ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ БУМАЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ, ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И ГРУНТА МЕТОДОМ БИОТЕСТИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ Ипатова В.И., Дмитриева А.Г., Прохоцкая В.Ю. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия. viipatova@hotmail.com
BIOASSAYS OF PAPER PRODUCTS, FOOD AND SOIL USING MICROALGAE Ipatova V.I., Dmitrieva A.G., Prokhotskaya V.Yu. Традиционно микроводоросли используют в биотестировании в качестве тест-объекта для оценки качества жидких сред (сточных и природных вод, водных растворов токсических веществ).
Целью данной работы явилось определение биотоксичности бумажных изделий, продуктов питания с применением в качестве тест-обьекта культуры пресноводной хлорококковой микроводоросли Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb., а также донного грунта с использованием культур S. quadricauda и морской диатомовой микроводоросли Thalassiosira weissflogii (Grunow) Fryxell et Hastle. Основные тест-реакции - изменение численности клеток водорослей (выживаемость), быстрая флуоресценция (эффективность фотосинтеза) и размеры клеток. Исследовали биотоксичность водных вытяжек ряда бумажных образцов, предназначенных для использования в санитарногигиенических целях, разных сортов зерна и донного грунта, загрязненного диоксинами, в острых и хронических опытах. Более чувствительными показателями оказались размерная структура популяции и эффективность фотосинтеза клеток. Эксперименты показали, что флуоресценция дает более ранний ответ при определении токсичности образца, чем изменение численности клеток. Это дает возможность широко применять данную тестреакцию при экспресс-биотестировании. При тестировании бумажных изделий и зерна их водные вытяжки вызывали снижение эффективности фотосинтеза до 50 % по сравнению с контролем. Результаты экспериментов показали, что вытяжки из бумажных образцов содержат вещества, которые накапливаются клетками водорослей и оказывают влияние не только на изменение физиологических процессов в культуре водорослей, но и на генеративные процессы (изменение темпа деления клеток). Эффект вытяжки из загрязненного грунта проявлялся в достоверном изменении численности клеток (угнетении и стимуляции), в изменении соотношения содержания пигментов, в появлении морфологически аномальных клеток и ценобиев. Предложенный нами метод оценки токсичности бумажных изделий, пищевых продуктов и грунта по структурнофизиологическому состоянию популяций клеток микроводорослей является перспективным, интегральным, экономичным, характеризуется высокой чувствительностью и может быть рекомендован для экспресс-оценки токсичности твердых сред и материалов прежде, чем будет проведена санитарно-токсикологическая экспертиза на теплокровных животных, а также для целей биоиндикации и биомониторинга донных грунтов и почв, подвергшихся диоксиновому загрязнению. ПИРОСЕКВЕНИЕРОВАНИЕ ФРАГМЕНТОВ ГЕНОВ 16S РИБОСОМНОЙ РНК КАК МЕТОД ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ ДЕТЕКЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ- ИНДИКАТОРОВ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Кадников В.В.1, Марданов А.В.1, Равин Н.В.1,2 1 Центр «Биоинженерия» РАН, Москва, Россия. vkadnikov@bk.ru 2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия PYROSEQUENCING OF 16S rRNA GENE FRAGMENTS AS HIGH-SENSITIVITY METHOD FOR DETECTION OF MICROORGANISMS INDICATING ENVIRONMENTAL POLLUTION Kadnikov V.V., Mardanov A.V., Ravin N.V.
Состав микробных сообществ природных экосистем, таких как почва или вода, может являться индикатором их загрязнения токсичными веществами. Традиционные методы анализа состава микробных сообществ основаны на культивировании микроорганизмов и их последующей идентификации микробиологическими методами. Однако, как правило, более 90 % микроорганизмов из природных источников не удается культивировать в стандартных лабораторных условиях. Альтернативой является использование молекулярных методов, основанных на амплификации и секвенировании генов 16S рРНК. Однако традиционные методы, предполагающие клонирование фрагментов 16S рРНК в плазмидах и секвенирование методом капиллярного электрофореза, позволяют на практике проанализировать лишь несколько десятков клонов, что недостаточно для анализа сложных сообществ, насчитывающих сотни и тысячи видов микроорганизмов, и, в особенности, для обнаружения редких видов, которые могут являться биоиндикаторами специфического загрязнения. Разработка в последние годы методов высокопроизводительного секвенирования открывает новые возможности молекулярного анализа состава микробных сообществ. Так, применение метода параллельного пиросеквенирования фрагментов генов 16S рРНК позволяет единовременно идентифицировать десятки-сотни тысяч микроорганизмов и проводить количественную характеристику состава микробных сообществ, выявляя даже минорные компоненты сообщества. В качестве примера в докладе будут представлены результаты молекулярного анализа сообществ микроорганизмов месторождений гидратов метана и естественных выходов нефти на дне озера Байкал. Образцы метагеномной ДНК из гидратсодержащих донных осадков и битумных построек в местах выходов нефти были выделены в ЛИН СО РАН (г. Иркутск). Было определено более 100 тысяч независимых последовательностей фрагментов генов 16S рРНК, представляющих несколько тысяч филотипов бактерий и архей. В придонной воде основную часть микроорганизмов составляли аэробные метанотрофы, при этом известные виды патогенных бактерий обнаружены не были. В осадках, прилегающих к газовым гидратам, были обнаружены метаногенные археи и различные группы анаэробных гетеротрофных бактерий, образующих субстраты для метаногенов. Полученные данные согласуются с предположением о микробиологическом происхождении гидратов. В донных осадках также были обнаружены бактерии некультивируемых линий филума Chloroflexi, относящиеся к классу Dehalococcoidetes. Известные представители этого класса являются анаэробными гетеротрофами, восстанавливающими хлорорганические соединения, что может являться индикатором антропогенного загрязнения Байкала. В районах выходов нефти были обнаружены альфа-, бета- и гамма-протеобактерии, представители которых играют важную роль в биодеградации нефти, а также метаногенные археи. Методы идентификации микроорганизмов, основанные на параллельном пиросеквенировании фрагментов генов 16S рРНК, могут быть использованы для специфической и высокочувствительной детекции организмов - биоиндикаторов загрязнений окружающей среды.
Еще по теме ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ БУМАЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ, ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И ГРУНТА МЕТОДОМ БИОТЕСТИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ Ипатова В.И., Дмитриева А.Г., Прохоцкая В.Ю. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия. viipatova@hotmail.com: