Развитие нитчатых цианобактерий в условиях загрязнения тяжелыми металлами
ART 970744
Авторы:
М.
Н. Баширова, А.
Р. Гальперина
М.
Н. Баширова, А.
Р. Гальперина Библиографическое описание статьи для цитирования:
Баширова
М.
Н.,
Гальперина
А.
Р. Развитие нитчатых цианобактерий в условиях загрязнения тяжелыми металлами // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2017. – Т. 39. – С.
2086–2090. – URL:
http://e-koncept.ru/2017/970744.htm.
Аннотация. Статья посвящена изучению влияния токсического действия таких тяжелых металлов, как серебро, кадмий, свинец и медь, на рост, культуральные, морфологические и физиолого-биохимические признаки нитчатых цианобактерий. Установлен диапазон концентраций тяжелых металлов, которые способны выдерживать исследуемые микроорганизмы. Выявлено, что токсическое действие тяжелых металлов сопровождается изменениями в клетках цианобактерий.
Текст статьи
Гальперина Алина Равильевна,кандидат биологических наук, доцент кафедры прикладной биологии и микробиологии ФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет», г. Астраханьalina_r_s@rambler.ru
Баширова Маргарита Наилевна,магистрант кафедры прикладной биологии и микробиологииФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет», г. Астраханьmargarita559355@gmail.com
Развитиенитчатых цианобактерийв условиях загрязнения тяжелыми металлами
Аннотация.Статья посвящена изучению влияния токсического действия таких тяжелых металлов как серебро, кадмий, свинец и медь на рост, культуральные, морфологические и физиологобиохимические признаки нитчатых цианобактерий. Установлен диапазон концентраций тяжелых металлов, которые способны выдерживать исследуемые микроорганизмы. Выявлено, что токсическое действие тяжелых металлов сопровождается изменениямив клетках цианобактерий.Ключевые слова:тяжелые металлы, цианобактерии, фотосинтетические пигменты, токсическое действие.
Наиболее широко распространенными загрязнителями почвенной и водной среды являются тяжелые металлы(ТМ)[1]. Они составляют существенную часть поллютантов окружающей среды и занимают второе место по токсичности после пестицидов. Однажды поступив в биогеохимический цикл, они покидают его очень редко и достаточно медленно [2]. По причине острой токсичности и постепенной аккумуляции в природной среде до критического значения, металлы образуют группу наиболее опасных загрязнителей среды, и представляют серьезную угрозу для биоты, однако, в то же время, они составляют необходимую часть ферментативных систем живых организмов [3].В настоящее время, в результате интенсификации промышленности и сельского хозяйства, проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами становится все более острой. Перспективными объектами для применения в очистке сточных вод от соединений тяжелых металлов являются цианобактерии, так как они обладают способностью аккумулировать в высоких концентрациях многие элементы, а так же переводить их в нетоксичную форму [4]. Благодаря короткому циклу их развития можно на нескольких поколениях проследить действие экстремальных факторов окружающей среды [5]. В результате химического загрязнения, повышенные концентрации тяжелых металлов оказывают влияние на размеры, морфологию, ультраструктуруклеток и скорость размноженияцианобактерий[6]. Морфологические особенности клеток цианобактерий в сочетании с их физиологическими свойствами (скорость роста и скоростьразмножения, биохимические показатели и др.) служат надёжными показателями качества среды.В связи с этим, особую актуальность приобретают исследования, направленные на изучение чувствительности цианобактерий к токсическому действию различных тяжелых металлов. Целью работы являлось исследование влияния различных тяжелых металлов на рост, культуральноморфологические и физиологобиохимические признаки нитчатых цианобактерий.Объекты и методы исследований.В качестве объекта исследованияиспользовали изолят нитчатых цианобактерий коллекции кафедры «Прикладная биология и микробиология»Астраханского государственного технического университета, выделенный из лабораторного цианобактериального сообщества, которое культивировалось в лабораторных условиях в течение 6 лет при постоянном искусственном освещении интенсивностью 1500 люкс.