjm.2022.130167.1411 FA فاطمه شیخی دانشجوی دکتری پژوهشکدۀ بیوتکنولوژی، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران- گروه صنعت، موسسۀ تحقیقات و آموزش توسعۀ نیشکر و صنایع، اهواز، ایران خسرو رستمی دانشیار پژوهشکدۀ بیوتکنولوژی، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران، مهرداد آذین استاد پژوهشکدۀ زیست فناوری، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران- مجتمع تحقیقاتی عصر انقلاب- تهران- ایران محمدعلی اسدالهی استادیار گروه زیست‌فناوری، دانشکدۀ علوم و فناوری‌های زیستی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران منصور ابراهیمی استاد گروه بیوانفورماتیک، دانشکدۀ علوم زیستی، دانشگاه قم، قم، ایران پیام غیاثی استادیار موسسۀ ملی تحقیقات سوئد، گوتنبرگ، سوئد Journal Article 2021 08 30 Abstract Introduction: Tolerance to ethanol is a key characteristic of the yeast Saccharomyces cerevisiae. Any increase in ethanol tolerance in the industrial strains could lead to faster and more complete fermentations, and may also allow the production of more alcohol. Due to the complex nature of ethanol tolerance, it appears that a large increase in ethanol tolerance requires several changes in the yeast’s genome. Several approaches that rely on the effect of (random) variation generated by evolutionary engineering or mutagenesis have successfully yielded strains with increased ethanol tolerance. Materials and Methods: In the present study, to improve the ethanol tolerance phenotype in the industrial Ethanol Red strain, the parent strain was mutated physically and chemically. The mutants were screened using 1-butanol containing medium. The primary parent and the mutants were evolved within 144 days with evolutionary engineering strategy, while ethanol production of the selected strains was investigated Results: According to the increase in the maximum growth rate, 8 strains were selected including parental strain and mutants, and the amounts of ethanol production of these strains were evaluated after evolutionary adaptation tests. Ethanol production of ER 103 and ER 106 which were mutated with EMS before the adaptive evolution test and then evolved at 11 and 9% v/v ethanol was improved from 103.44 ± 0.5 g/L to 112.45 ± 1 and 112.3 ± 0.9 g/L, respectively. Discussion and Conclusion: Due to the extensive capabilities of the evolutionary engineering method in creating capable strains in order to increase ethanol tolerance in industrial strains, the evolutionary engineering strategy was used. To increase the genetic diversity of the primary population, before starting the adaptive evolution experiments, mutation with ethyl methane sulfonate was used, which was more efficient than ultraviolet radiation in accelerating the evolution process to achieve the desired phenotype. مقدمه: تحمل در برابر اتانول یکی از ویژگی‌های شاخص ساکارومایسس سرویزیه است. افزایش بیشتر تحمل در برابر اتانول در سویه‌های صنعتی