ГорностаеваЕА_Постерный_Доклад

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.