В процессе исследования изучалась токсичность серебра, кадмия, свинца и меди. Серебро добавляли в среду в виде AgNO3, кадмий в виде CdCl2, свинец в виде Pb(CH3COO)2, медь в виде CuSO4. Культивирование цианобактерий проводили при температуре 24 оС при круглосуточном искусственном освещении интенсивностью 1500 люкс в течение 30 суток на жидких минеральных средах, содержащихразличныеконцентрации данных солей. Токсичность тяжелых металлов оценивалипо их среднеэффективным концентрациям: 200 мг/л; 20 мг/л; 2 мг/л; 0,2 мг/л; 0,02 мг/л; 0,002 мг/л. За среднеэффективные концентрации солей тяжелых металлов принималиконцентрации, при которых количество клеток в культуре цианобактерий при инкубации с разными концентрациями солей тяжелых металлов снижается на 50% по сравнению с начальной плотностью культуры к определенному сроку[3]. Культуральные признаки цианобактерий оценивали визуально. Отмечали окраскубиомассы и характер роста в питательной среде. Морфологические признаки цианобактерий изучалипри помощи светового микроскопа, увеличение которого составляло 700×. Отмечали форму, размер клеток, особенности трихом. Размер клеток определяли при помощи окулярного микрометра и объективного микрометра [7].Информацию о физиологическом состоянии клеток может дать изучение пигментного комплекса цианобактерий. Контроль пигментного комплекса цианобактерий осуществляли по изменению содержания хлорофилла а, каротиноидов и фикобилипротеинов. Содержание фотосинтетических пигментов определяли по оптической плотности характерных полос поглощенияна спектрофотометре.Экстракцию хлорофилла а и каротиноидов проводили следующим образом: из сырой биомассы цианобактерий брали навеску 0,5 г, помещали в фарфоровую ступку, добавляли 15 мг мела и несколько капель растворителя (70% спирт). К растертой биомассе добавляли 3 мл растворителя и перемешивали. Жидкость осторожно сливали и отфильтровывали через двойной бумажный фильтр. К оставшейся массе добавляли еще 23 мл растворителя и повторяли операцию. Объем вытяжки доводили до 10 мл [8].Для хлорофилла а в 70 % спирте максимум поглощения в красной области спектра наблюдается при длине волны (D) = 665 нм, для хлорофилла b при D = 649 нм. Каротиноиды определяют при D = 440, 5 нм. Концентрацию хлорофилла и каротиноидов в вытяжке рассчитывали по формуламВернона и Веттштейна [9,10].Фикобилипротеины фикоцианин, аллофикоцианин и фикоэритрин экстрагировали фосфатным буфером с применением 6кратного замораживания. Концентрацию фикобилипротеинов рассчитывалипо формулам Сигелмана и Кайси [11].Ошибка измерений составляла 5 %.Результаты исследований и их обсуждение.Установлено, что данные микроорганизмы выдерживают воздействие до 0,002 мг/л AgNO3,до 0,02 мг/л CuSO4, до 0,02 мг/л CdCl2, до20 мг/л Pb(CH3СОО)2. Проявление токсического эффекта исследуемых тяжелых металловубывало по следующей последовательности: Ag� Cu�Сd� Pb.Исследуемая культура растет в виде пленок и тяжей яркозеленого цвета. В процессе изучения морфологии клеток цианобактерий выявлено, что в контроле исследуемые цианобактерии представлены цилиндрическими клетками, образующими длинные трихомы. Размеры клеток следующие: длина 1,62,3 мкм, ширина 1,51,8 мкм. Трихомы формируют завитки.Обнаружено, что наиболее токсичной солью ТМ является AgNO3. Исследуемые цианобактерии проявляют рост лишь при концентрации 0,002 мг/л данной соли. В процессе роста они формируют плотную слизистую пленку и тяжи яркозеленого цвета. При микроскопировании выявлено, что клетки под действием ТМ увеличиваются в размерах до 3,2×1,9 мкм.Трихомы образуютбеспорядочные скопления. При ростена средах,содержащихмедьи кадмий,цианобактерии формируют тонкие слизистые пленкии тяжияркозеленого цвета. Трихомы прямые или волнистые, состоят из клеток разных размеров: от 1,6 × 1,5 мкм до 3,2 × 1,9 мкм.Установлено, что наименьшим токсическим эффектом обладает соль свинца. Цианобактерии выдерживают до 20 мг/л концентрации данной соли, однако при такой концентрации рост микроорганизмов достаточно слабый, они формируют тонкие тяжи зеленого цвета и корки на дне колбы. При микроскопировании обнаружено, что нити распадаются на фрагменты, присутствует отмершая органика.При более низких концентрациях цианобактерии образуютхарактерные для них плотные слизистые пленки и тяжи яркозеленого цвета. Трихомы от прямых до волнистых, состоят из клеток разных размеров.У исследованных микроорганизмов обнаружена чувствительность пигментного аппарата к токсическому действию ТМ. При этом различные концентрации ТМ поразному влияли на синтез пигментов(таблица). Таблица1Влияние тяжелых металлов на показатели фотосинтетической активности цианобактерий
ТМ;концентрация, мг/лХлорофилл а, мг/гКаротиноиды, мг/гФикоцианин, мг/гАллофикоцианин, мг/гФикоэритрин,мг/гКонтроль0,0310,0210,0080,003
0,001Соль свинцаPb; 0,0020,0980,0280,0060,0030,002Pb; 0,020,0430,0290,0300,0100,004Pb; 0,20,0310,0100,0100,0020,002Pb; 20,0210,0140,0310,0060,004Pb; 200,0290,0210,0230,0060,003Pb; 200
Соль кадмияCd; 0,0020,0670,0370,0100,0100,050Cd; 0,020,1070,0530,0670,0090,006Cd; 0,2
Cd; 2
Cd; 20
Cd; 200
Соль серебраAg; 0,0020,0800,0490,0330,0060,026Ag; 0,02
Ag; 0,2
Ag; 2
Ag; 20
Ag; 200
Соль медиCu; 0,0020,0850,0310,0050,0020,001Cu; 0,020,0330,0210,0040,0030,001Cu; 0,2
Cu; 2
Cu; 20
Cu; 200
Примечание: «» рост отсутствуетПрисутствие соли свинца в концентрации 0,002 мг/л вызывало резкое увеличение содержанияосновного фотосинтетического пигмента хлорофиллаапрактически в 3 раза. Но с повышением концентрации данного ТМ происходило снижение количества хлорофилла а, в то время как содержание каротиноидов значительно не изменялось. Соли кадмия и серебра оказывали стимулирующее действие на синтез хлорофилла а и каротиноидов, их концентрацияувеличивалась с повышением концентрацииТМ. Содержание в среде 0,002 мг/л соли меди приводило к повышению концентрации хлорофилла а и каротиноидов, но увеличение концентрации ТМ до 0,02мг/л не влияло на синтезэтих пигментов.Наибольшая концентрация хлорофилла а(0,107 мг/г) и каротиноидов (0,053 мг/г) обнаружена при культивировании цианобактерий в среде, содержащей 0,02 мг/л соли кадмия.Наиболее значительный ингибирующий эффект ТМ на образованиехлорофилла аотмечен при культивировании цианобактерий в среде, содержащей 2 мг/л соли свинца, а на образованиекаротиноидов при культивировании в среде, содержащей 0,22 мг/л соли свинца.Установлено, что изучаемые цианобактерии содержат небольшое количество фикобилипротеиновых пигментов: 0,008 мг/г фикоцианина, 0,003 мг/г аллофикоцианина и 0,001 мг/г фикоэритрина.Присутствие в среде 0,002 мг/л соли свинца приводило к незначительному снижению содержания фикоцианинадо 0,006 мг/г. Но повышение концентрации оказывалостимулирующее действие на синтез данного пигмента. Под влиянием 0,02 мг/л соли свинца происходит увеличение содержания аллофикоцианина до 0,01 мг/г, а при добавлении в среду 2 и 20 мг/л соли свинца содержание данного пигмента увеличивается в 2 раза. Однако, 0,02 мг/л соли свинца ингибировало синтез аллофикоцианина, а 0,002 мг/л не влияло на его синтез. Обнаружено, что добавление в среду соли свинца стимулировало синтез фикоэритрина. Содержание данного пигмента увеличивалось в 24 раза в зависимости от концентрации соли свинца.Соли кадмия и серебра оказывают стимулирующее действие на синтез фикобилипротеинов. Присутствие в среде соли меди приводит к снижению содержания фикоцианина, однако не оказывает значительного влияния на синтез аллофикоцианина и фикоэритрина.Наибольшая концентрация фикоцианина (0,067 мг/г) обнаружена при культивировании в среде, содержащей 0,02 мг/л соли кадмия, наименьшая (0,004 мг/г) при культивировании в среде, содержащей 0,02 мг/л соли меди. Наибольшее количественное содержание аллофикоцианина (0,01 мг/г) выявлено при культивировании цианобактерий в среде, содержащей 0,02 мг/л соли свинца и 0,002 мг/л соли кадмия, наименьшее (0,002 мг/г) при культивировании в среде, содержащей0,002 мг/л соли меди.