مخمر می‌تواند منجر به تخمیر سریعتر، کامل‌تر و افزایش تولید اتانول گردد. با ماهیت پیچیده صفت تحمل اتانول، به نظر می‌رسد که افزایش تحمل اتانول به تغییر چندین ژن مخمر بستگی دارد. روش‌های مختلفی که به تأثیر تغییرات (تصادفی) تولید شده توسط مهندسی تکامل یا جهش‌زایی تکیه می‌کنند، با افزایش تحمل اتانول، ایجاد سویه‌های کارآمد را درپی دارند. مواد و روش‌ها:در تحقیق حاضر برای بهبود فنوتیپ تحمل اتانول، سویه Ethanol Red که سویه صنعتی، به روش فیزیکی و شیمیایی جهش داده شد و جدایه‌های جهش‌یافته با استفاده محیط حاوی 1- بوتانل غربال شدند. جهش‌یافته‌ها همراه با سویه والد اولیه در طی 144 روز با راهبرد مهندسی تکاملی با الکل خو داده شدند و میزان تولید اتانول در سویه‌های منتخب بررسی شد. نتایج: بعد از آزمون‌های تکامل تطبیقی، با توجه به افزایش حداکثر نرخ ویژه رشد، 8 سویه شامل سویه والدی و جهش‌یافته‌ها انتخاب و میزان تولید اتانول آنها بررسی شد. میزان تولید اتانول دو سویه 103ER و106 ER که قبل از انجام آزمون تکامل تطبیقی با اتیل متان سولفونات جهش یافته و سپس به ترتیب در غلظت 11 و 9 درصد (حجم در حجم) اتانول تکامل یافته بودند، به ترتیب 1±45/112 و9/0± 3/112 گرم در لیتر رسید در حالی که این مقدار برای سویه والد 5/0± 44/103 گرم در لیتر بود. بحث و نتیجه گیری: از راهبرد مهندسی تکاملی در ایجاد سویه های توانمند با هدف افزایش تحمل به اتانول در سویه‌های صنعتی بدلیل قابلیت‌های بالای آن استفاده شد. برای افزایش تنوع ژنتیکی جمعیت اولیه، قبل از شروع فرآیند تکامل تطبیقی، از جهش‌زایی با اتیل متان سولفونات استفاده شد که در سرعت بخشیدن به روند تکامل برای دستیابی به بهبود فنوتیپ مورد نظر کارآمدتر از اشعه فرابنفش عمل کرد.

https://bjm.ui.ac.ir/article_26570_e9c08127d270c21780a0c6300f17e4d4.pdf

دانشگاه اصفهان زیست شناسی میکروبی 3060-7647 11 43 2022 09 23 Production of Recombinant Polyepitopic HPV16-E6 Antigen: the Effects of various Strains and Expression Conditions تولید آنتی‌ژن پلی‌اپی‌توپی نوترکیب HPV16-E6: بررسی اثر سویه‌ها و شرایط محیطی متفاوت 31 44 26464 10.22108/bjm.2021.130943.1420 FA بهاره بهمنی دانشجوی دکتری زیست‌شناسی سلولی و مولکولی، پژوهشکدۀ زیست‌فناوری، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، زهرا امینی بیات استادیار گروه بیوتکنولوژی پزشکی و دارویی، پژوهشکدۀ زیست‌فناوری، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران محمد مهدی رنجبر استادیار گروه ویروس‌شناسی، موسسۀ تحقیقات واکسن و سرم رازی(AREEO) ، سازمان تحقیقات کشاورزی، آموزش و ترویج، تهران ناهید بختیاری استادیار گروه بیوتکنولوژی پزشکی و دارویی، پژوهشکدۀ زیست‌فناوری، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران امیرحسن زرنانی استاد گروه ایمنی‌شناسی، دانشکدۀ بهداشت، دانشگاۀ علوم پزشکی تهران، تهران، ایران- مرکز تحقیقات ایمونولوژی تولیدمثل، موسسۀ تحقیقاتی ابن‌سینا (ACECR)، تهران، ایران Journal Article 2021 10 11 Introduction: Cervical cancer is the leading cause of morbidity and cancer mortality in women throughout the world and persistent infection with human papillomavirus (HPV) is the main etiology for the development of this cancer. Peptide vaccines derived from E6 and E7 oncogenes are promising candidates for HPV vaccine production due to their safety, high stability, and ease of production. In the current study, expression strains such as Escherichia coli BL21 (DE3), BL21 (DE3)-AI, Rosetta, C41 (DE3), and BL21 (DE3)-pLysS were applied for poly epitopic E6 expression and the effects of temperature, induction time, and inducer concentration on the expression level of recombinant HPV16-E6 polypeptide protein were examined in the mentioned strains. Materials and Methods: In the present study, the optimized gene of E6 recombinant protein was cloned into pET28a vector under the control of T7 promoter and the resulting plasmid was successfully transformed into Escherichia coli strains BL21 (DE3), BL21 (DE3)-AI, Rosetta, C41 (DE3), and BL21 (DE3)-pLysS. Then, the ability of these strains to express the desired recombinant protein in different conditions was compared. Two temperatures of 25 ° C and 37 ° C, IPTG concentrations between 0.1 and 1.0 mM, and different incubation times were selected to examine the expression level of recombinant E6 protein in these strains. Results: The highest level of expression was obtained in Escherichia coli BL21 (DE3) -AI strain inducing at Optical Density (OD) of 0.9, 0.1 mM IPTG, and 16 hours induction at 25 °C. Discussion and Conclusion: The results of this study can be used to produce E6 protein as a vaccine candidate in the treatment of HPV-related cancers. مقدمه: سرطان دهانه رحم با حدود 528000 مورد بیمار و 266000 مرگ در سال، یکی از سرطان‌های رایج در بین زنان جهان به شمار می‌رود و عفونت پایدار با ویروس پاپیلومای انسانی ((HPV عامل اصلی آن است. واکسن‌های مبتنی بر پپتید مشتق‌شده از دو پروتئین انکوژن E6 و E7 به‌علت ایمنی و پایداری بالا و سهولت در تولید، پتانسیل بالایی برای تولید واکسن درمانی HPV نشان داده‌اند. در این مطالعه اثر سویه‌های مختلف اشرشیاکلی در کنار پارامترهای محیطی ازجمله دما، زمان القایی و غلظت القاکننده بر میزان بیان پروتئین پلی اپی‌توپ نوترکیبHPV16-E6 بررسی می‌شود. مواد و روش‏‏ها: در این مطالعه ژن بهینه‌شدة پروتئین نوترکیب E6، در درون وکتور دارای پروموتور T7 کلون شد. وکتور نوترکیب به سویه‌های اشرشیاکلی BL21(DE3)، BL21(DE3)-AI، Rosetta، C41(DE3) و BL21(DE3)-pLysS ترانسفورم شد و توانایی این سویه‌ها برای بیان پروتئین نوترکیب مدنظر در شرایط مختلف محیطی مقایسه شد. بیان پروتئین نوترکیب E6 در سویه‌های ذکرشده، در دو دمای 25 و 37 درجه سانتی‌گراد و غلظت‌های 0/1 و 1/0 میلی‌مولار از IPTG و زمان‌های مختلف انکوباسیون بررسی شدند. نتایج: پس از انجام بهینه‌سازی بیان، شرایط بهینه برای بیان پروتئین نوترکیب E6 به دست آمد. بیشترین میزان بیان در سویه اشرشیاکلی BL21(DE3)-AI و در شرایط Optical Density (OD)=0.9، غلظت 1/0 میلی‌مولار IPTG و مدت زمان القای 16 ساعت در دمای 25 درجه سانتی‌گراد به دست آمد. بحث و نتیجه‏گیری: نتایج به‌دست‌آمده از این مطالعه می‌توانند برای تولید پروتئین E6، به‌عنوان کاندید واکسن درمانی در درمان سرطان‌های مرتبط با HPV استفاده شوند.

https://bjm.ui.ac.ir/article_26464_52db0fe00c9e9481d30342670ae8acbf.pdf

دانشگاه اصفهان زیست شناسی میکروبی 3060-7647 11 43 2022 09 23 Lead Biosorption and Biosynthesis of Lead Nanoparticles by Bacillus Tropicus Isolated from Soils Containing Electronic Wastes in Isfahan جذب زیستی و بیوسنتز نانوذرات سرب توسط باسیلوس تروپیکوس جداشده از خاک‌های حاوی پسماندهای الکترونیکی در اصفهان 45 69 26746 10.22108/bjm.2022.131079.1423 FA فاطمه معینی دانشجوی دکتری گروه میکروبیولوژی، دانشکدۀ علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد فلاورجان، اصفهان، ایران منیر دودی استادیار گروه میکروبیولوژی، دانشکدۀ علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد فلاورجان، اصفهان، ایران زرین دخت امامی کرونی استادیار گروه میکروبیولوژی، دانشکدۀ علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد فلاورجان، اصفهان، ایران مسعود فولادگر دانشیار گروه شیمی، دانشکدۀ علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد فلاورجان، اصفهان، ایران Journal Article 2021 11 03 Introduction: Electronic wastes are the remnants of electronic devices buried in the soil without processing and contain toxic substances such as heavy metals. Lead is one of the heavy metals in many electronic goods that, if not properly processed, can cause toxicity in the soil and may harm living things in very low concentrations. Therefore, the aim of the present study was to investigate the biosorption of lead metal by Bacillus tropicus isolated from soils containing electronic wastes in Isfahan. Materials and Methods: In this cross-sectional study, sampling of contaminated soils in several areas of the Zainal Pass hills of Isfahan, which is the landfill of electronic wastes, was performed. After measuring the temperature, pH, TOC, and the amount of metals in the soil sample, lead-resistant bacteria were isolated. The growth rate of bacteria was evaluated at concentrations of 5 to 35 mM of lead. Then, the minimum inhibitory concentration (MIC) and the minimum bactericidal concentration (MBC) were determined. The morphology, antibiogram, and molecular identification of the bacteria were performed by colony-polymerase chain reaction method and bioabsorption of bacteria was evaluated by ICP-OES. Finally, XRD, SEM images, and EDS were evaluated to investigate the fabrication of lead nanoparticles. The raw data were analyzed by SPSS software, using an independent t-test. Results: Based on the findings of this study, the pH of the evaluated soil was 9.4, its temperature was 27.8 ° C, the TOC of the sample was 1.8%, and the amount of soil lead was measured at 658.4 ppm based on ICP-OES analysis. It was significantly higher than normal. The lead-resistant bacterial strain isolated to lead had 99/69% genetic affinity with Bacillus tropicus, which had a high biological removal potential (56.35%) of lead metal. The XRD, SEM, and EDS results showed the conversion of adsorbed lead metal to nanoparticles. Discussion and Conclusion: Considering that Bacillus tropicus showed high resistance and adsorption to lead metal, it can be a suitable option for the bio-removal of lead from electronic and other industrial wastes in the future after the removal of antibiotic resistance genes. مقدمه: پسماندهای الکترونیکی به بقایای دستگاه‌های الکترونیکی گفته می‌شود که بدون پردازش در خاک دفن می‌شوند و حاوی مواد سمی مانند فلزات سنگین هستند. سرب، یکی از فلزات سنگین موجود در بسیاری از کالاهای الکترونیکی است که در صورت عدم پردازش صحیح کالاها، در خاک جمع می‌شود و سمیت ایجاد می‌کند و ممکن است در غلظت‌های بسیار کم به موجودات زنده آسیب برساند؛ بنابراین هدف از این مطالعه بررسی جذب زیستی سرب توسط باسیلوس تروپیکوس جداشده از خاک‌های حاوی پسماندهای الکترونیکی در اصفهان بود. مواد و روش‏‏ها: در این مطالعه مقطعی، نمونه‌گیری از خاک‌های آلوده چندین منطقه از تپه‌های گردنه زینل اصفهان انجام شد که محل دفن پسماندهای الکترونیکی است و پس از اندازه‌گیری دما، pH، TOC و میزان فلزات در نمونه خاک‌ها، جداسازی باکتری‌های‌ مقاوم به سرب، انجام و میزان رشد باکتری‌ها در غلظت‌های 5 تا 35 میلی‌مولار سرب بررسی شد. سپس حداقل غلظت ممانعت‌کننده از رشد (MIC) و حداقل غلظت کشندگی (MBC) تعیین شد. بررسی مورفولوژی، آنتی‌بیوگرام و شناسایی مولکولی باکتری‌ مدنظر به روش کلنی - واکنش زنجیره‌ای پلیمراز، انجام و جذب زیستی باکتری با ICP-OES ارزیابی شد؛ درنهایت، به‌منظور ارزیابی ساخت نانوذرات سرب الگوی XRD، تصاویر SEM و EDS سنجش شدند. داده‌های خام حاصل با نرم‌افزار SPSS، آزمون آماریِ Independent t-test شد. نتایج: براساس یافته‌های این پژوهش، pH خاک مورد ارزیابی 4/9، دمای آن 8/27 درجه سانتی‌گراد، TOC نمونه 8/1 درصد و میزان سرب خاک براساس آنالیز ICP-OES برابرppm 4/658 سنجش شد که به‌طور چشمگیری بالاتر از حد طبیعی بود. سویة باکتریایی جداسازی و شناسایی شده دارای 69/99 درصد قرابت ژنتیکی با باسیلوس تروپیکوس بود که توان بالایی در حذف زیستی سرب (35/56 درصد) داشت. نتایج الگوی XRD، SEM و EDS نشان‌دهندة تبدیل فلز سرب جذب‌‌شده به نانوذره بودند. بحث و نتیجه‏گیری: با توجه به اینکه باسیلوس تروپیکوس جداسازی‌شده در این پژوهش، مقاومت و جذب بالایی را نسبت به سرب از خود نشان داد، در آینده پس از حذف ژن‌های مقاومت در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها، می‌توان از این سویه به‌عنوان گزینه مناسبی برای حذف زیستی این فلز از پسماندهای الکترونیکی و سایر پسماندهای صنعتی استفاده کرد.

https://bjm.ui.ac.ir/article_26746_629ad4ee2af8a1f877120a061de976a3.pdf

دانشگاه اصفهان زیست شناسی میکروبی 3060-7647 11 43 2022 09 23 Lignocellulosic Biomass: Renewable Sources for Bioethanol Production زیست‌توده‌های لیگنوسلولزی: منابعی تجدیدپذیر برای تولید اتانول زیستی 71 95 26653 10.22108/bjm.2022.131065.1425 FA سارا تولایی گروه زیست‌شناسی سلولی مولکولی و میکروبیولوژی، دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی دانشگاه اصفهان، اصفهان شراره حریرچی گروه زیست‌شناسی سلولی مولکولی و میکروبیولوژی، دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی دانشگاه اصفهان، اصفهان زهرا اعتمادی فر دانشیار گروه زیست‌شناسی سلولی مولکولی و میکروبیولوژی، دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی دانشگاه اصفهان، اصفهان محمد طاهرزاده استاد مرکز سوئدی بازیافت منابع، دانشگاه بوروس، بوروس، سوئد Journal Article 2021 11 12 Introduction: Fossil fuels are the main sources of water, soil, and air pollution that threaten human life and other organisms on Earth. Nowadays, the climate change and pollution are critical issues; however, many countries still use polluting fossil fuels. Therefore, finding alternative and clean fuels is a concern for many environmental activists and scientists. One of these alternative fuels is ethanol, which ignites cleaner due to its higher hydroxyl groups and lack of sulfur and nitrogen in its formula. Ethanol can be produced both chemically and biologically. Till now, four generations of bioethanol have been introduced. In the second generation, lignocellulosic materials are used as the main source for bioethanol production. These materials are frequently found in plant biomasses and agricultural residues, which are inexpensive and environmentally sustainable. Therefore, it is of importance to improve the production process and find novel techniques that increase final yields and process efficacy. In this study, the structural properties of lignocellulosic