"De huidige methoden om deze sites te herstellen zijn niet zo kostenefficiënt of energiezuinig als ze zouden kunnen zijn, en kan meer verstoring van het milieu veroorzaken, " zei Susan Kaminskyj, een professor in de afdeling Biologie. "Onze biotech-innovatie moet helpen om dit soort problemen sneller en met minder extra verstoring op te lossen."

Kaminskyj leidde een onderzoeksteam met drie biologiestudenten en een postdoctoraal onderzoeker aan het U of S College of Arts and Science. Resultaten van hun werk, gefinancierd door de Natural Sciences and Engineering Research Council van Canada, werden gepubliceerd in het tijdschrift PLOS EEN .

Ongeveer 800 vierkante kilometer van Alberta's Athabasca-oliezanden zijn bedekt met grof afval:een deel van de overgebleven materialen van de raffinage van aan de oppervlakte gewonnen bitumen. Verontreinigd met een olieachtig residu, zonder voedingsstoffen en bestand tegen het absorberen van water, grove residuen zijn een vijandige omgeving voor zowel planten als bodemmicroben.

Maar nadat residuen een decennium of zo bloot liggen, een paar onkruidplanten slagen er vaak in om wortel te schieten. Een van deze, een paardebloem, werd in 2007 verkregen door het U of S-team nadat werd ontdekt dat het van nature groeide op een site met grof afval. Van zijn wortels, voormalig afgestudeerde student Xiaohui Bao isoleerde een unieke schimmelstam.

De onderzoekers ontdekten al snel dat de schimmel - die ze TSTh20-1 noemden - een opmerkelijke eigenschap heeft. Wanneer zijn sporen op planten worden aangebracht, die planten groeien en gedijen op grove residuen.

"Er zijn veel micro-organismen die koolwaterstoffen eten voor de kost. Maar het leuke aan deze is dat hij in symbiose staat met een plant, " zei Tim Repas, een van de auteurs van de krant. "Het is niet alleen het eten van de koolwaterstoffen, maar het laat de plant overleven in deze omgevingen."

In het laboratorium van Kaminskyj, meer dan 90 procent van de met TSTh20-1 behandelde zaden ontsproten op grove residuen, terwijl geen van de onbehandelde zaden ontkiemde. Tomatenzaailingen die met de schimmel waren behandeld, floreerden zelfs zonder kunstmest op residuen en groeiden om tomaten te produceren.

Naarmate de planten groeiden, ze maakten ook de grond eronder schoon. Petrochemische residuen in de residuen werden afgebroken, het creëren van een gezondere groeiomgeving.

De schimmel kon zelfs direct op diesel groeien, ruwe olie en soortgelijke materialen als de enige voedingsbron - de eerste keer dat dit vermogen is waargenomen bij een lid van deze snelgroeiende groep schimmels. De onderzoekers concludeerden dat TSTh20-1 een uitstekend potentieel heeft om vele soorten petrochemische lozingen te herstellen, evenals locaties voor grofvuil.

Het is opwindend om deze eigenschappen samen in één organisme te zien, zei Repas, een recent afgestudeerde master of science in biologie die nu werkt als milieuwetenschapper. Het betekent dat de TSTh20-1-schimmel 'multitalent' is.

"Zo kunnen we de sanering en de ontginning van een terrein tegelijkertijd doen, ' zei Repas.

Gewoonlijk, sanering - het verwijderen van verontreinigende stoffen van een locatie - wordt afzonderlijk van landaanwinning gedaan - het land in bijna zijn oorspronkelijke staat herstellen. In het geval van een lekkage, verontreinigde grond wordt vaak in een langdurig en kostbaar proces opgeschraapt en afgevoerd. Nieuwe grond wordt vervolgens in het gebied gebracht en ingezaaid met inheemse planten.

"Met ons proces ze kunnen gewoon onze behandelde zaden neerleggen en dan af en toe op de site kijken, "zei Kaminskyj. "Ze zouden minder energie kunnen steken, effectiever, in een veel grotere ruimte."

De volgende stap is bewijzen dat de methode in de echte wereld werkt. Het team is al begonnen met testen op twee petrochemische lekkages in Alberta en British Columbia en verwacht volgend jaar resultaten te zien.

De onderzoekers zijn ook op zoek naar industriële partners die het proces willen testen op oliezandafvallocaties of bij olielozingen.

Een ander gebied van verder onderzoek is het mechanisme waarmee TSTh20-1 zijn effecten bereikt. Een aanwijzing is de verhoogde niveaus van enzymen, peroxidasen genaamd, waarvan het team ontdekte dat ze werden uitgescheiden door planten die door de schimmel waren gekoloniseerd.

"Peroxidasen kunnen elke vorm van chemische binding afbreken, en ze lijken nauw betrokken te zijn bij het ontsmetten van de petrochemische component van residuen, ' zei Kaminskyj.

Meer weten over hoe TSTh20-1 werkt, kan helpen bij het identificeren van aanvullende organismen die vergelijkbare voordelen bieden aan planten. De onderzoekers bestuderen momenteel 10 nieuwe kandidaten geïsoleerd uit plantenwortels.