Наибольший стимулирующий эффект на синтез фикоэритрина (0,026 мг/г) оказывает соль серебра в концентрации 0,002 мг/г, наименьший соли меди.Таким образом, токсическое действие тяжелых металлов на цианобактерии сопровождалось морфологическими и физиологическими изменениями в клетках. Проявление токсического эффекта исследуемых токсикантов убывало по следующей последовательности: Ag� Cu�Сd� Pb. Под действием тяжелых металлов происходило увеличение клеток цианобактерий до 3,2×1,9 мкм, распад нитей на фрагменты, а так жеизменение расположения трихом относительно друг друга.Обнаружено влияние тяжелых металлов на пигментный аппаратцианобактерий. При этом различные концентрации ТМ поразному влияли на синтез пигментов.
Ссылки на источники1.Луковникова Л.В. Металлы в окружающей среде, проблемы мониторинга [Текст] / Л.В. Луковникова, А.Д. Фролова, М.П. Чекунова // Эфферентная терапия. Т.10. 2004. С. 7479. Библиогр.: с. 79.2.Шилов B.B. Токсикология свинца [Текст] : пособие для врачей / B.B. Шилов, E.B. Полозова, A.C. Богачева, Н.М. Фролова. СПб. : Издательство Политихнического университета, 2010. 28 с. ; 20 см. Библиогр.: с. 28. 100 экз. ISBN9785742227465.3.Богачева, А.С. Чувствительность цианобактерий к токсическому действию солей тяжёлых металлов [Текст]: автореф. дис. … канд. биол. наук : 14.03.04 : защищена 8.12.11 / Богачева Александра Сергеевна. Санкт Петербург, 2011. 24 с.4.Жубанова А.А. Способ биологической очистки бытовых сточных вод с использованием цианобактерии Spirulina platensis [Текст] / А.А. Жубанова, Б.К. Заядан // Новости науки Казахстана. 2004. С. 210213. Библиогр.: с. 213.5.Емцев В.Т. Микробиология [Текст] / В.Т. Емцев, E.H. Мишустин. М. : Дрофа, 2005. 446 с. : ил. ; 22 см. Библиогр.: с. 427428. 4000 экз. ISBN5710777501.6.
Битюцкий, Н.П. Микроэлементы и растение [Текст] : учебное пособие для вузов / Н. П. Битюцкий. СПб. : СПбГУ, 1999. 230 с. : ил. ; 26 см. Библиогр.: с. 227228. ISBN 5288022127.7.Нетрусов, А. И. Практикум по микробиологии [Текст] : учебное пособие для вузов / А. И. Нетрусов, М. А. Егорова, Л. М. Захарчук [и др.] : под ред. А. И. Нетрусова. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 608 с. Библиогр.: 594599. 5100 экз. ISBN576951809Х.8.Сапожников, Д.И. Пигменты пластид зеленых растений и методика их исследования [Текст] / Д.И. Сапожников. М. Л.: «Наука», 1964. 120 с.9.Vernon, L.P. Spectrophotometric determination of chlorophylls and pheophytins in plant extracts[Text] / L.P. Vernon // Anal. Chemystry.1960.