materials, pretreatment techniques, the second-generation bioethanol production process, and the effective bacterial and fungal strains in this procedure are investigated. Materials and Methods: This review study is a narrative review in which a logical search approach was selected. For data analysis, a comparative approach between the different methods was expressed in each section. Results: Among four bioethanol generations, the second generation has received remarkable attention due to its non-competition with human food and its industrial potential rather than other generations. Therefore, it is of particular significance to improve the production process of bioethanol second generation. A deep understanding of lignocellulosic components, pretreatment methods optimization, and increasing hydrolysis and fermentation processes efficiency make bioethanol production industrially possible and cost-effective. Discussion and Conclusion: However, despite extensive studies to select the most suitable microorganisms during the fermentation stage, Saccharomyces cerevisiae and Zymomonas mobilis are still at the forefront of studies. مقدمه: سوخت‌های فسیلی به‌دلیل ایجاد آلودگی‌های فراوان در محیط، جان انسان‌ها و دیگر موجودات کره زمین را تهدید می‌کنند. باوجود تغییرات اقلیمی و آلودگی‌های فراوان، تعداد چشمگیری از کشورهای جهان هنوز از این سوخت‌های آلاینده استفاده می‌کنند؛ بنابراین، یافتن سوخت‌های جایگزین و پاک دغدغة بسیاری از پژوهشگران است. یکی از متداول‌ترین این سوخت‌ها، اتانول است که به‌علت گروه‌های هیدروکسیل بیشتر و نداشتن گوگرد و نیتروژن در ساختار خود، تمیزتر می‌سوزد که هم به روش شیمیایی و هم به روش زیستی به دست می‌آید. تاکنون چهار نسل از اتانول زیستی معرفی شده‌اند که تولید آنها از ترکیبات لیگنوسلولزی با عنوان نسل دوم شناخته می‌شود. این ترکیبات شامل زیست‌تودة کشاورزی یا صنعتی‌اند که ازنظر زیست‌محیطی پایدار و ازنظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه هستند. مواد و روش‏‏ها: رویکرد کلی این مقاله به‌صورت مقالة مروری روایتی است و تا حد امکان در جستجوی مطالب، رویکرد جستجوی منطقی در پیش گرفته شد. در جمع‌بندی و تجزیه و تحلیل نهایی اطلاعات سعی شد در هر بخش، از رویکرد مقایسه‌ای بین روش‌های مختلف بیان‌شده استفاده شود. نتایج: از میان چهار نسل‌ موجود، نسل دوم اتانول زیستی، به‌دلیل عدم رقابت با غذای انسان و قابلیت صنعتی‌شدن بیشتر نسبت به نسل سوم و چهارم، شایان توجه قرار گرفته است؛ درنتیجه، بررسی دقیق فرایند تولید اتانول زیستی نسل دوم از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. شناخت درست اجزای ترکیبات لیگنوسلولزی، بهینه‌سازی روش‌های پیش‌تیمار و یافتن روش هیدرولیز و تخمیر با بازده بالا ازجمله مواردی‌اند که باید به دقت بررسی شوند تا این فرایند را از لحاظ صنعتی مقرون‌به‌صرفه کند. بحث و نتیجه‏گیری: باوجود پژوهش‌های گسترده برای انتخاب مناسب‌ترین میکروارگانیسم در مرحله تخمیر، همچنان ساکارومایسس سرویزیه و زایموموناس موبیلیس در صدر بررسی‌ها قرار دارند.

https://bjm.ui.ac.ir/article_26653_a3d7d6f78b412ea6aa5732b7948f4808.pdf

دانشگاه اصفهان زیست شناسی میکروبی 3060-7647 11 43 2022 09 23 Production of Bio-hydrogen by Microorganisms and Extracellular Enzymes: Clean Energy تولید هیدروژن زیستی توسط میکروارگانیسم‌ها و آنزیم‌های خارج سلولی: انرژی پاک 97 117 26652 10.22108/bjm.2022.131554.1428 FA مهلا باقری گروه بیوتکنولوژی، دانشکدۀ علوم و فناوری‌های زیستی، دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی، اصفهان، ایران گیتی امتیازی استاد گروه زیست‌شناسی سلولی مولکولی و میکروبیولوژی، دانشکدۀ علوم و فناوری‌های زیستی، دانشگاه اصفهان، ایران مریم جلیلی استادیار گروه بیوتکنولوژی، دانشکدۀ علوم و فناوری‌های زیستی، دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی، اصفهان، ایران Journal