CYANOBACTERIA NOSTOC LINCKIA HOW BIOSORBENT AND BIOREMEDIATORY АВТОРЫ: Горностаева Е.А., Фокина А.И., Огородникова С.Ю., Лаптев Д.С., Зыкова Ю.Н., Злобин С.С., Березин Г.И., Ковина А.Л., Жаворонков В.И., Калинин А.А., Кудряшов Н.А. НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: Домрачева Л.И., д.б.н., профессор наблюдается не только в почве техногенных территорий, но и в агросистемах, мигрируя в растения. Поэтому актуальна проблема, связанная с биоремедиацией почв, а в частности, поиска микроорганизмов, которые выполняли бы защитные функции. Опыт 2. Определение сорбционной способности N. linckia В качестве поллютанта использовали ионы Ni (II) (в виде соли NiSO4⋅7 H2O) с концентрацией 2 и 20 мг/л. Цианобактерии – распространенная группа микроорганизмов, которая встречается и в воде, и в почве, способная к фотосинтезу и азотфиксации. Это древнейшие организмы, которые могут адаптироваться к экстремальным условиям и обезвреживать различные ксенобиотики. Табл. 3. Уровень извлечения никеля из культуральной жидкости биомассой N. linckia, % Уровень извлечения никеля из культуральной жидкости биомассой N. linckia определяли через 14 суток. Рис. 4. Nostoc linckia до и после гомогенизации: а) контроль; б) после воздействия ионов Ni (II) с концентрацией 2 мг/л; в) после воздействия ионов Ni (II) с концентрацией 20 мг/л. Для данных опытов был использован штамм цианобактерии Nostoc linckia (Roth.) Born and Flah. № 271 из музея фототрофных микроорганизмов кафедры биологии растений, селекции и семеноводства, микробиологии Вятской ГСХА. Вариант Метод ААС Ni, 2 мг/л 34,65±7,62 Ni, 20 мг/л 58,87±12,95 Опыт 3. Определение эффективности цианобактериальной обработки семян при фиторемедиации почв, загрязненных медью В качестве объекта исследования была использована горчица белая (Sinapis alba L.). Полевой опыт был заложен на опытном поле ВГСХА в 2012 г. Фоновое содержание ТМ в почве в контрольных вариантах составило 0,22±0,02 мг/кг. Почва на данной территории дерновоподзолистая, среднесуглинистая: рН – 5,3, гумус – 1, 74%. Показать биосорбционные и биоремедиационные способности ЦБ Nostoc linckia. 1. Показать физиологический отклик ЦБ N. linckia на действие ТМ; 2. Указать на сорбционные возможности N.linckia; 3. Доказать эффективность цианобактериальной обработки семян при фиторемедиации почв, загрязненных ТМ. Опыт 1. Физиологический отклик N. linckia на действие меди и никеля Схема опыта: 40 Табл. 1. Определение оптимального титра ЦБ Nostoc linckia С токсикантом, J (мВ) Без токсиканта, J (мВ) 30 1,22 2128 ± 151 2310 ± 48 20 0,61 1751 ± 176 2286 ± 51 15 0,31 776 ± 91 2367 ± 56 0,15 486 ± 8 1869 ± 67 0,08 726 ± 38 1503 ± 80 Контроль (без обработки ЦБ) 10 5 0 1,22⋅109 0,61⋅109 0,31⋅109 0,15⋅109 0,075⋅109 кл/мл кл/мл кл/мл кл/мл кл/мл Оптимальный титр ЦБ = 0,15⋅109 кл/мл Табл. 2. Биохемилюминесценция Nostoc linckia при внесении ионов меди (II) Концентрации ионов меди (II), мг/дм3 Контроль (без обработки CuSO4) 50 ПДК CuSO4 (150мг/кг) 6 2. В следующем опыте был проработан более широкий диапазон концентраций, в том числе с разным временем экспозиции поллютанта в культуре Nostoc linckia -12 и 24 ч. 160 4 5 4 4 3.9 3.6 4 180 С токсикантом, J (мВ) 3 2.9 2.8 2.5 2.4 3 3 3.2 2.7 2.3 2.1 1.9 100 80 1720 ± 49 60 0,2 995 ± 5 40 2009 ± 14 20 1869 ± 67 0,8 1507 ± 13 1,0 2021±36 Уборку урожая проводили через 11 недель после посева. 24 ч 12 ч 0 контроль 0,1 1 мг/дм3 10 мг/дм3 мг/дм3 Рис. 3. Определение биохемилюминесценции Nostoc linckia при разной концентрации ионов меди (II), J (мВ) 100 ПДК CuSO4 (300 мг/кг) Коэффициент корреляции Пирсона: Опыты показывают, что в дальнейшем данный штамм ЦБ возможно использовать для биотестирования и биоиндикации техногенных территорий. Благодаря высокому уровню сорбции N. linckia по отношению к Ni ЦБ можно рассматривать как перспективный объект для разработки методов цианобактериальной очистки жидкостей от ТМ. Наиболее тесная корреляция наблюдается в вариантах без обработки горчицы ЦБ (r = 0,7). В вариантах с инокуляцией семян горчицы в цианобактериальной массе коэффициент корреляции Пирсона равен 0,2. 2 120 0,1 0,4 1 ПДК CuSO4 (3мг/кг) 140 С токсикантом, J (мВ) Повторность опыта 3-х кратная. 25 Рис. 2. Содержание хлорофилла а в культуре Nostoc linckia при разном титре клеток, мг/мл 1. Было выявлено действие ионов меди (II) на Nostoc linckia в области концентраций близких к ПДК (ПДК=0,1 мг/дм3). Растворы токсикантов вносили в почву после посадки семян, растворенными в воде, проливая 10-15 см верхнего горизонта. Площадь учетной делянки – 0,24 м2. Обработка Nostoc linckia 35 Титр, 109 кл/мл В качестве поллютанта использована медь в виде соли (CuSO4·5Н2О). 1 0 Без Обработка Без Обработка Без Обработка Без Обработка обработки N.linckia обработки N.linckia обработки N.linckia обработки N.linckia Контроль Cu (II) 3 мг/кг Cu (II) 150 мг/кг Вегетативная масса Cu (II) 300 мг/кг Семена Рис. 6. Содержание меди в семенах и вегетативной массе горчицы, мг/кг Данные микроорганизмы являются перспективными объектами для ремедиации почв, загрязненных ТМ.