Cambiamenti compositivi e caratteristiche ecologiche del muco dei lombrichi sotto diversi stimoli elettrici

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 2332 (2023) Citare questo articolo

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Il muco dei lombrichi è ricco di sostanze nutritive che possono avviare la mineralizzazione e l'umificazione della materia organica ed è di grande importanza per la bonifica del suolo contaminato e il riutilizzo dei fanghi. In questo studio, sei combinazioni di tensione e corrente sono state utilizzate per promuovere la produzione di muco di lombrico (5 V e 6 V a 10, 20 e 30 mA, rispettivamente), per esplorare i cambiamenti compositivi del muco prodotto sotto diversi stimoli elettrici e per proporre il miglior gruppo di stimolazione elettrica e frazione di muco applicabile alla bonifica dell'inquinamento da metalli pesanti del suolo e al riutilizzo dei fanghi. I risultati hanno mostrato che il muco prodotto dai sei stimoli elettrici era composto principalmente da proteine, aminoacidi, carboidrati, acidi grassi e polisaccaridi, con piccole quantità di alcol, fenolo e sostanze organiche esteri. Sotto diversi stimoli elettrici, ciascun componente è cambiato in modo significativo (P <0,05). Il pH e la conduttività erano più alti a 6 V 20 mA, il contenuto totale di azoto e fosforo raggiungeva il massimo a 5 V 30 mA e il potassio totale a 6 V 10 mA. Proteine, aminoacidi e carboidrati erano più abbondanti nel muco prodotto a 5 V 10 mA, mentre gli elementi metallici in tracce raggiungevano i loro valori più bassi a 5 V 10 mA. Infine, sulla base dell'analisi dei componenti principali e combinata con studi precedenti, si è concluso che il muco prodotto a 5 V 10 mA era debolmente alcalino, ricco di aminoacidi e sostanze nutritive e povero di oligoelementi metallici, e più adatto per il compostaggio di fanghi e paglia. esperimenti, bonifica del suolo ed esperimenti di modifica.

I lombrichi sono invertebrati che vivono nel suolo e spesso funzionano come ingegneri ecologici negli ecosistemi del suolo1. Da una prospettiva macroscopica, i lombrichi promuovono la formazione di aggregati del suolo attraverso lo scavo, il foraggiamento, lo spostamento e il lancio e quindi aumentano il livello di mineralizzazione del suolo, migliorano la permeabilità del suolo e migliorano la capacità di ritenzione idrica. I getti di lombrichi sono anche ricchi di humus e sostanze nutritive per le piante e un fertilizzante organico privo di inquinamento, sostenibile ed efficiente2,3,4. A livello microscopico, i lombrichi possono modificare la ricchezza e la diversità della comunità microbica, accelerando così l’utilizzo della materia organica, e hanno anche la capacità di assorbire e arricchirsi di metalli pesanti5,6. I lombrichi e il loro ambiente circostante vengono anche definiti collettivamente "cerchio di contatto dei lombrichi". Quando i lombrichi sono attivi in ​​un "cerchio di contatto dei lombrichi", rilasciano dalla loro epidermide un muco giallo chiaro con un odore pungente, che è una barriera protettiva naturale dei lombrichi. Inoltre, questo muco contiene proteine, aminoacidi, carboidrati e altre sostanze essenziali per la crescita, lo sviluppo, la riproduzione e la resistenza dei lombrichi7,8,9.

Gli studi hanno dimostrato che il muco dei lombrichi contiene cellule immunitarie, peptidi antimicrobici, proteine ​​antimicrobiche ed emoagglutinazione che agiscono con un ruolo fagocitario, forniscono resistenza ai batteri e proteggono i lombrichi dagli agenti patogeni10; il muco contiene anche composti come proteine ​​e fitormoni insetticidi, antifungini e antivirali che inibiscono la crescita di agenti patogeni delle piante, come Fusarium oxysporum e Candida albicans, migliorando così la germinazione dei semi e promuovendo il potenziale di crescita delle piante10,11. Il muco dei lombrichi è anche particolarmente utile per il terreno e per le piante in crescita. Gli aminoacidi contenuti nel muco sono un fertilizzante liquido facilmente assorbibile che fornisce abbondanti nutrienti alle piante, promuove la crescita e la tolleranza al cadmio delle piantine di pomodoro, aumenta l'accumulo di cadmio nelle piante e migliora anche l'attività microbica nel substrato, aumentando così l'arricchimento microbico mediante 3,4–11 volte4,5,12. Bityutskii et al.13 hanno scoperto che il muco può guidare e accelerare il livello di mineralizzazione e umificazione dei residui vegetali, con conseguenti forti cambiamenti qualitativi nella composizione dell'humus. Allo stesso modo, Pan et al.14 hanno scoperto che il muco contiene ligandi che complessano efficacemente i contaminanti organici, alterano la distribuzione dei contaminanti organici nel suolo, migliorano la biodisponibilità dei contaminanti e promuovono il biorisanamento. Sizmur et al.15 hanno anche scoperto che il muco aveva un effetto significativo sul trasporto e sulla morfologia dell'arsenico, il metallo pesante, nei terreni contaminati.