Article 2021 11 20 Abstract Introduction: Hydrogen gas has great potential as a renewable energy source. Although hydrogen gas is obtained from fossil fuels, there is a demand for its production by chemical methods and electrolysis of water, and its extraction from oil sands is currently being studied. Its biological production is one of the cleanest types of hydrogen fuel production due to the consumption of greenhouse gases such as carbon dioxide and/or aerobic and anaerobic fermentation of agricultural wastes, and it can be considered as a solution for simultaneous production of the fuel and elimination of environmental pollutions. Materials and Methods: The present study briefly explains the hydrogen-producing microorganisms, the mechanisms, and the effective enzymes in their production. For this purpose, authoritative articles published between 2006 and 2021 and information in the Scopus database have been used to draw graphs and write this review article. In addition, some limitations and the ways to overcome them for increasing biohydrogen production are described in detail. Results: The results show that carbon dioxide fixation, fermentation, nitrogen fixation, aerobic and anaerobic photosynthesis are some ways of biological production of this fuel. Discussion and Conclusion: Important elements in biological production are the effective enzymes in these reactions and the possibility of using these enzymes in the continuous production of gas, and the purification of hydrogen from other gases. The stabilization of these enzymes under their conditions is of particular importance for the mass production of this gas. Purification of bio-produced hydrogen gas is essential for consumption as fuel, and some technologies, including nanomembranes such as polysulfonate, are very helpful in purifying this gas from other gases such as oxygen, nitrogen, ammonium, hydrogen sulfide, and oxygen. مقدمه: گاز هیدروژن به‌عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر، پتانسیل بالایی دارد. گاز هیدروژن از سوخت‌های فسیلی به دست می‌آید؛ اما تقاضا برای تولید آن با روش‌های شیمیایی و الکترولیز آب وجود دارد و امروزه استخراج آن از ماسه‌های نفتی درحال مطالعه است. تولید آن ازطریق زیستی به‌دلیل مصرف گازهای گلخانه‌ای مانند دی‌اکسید‌کربن و / یا تخمیر هوازی و بی‌هوازی پسماندهای کشاورزی یکی از پاک‌ترین انواع تولید سوخت هیدروژنی است و می‌توان آن را راه‌حلی برای تولید همزمان سوخت و رفع آلودگی‌های زیست‌محیطی دانست. مواد و روش‏‏ها: در این مقاله به‌طور خلاصه میکروارگانیسم‌های تولید‌کنندة هیدروژن، مکانیسم‌های تولید و آنزیم‌های مؤثر بررسی شده‌اند. برای این هدف از اطلاعات موجود در پایگاه داده‌های اسکوپوس برای رسم نمودارها و از مقالات معتبر منتشرشده در فاصله زمانی 2006 تا 2021 استفاده شده است. علاوه بر این، برخی از محدودیت‌ها و راه‌های غلبه بر آنها و افزایش تولید هیدروژن زیستی با استفاده از مقالات به تفصیل شرح داده شده‌اند. نتایج: تثبیت دی‌اکسید‌کربن، تخمیر، تثبیت نیتروژن، فتوسنتز هوازی و بی‌هوازی از راه‌های تولید زیستی این سوخت است. بحث و نتیجه‏گیری: آنچه در تولید زیستی اهمیت دارد، آنزیم‌های مؤثر در این واکنش‌ها و امکان استفاده از این آنزیم‌ها در تولید مداوم گاز و تصفیه هیدروژن از گازهای دیگر است. تثبیت این آنزیم‌ها در شرایط خاص خودشان برای تولید انبوه این گاز از اهمیت خاصی برخوردار است. خالص‌سازی گاز هیدروژن تولیدشدة زیستی به هدف مصرف آن به‌عنوان سوخت، ضروری است و برخی فناوری‌ها ازجمله غشاهای نانو مانند پلی‌سولفونات در خالص‌سازی این گاز از گازهای تولیدی دیگر مانند اکسیژن، ازت، آمونیوم، هیدروژن سولفید و اکسیژن بسیار کمک‌کننده است.

https://bjm.ui.ac.ir/article_26652_1dfb949ed8d008325e93859468a93ac8.pdf