ФГБОУ ВПО Вятская государственная сельскохозяйственная академия, г. Киров, Россия 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 Загрязнение тяжелыми металлами 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 Ni. SO 4⋅7 H 2 O) 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. Вариант Ni, 2 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. 34, 65± 7, 62 Ni, 20 мг/л 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. Метод ААС 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. ). Цель: 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: р. Н – 5, 3, гумус – 1, 74%. Показать биосорбционные и биоремедиационные способности ЦБ Nostoc linckia. Задачи: 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. В качестве поллютанта использована медь в виде соли (Cu. SO 4· 5 Н 2 О). Растворы токсикантов вносили в почву после посадки семян, растворенными в воде, проливая 10 -15 см верхнего горизонта. Площадь учетной делянки – 0, 24 м 2. Повторность опыта 3 -х кратная. Уборку урожая проводили через 11 недель после посева. Результаты: Опыт 1. Физиологический отклик N. linckia на действие меди и никеля Схема опыта: 40 Табл. 1. Определение оптимального титра ЦБ Nostoc linckia Обработка Nostoc linckia 35 Титр, 109 кл/мл С токсикантом, J (м. В) Без токсиканта, J (м. В) 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 Выводы: 25 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 1503 ± 80 Рис. 2. Содержание хлорофилла а в культуре Nostoc linckia при разном титре клеток, мг/мл Оптимальный титр ЦБ = 0, 15⋅109 кл/мл 1. Было выявлено действие ионов меди (II) на Nostoc linckia в области концентраций близких к ПДК (ПДК=0, 1 мг/дм 3). Табл. 2. Биохемилюминесценция Nostoc linckia при внесении ионов меди (II) Концентрации ионов меди (II), мг/дм 3 Контроль (без обработки Cu. SO 4) 1 ПДК Cu. SO 4 (3 мг/кг) 50 ПДК Cu. SO 4 (150 мг/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. 4 4 3. 9 3. 6 4 180 160 4 5 3 2. 9 2. 8 2. 5 2. 4 3 3 3. 2 2. 7 2. 3 2. 1 1. 9 С токсикантом, J (м. В) 2 120 100 80 0, 1 1720 ± 49 995 ± 5 40 2009 ± 14 20 Наиболее тесная корреляция наблюдается в вариантах без обработки горчицы ЦБ (r = 0, 7). 1 60 0, 2 24 ч Коэффициент корреляции Пирсона: Благодаря высокому уровню сорбции N. linckia по отношению к Ni ЦБ можно рассматривать как перспективный объект для разработки методов цианобактериальной очистки жидкостей от ТМ. В вариантах с инокуляцией семян горчицы в цианобактериальной массе коэффициент корреляции Пирсона равен 0, 2. 140 С токсикантом, J (м. В) 100 ПДК Cu. SO 4 (300 мг/кг) Опыты показывают, что в дальнейшем данный штамм ЦБ возможно использовать для биотестирования и биоиндикации техногенных территорий. 0, 4 1869 ± 67 0, 8 1507 ± 13 1, 0 2021± 36 12 ч 0 контроль 0, 1 1 мг/дм 3 10 мг/дм 3 Рис. 3. Определение биохемилюминесценции Nostoc linckia при разной концентрации ионов меди (II), J (м. В) 0 Без Обработка 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.
Скачать презентацию ФГБОУ ВПО Вятская государственная сельскохозяйственная академия г Киров
b028abad13ede96076309b16644a1ad5.ppt