Vol.32. p. 11441150.10.
Wettstein P. von Chlorofyll letal und submiscipische Form wechsel der Plastiden [Text] / P.Wettstein// Exp. Cell Res. 1957.
V.12, No4. P.427 431.11.
Siegelman H.W., Kycia J.H. Algal biliproteins[Text] : Handbook of phycologycal methods, physiological and biochemical methods / H.W.Siegelman, J.H. Kycia;Ed. By J.A.Hellebust,J.S. Craigie. Cambridge: Cambridge University Press. 1978. 512 р.
ISBN0521200490.
Баширова Маргарита Наилевна,магистрант кафедры прикладной биологии и микробиологииФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет», г. Астраханьmargarita559355@gmail.com
Развитиенитчатых цианобактерийв условиях загрязнения тяжелыми металлами
Аннотация.Статья посвящена изучению влияния токсического действия таких тяжелых металлов как серебро, кадмий, свинец и медь на рост, культуральные, морфологические и физиологобиохимические признаки нитчатых цианобактерий. Установлен диапазон концентраций тяжелых металлов, которые способны выдерживать исследуемые микроорганизмы. Выявлено, что токсическое действие тяжелых металлов сопровождается изменениямив клетках цианобактерий.Ключевые слова:тяжелые металлы, цианобактерии, фотосинтетические пигменты, токсическое действие.
Наиболее широко распространенными загрязнителями почвенной и водной среды являются тяжелые металлы(ТМ)[1]. Они составляют существенную часть поллютантов окружающей среды и занимают второе место по токсичности после пестицидов. Однажды поступив в биогеохимический цикл, они покидают его очень редко и достаточно медленно [2]. По причине острой токсичности и постепенной аккумуляции в природной среде до критического значения, металлы образуют группу наиболее опасных загрязнителей среды, и представляют серьезную угрозу для биоты, однако, в то же время, они составляют необходимую часть ферментативных систем живых организмов [3].В настоящее время, в результате интенсификации промышленности и сельского хозяйства, проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами становится все более острой. Перспективными объектами для применения в очистке сточных вод от соединений тяжелых металлов являются цианобактерии, так как они обладают способностью аккумулировать в высоких концентрациях многие элементы, а так же переводить их в нетоксичную форму [4]. Благодаря короткому циклу их развития можно на нескольких поколениях проследить действие экстремальных факторов окружающей среды [5]. В результате химического загрязнения, повышенные концентрации тяжелых металлов оказывают влияние на размеры, морфологию, ультраструктуруклеток и скорость размноженияцианобактерий[6]. Морфологические особенности клеток цианобактерий в сочетании с их физиологическими свойствами (скорость роста и скоростьразмножения, биохимические показатели и др.) служат надёжными показателями качества среды.В связи с этим, особую актуальность приобретают исследования, направленные на изучение чувствительности цианобактерий к токсическому действию различных тяжелых металлов. Целью работы являлось исследование влияния различных тяжелых металлов на рост, культуральноморфологические и физиологобиохимические признаки нитчатых цианобактерий.Объекты и методы исследований.В качестве объекта исследованияиспользовали изолят нитчатых цианобактерий коллекции кафедры «Прикладная биология и микробиология»Астраханского государственного технического университета, выделенный из лабораторного цианобактериального сообщества, которое культивировалось в лабораторных условиях в течение 6 лет при постоянном искусственном освещении интенсивностью 1500 люкс.