ABSTRACT: The simultaneous biodegradation of a mixture of atrazine and simazine by a binary community constituted by Arthrobacter sp. and Stenotrophomonas maltophila, immobilized in a porous support is reported. Both strains are able to use atrazine as the sole carbon and nitrogen source. However, accumulation of cyanuric acid (1,3,5-triazine-2,4,6-triol [OOOT]) was observed in axenic cultures of Arthrobacter sp., growing on the atrazinesimazine mixture. The genetic analysis of Arthrobacter sp. revealed the presence of atz A, B and C genes, but not atz D, which code for the enzyme responsible for the OOOT cleavage. For this reason, a binary community constituted by Arthrobacter sp., and the OOOT degrading strain, Stenotrophomonas maltophilia, was cultivated in a two-stage fixed-bed column (2S-FBC). Air and mineral salts medium containing both herbicides were concurrently fed to the biofilm reactor. Complete removal of both herbicides, determined by liquid chromatography, was obtained when triazinic loading rates (Rv, AS) were varied from 6.4 to 214.5 mg L-1 d -1 . In these conditions, removal efficiencies from 92 to 100 %, measured as chemical oxygen demand (COD), and 91 to 97 %, quantified as total organic carbon (TOC), were obtained. Through classical microbiological methods, by detecting the genes codifying for the atrazine degradation pathway, and by PCR-TGGE analysis of the DNA extracted from suspended, and attached cell mass, differences in species predominance at each stage of the 2S-FBC were observed. In the first reactor´s stage, Arthrobacter sp. predominates, whilst in the second, Stenotrophomonas maltophilia prevailed over Arthrobacter sp. However, molecular biology techniques were a good option for the screening of Stenotrophomonas sp., but not for the Athrobacter strain, due to the difficulty to extract its DNA .
RESUMEN: Se realizó el estudio de la biodegradación simultánea de una mezcla de atrazina y simazina por un cultivo binario integrado por Arthrobacter sp. y Stenotrophomonas maltophila, inmovilizado en fragmentos de roca volcánica. Ambas cepas son capaces de usar atrazina como única fuente de carbono y nitrógeno. Sin embargo, la acumulación de ácido cianúrico (1,3,5 - triazina-2,4,6-triol [ OOOT ]) se observó en cultivos axénicos de Arthrobacter sp., que crecieron en la mezcla atrazina- simazina. El análisis genético de Arthrobacter sp. reveló la presencia de los genes atz A, B y C, pero no atzD, que codifica para la enzima que rompe el anillo del OOOT. Por esta razón, se integró una comunidad constituida por Arthrobacter sp., y la cepa que degrada OOOT, Stenotrophomonas maltophilia, fue cultivada en una columna de doble- etapa de lecho fijo (2S-FBC). El reactor de biopelícula se alimentó simultáneamente con aire y medio mínimo mineral adicionado con ambos herbicidas. La completa remoción de ambos herbicidas, determinada por cromatogarfía líquida de alta resolución (HPLC), se obtuvo cuando la velocidades de carga volumétrica de triazínicos (BV, AS) se variaron desde 6,4 hasta 214,5 mg L-1 d -1 . En estas condiciones, las eficiencias de remoción obtenidas fueron del 92 a 100%, medida como demanda química de oxígeno (DQO), y del 91% a 97, cuantificados como carbono orgánico total (COT). Empleando las técnicas de microbiología clásica, mediante la detección de los genes que codifican para la vía de degradación de la atrazina, y por el análisis de PCR-TGGE del DNA extraído de las células libres e inmovilizadas, se observó cómo varió la población a lo largo del proceso en cada etapa de la 2S-FBC. En la primera etapa del reactor, predominó Arthrobacter sp., mientras que en la segunda etapa, Stenotrophomonas maltophilia prevaleció sobre Arthrobacter sp. Sin embargo, las técnicas de biología molecular fueron una buena opción para monitorear Stenotrophomonas sp., no así para la cepa de Arthrobacter sp., ya que fue difícil extraer su DNA.