В процессе исследования изучалась токсичность серебра, кадмия, свинца и меди. Серебро добавляли в среду в виде AgNO3, кадмий в виде CdCl2, свинец в виде Pb(CH3COO)2, медь в виде CuSO4. Культивирование цианобактерий проводили при температуре 24 оС при круглосуточном искусственном освещении интенсивностью 1500 люкс в течение 30 суток на жидких минеральных средах, содержащихразличныеконцентрации данных солей. Токсичность тяжелых металлов оценивалипо их среднеэффективным концентрациям: 200 мг/л; 20 мг/л; 2 мг/л; 0,2 мг/л; 0,02 мг/л; 0,002 мг/л. За среднеэффективные концентрации солей тяжелых металлов принималиконцентрации, при которых количество клеток в культуре цианобактерий при инкубации с разными концентрациями солей тяжелых металлов снижается на 50% по сравнению с начальной плотностью культуры к определенному сроку[3]. Культуральные признаки цианобактерий оценивали визуально. Отмечали окраскубиомассы и характер роста в питательной среде. Морфологические признаки цианобактерий изучалипри помощи светового микроскопа, увеличение которого составляло 700×. Отмечали форму, размер клеток, особенности трихом. Размер клеток определяли при помощи окулярного микрометра и объективного микрометра [7].Информацию о физиологическом состоянии клеток может дать изучение пигментного комплекса цианобактерий. Контроль пигментного комплекса цианобактерий осуществляли по изменению содержания хлорофилла а, каротиноидов и фикобилипротеинов. Содержание фотосинтетических пигментов определяли по оптической плотности характерных полос поглощенияна спектрофотометре.Экстракцию хлорофилла а и каротиноидов проводили следующим образом: из сырой биомассы цианобактерий брали навеску 0,5 г, помещали в фарфоровую ступку, добавляли 15 мг мела и несколько капель растворителя (70% спирт). К растертой биомассе добавляли 3 мл растворителя и перемешивали. Жидкость осторожно сливали и отфильтровывали через двойной бумажный фильтр. К оставшейся массе добавляли еще 23 мл растворителя и повторяли операцию. Объем вытяжки доводили до 10 мл [8].Для хлорофилла а в 70 % спирте максимум поглощения в красной области спектра наблюдается при длине волны (D) = 665 нм, для хлорофилла b при D = 649 нм. Каротиноиды определяют при D = 440, 5 нм. Концентрацию хлорофилла и каротиноидов в вытяжке рассчитывали по формуламВернона и Веттштейна [9,10].Фикобилипротеины фикоцианин, аллофикоцианин и фикоэритрин экстрагировали фосфатным буфером с применением 6кратного замораживания. Концентрацию фикобилипротеинов рассчитывалипо формулам Сигелмана и Кайси [11].Ошибка измерений составляла 5 %.Результаты исследований и их обсуждение.Установлено, что данные микроорганизмы выдерживают воздействие до 0,002 мг/л AgNO3,до 0,02 мг/л CuSO4, до 0,02 мг/л CdCl2, до20 мг/л Pb(CH3СОО)2. Проявление токсического эффекта исследуемых тяжелых металловубывало по следующей последовательности: Ag� Cu�Сd� Pb.Исследуемая культура растет в виде пленок и тяжей яркозеленого цвета. В процессе изучения морфологии клеток цианобактерий выявлено, что в контроле исследуемые цианобактерии представлены цилиндрическими клетками, образующими длинные трихомы. Размеры клеток следующие: длина 1,62,3 мкм, ширина 1,51,8 мкм. Трихомы формируют завитки.Обнаружено, что наиболее токсичной солью ТМ является AgNO3. Исследуемые цианобактерии проявляют рост лишь при концентрации 0,002 мг/л данной соли. В процессе роста они формируют плотную слизистую пленку и тяжи яркозеленого цвета. При микроскопировании выявлено, что клетки под действием ТМ увеличиваются в размерах до 3,2×1,9 мкм.Трихомы образуютбеспорядочные скопления. При ростена средах,содержащихмедьи кадмий,цианобактерии формируют тонкие слизистые пленкии тяжияркозеленого цвета. Трихомы прямые или волнистые, состоят из клеток разных размеров: от 1,6 × 1,5 мкм до 3,2 × 1,9 мкм.Установлено, что наименьшим токсическим эффектом обладает соль свинца. Цианобактерии выдерживают до 20 мг/л концентрации данной соли, однако при такой концентрации рост микроорганизмов достаточно слабый, они формируют тонкие тяжи зеленого цвета и корки на дне колбы. При микроскопировании обнаружено, что нити распадаются на фрагменты, присутствует отмершая органика.При более низких концентрациях цианобактерии образуютхарактерные для них плотные слизистые пленки и тяжи яркозеленого цвета. Трихомы от прямых до волнистых, состоят из клеток разных размеров.У исследованных микроорганизмов обнаружена чувствительность пигментного аппарата к токсическому действию ТМ. При этом различные концентрации ТМ поразному влияли на синтез пигментов(таблица). Таблица1Влияние тяжелых металлов на показатели фотосинтетической активности цианобактерий
ТМ;концентрация, мг/лХлорофилл а, мг/гКаротиноиды, мг/гФикоцианин, мг/гАллофикоцианин, мг/гФикоэритрин,мг/гКонтроль0,0310,0210,0080,003
0,001Соль свинцаPb; 0,0020,0980,0280,0060,0030,002Pb; 0,020,0430,0290,0300,0100,004Pb; 0,20,0310,0100,0100,0020,002Pb; 20,0210,0140,0310,0060,004Pb; 200,0290,0210,0230,0060,003Pb; 200
Соль кадмияCd; 0,0020,0670,0370,0100,0100,050Cd; 0,020,1070,0530,0670,0090,006Cd; 0,2
Cd; 2
Cd; 20
Cd; 200
Соль серебраAg; 0,0020,0800,0490,0330,0060,026Ag; 0,02
Ag; 0,2
Ag; 2
Ag; 20
Ag; 200
Соль медиCu; 0,0020,0850,0310,0050,0020,001Cu; 0,020,0330,0210,0040,0030,001Cu; 0,2
Cu; 2
Cu; 20
Cu; 200
Примечание: «» рост отсутствуетПрисутствие соли свинца в концентрации 0,002 мг/л вызывало резкое увеличение содержанияосновного фотосинтетического пигмента хлорофиллаапрактически в 3 раза. Но с повышением концентрации данного ТМ происходило снижение количества хлорофилла а, в то время как содержание каротиноидов значительно не изменялось. Соли кадмия и серебра оказывали стимулирующее действие на синтез хлорофилла а и каротиноидов, их концентрацияувеличивалась с повышением концентрацииТМ. Содержание в среде 0,002 мг/л соли меди приводило к повышению концентрации хлорофилла а и каротиноидов, но увеличение концентрации ТМ до 0,02мг/л не влияло на синтезэтих пигментов.Наибольшая концентрация хлорофилла а(0,107 мг/г) и каротиноидов (0,053 мг/г) обнаружена при культивировании цианобактерий в среде, содержащей 0,02 мг/л соли кадмия.Наиболее значительный ингибирующий эффект ТМ на образованиехлорофилла аотмечен при культивировании цианобактерий в среде, содержащей 2 мг/л соли свинца, а на образованиекаротиноидов при культивировании в среде, содержащей 0,22 мг/л соли свинца.Установлено, что изучаемые цианобактерии содержат небольшое количество фикобилипротеиновых пигментов: 0,008 мг/г фикоцианина, 0,003 мг/г аллофикоцианина и 0,001 мг/г фикоэритрина.Присутствие в среде 0,002 мг/л соли свинца приводило к незначительному снижению содержания фикоцианинадо 0,006 мг/г. Но повышение концентрации оказывалостимулирующее действие на синтез данного пигмента. Под влиянием 0,02 мг/л соли свинца происходит увеличение содержания аллофикоцианина до 0,01 мг/г, а при добавлении в среду 2 и 20 мг/л соли свинца содержание данного пигмента увеличивается в 2 раза. Однако, 0,02 мг/л соли свинца ингибировало синтез аллофикоцианина, а 0,002 мг/л не влияло на его синтез. Обнаружено, что добавление в среду соли свинца стимулировало синтез фикоэритрина. Содержание данного пигмента увеличивалось в 24 раза в зависимости от концентрации соли свинца.Соли кадмия и серебра оказывают стимулирующее действие на синтез фикобилипротеинов. Присутствие в среде соли меди приводит к снижению содержания фикоцианина, однако не оказывает значительного влияния на синтез аллофикоцианина и фикоэритрина.Наибольшая концентрация фикоцианина (0,067 мг/г) обнаружена при культивировании в среде, содержащей 0,02 мг/л соли кадмия, наименьшая (0,004 мг/г) при культивировании в среде, содержащей 0,02 мг/л соли меди. Наибольшее количественное содержание аллофикоцианина (0,01 мг/г) выявлено при культивировании цианобактерий в среде, содержащей 0,02 мг/л соли свинца и 0,002 мг/л соли кадмия, наименьшее (0,002 мг/г) при культивировании в среде, содержащей0,002 мг/л соли меди.
Наибольший стимулирующий эффект на синтез фикоэритрина (0,026 мг/г) оказывает соль серебра в концентрации 0,002 мг/г, наименьший соли меди.Таким образом, токсическое действие тяжелых металлов на цианобактерии сопровождалось морфологическими и физиологическими изменениями в клетках. Проявление токсического эффекта исследуемых токсикантов убывало по следующей последовательности: Ag� Cu�Сd� Pb. Под действием тяжелых металлов происходило увеличение клеток цианобактерий до 3,2×1,9 мкм, распад нитей на фрагменты, а так жеизменение расположения трихом относительно друг друга.Обнаружено влияние тяжелых металлов на пигментный аппаратцианобактерий. При этом различные концентрации ТМ поразному влияли на синтез пигментов.
Ссылки на источники1.Луковникова Л.В. Металлы в окружающей среде, проблемы мониторинга [Текст] / Л.В. Луковникова, А.Д. Фролова, М.П. Чекунова // Эфферентная терапия. Т.10. 2004. С. 7479. Библиогр.: с. 79.2.Шилов B.B. Токсикология свинца [Текст] : пособие для врачей / B.B. Шилов, E.B. Полозова, A.C. Богачева, Н.М. Фролова. СПб. : Издательство Политихнического университета, 2010. 28 с. ; 20 см. Библиогр.: с. 28. 100 экз. ISBN9785742227465.3.Богачева, А.С. Чувствительность цианобактерий к токсическому действию солей тяжёлых металлов [Текст]: автореф. дис. … канд. биол. наук : 14.03.04 : защищена 8.12.11 / Богачева Александра Сергеевна. Санкт Петербург, 2011. 24 с.4.Жубанова А.А. Способ биологической очистки бытовых сточных вод с использованием цианобактерии Spirulina platensis [Текст] / А.А. Жубанова, Б.К. Заядан // Новости науки Казахстана. 2004. С. 210213. Библиогр.: с. 213.5.Емцев В.Т. Микробиология [Текст] / В.Т. Емцев, E.H. Мишустин. М. : Дрофа, 2005. 446 с. : ил. ; 22 см. Библиогр.: с. 427428. 4000 экз. ISBN5710777501.6.
Битюцкий, Н.П. Микроэлементы и растение [Текст] : учебное пособие для вузов / Н. П. Битюцкий. СПб. : СПбГУ, 1999. 230 с. : ил. ; 26 см. Библиогр.: с. 227228. ISBN 5288022127.7.Нетрусов, А. И. Практикум по микробиологии [Текст] : учебное пособие для вузов / А. И. Нетрусов, М. А. Егорова, Л. М. Захарчук [и др.] : под ред. А. И. Нетрусова. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 608 с. Библиогр.: 594599. 5100 экз. ISBN576951809Х.8.Сапожников, Д.И. Пигменты пластид зеленых растений и методика их исследования [Текст] / Д.И. Сапожников. М. Л.: «Наука», 1964. 120 с.9.Vernon, L.P. Spectrophotometric determination of chlorophylls and pheophytins in plant extracts[Text] / L.P. Vernon // Anal. Chemystry.1960.
Vol.32. p. 11441150.10.
Wettstein P. von Chlorofyll letal und submiscipische Form wechsel der Plastiden [Text] / P.Wettstein// Exp. Cell Res. 1957.
V.12, No4. P.427 431.11.
Siegelman H.W., Kycia J.H. Algal biliproteins[Text] : Handbook of phycologycal methods, physiological and biochemical methods / H.W.Siegelman, J.H. Kycia;Ed. By J.A.Hellebust,J.S. Craigie. Cambridge: Cambridge University Press. 1978. 512 р.
ISBN0521200490.
