Hidrológiai Közlöny 2008 (88. évfolyam)
6. szám - IL. Hidrobiológus Napok: „A Balaton és vízrendszere – a Balaton-kutatás története” és „A Duna-kutatás története” Tihany, 2007. október 3–5.
222 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2008. 88. ÉVF. 6. SZ. Prokarióta és eukarióta pikoalgák fotoszintézisének pH és szalinitás függése Vanyovszki József', Fodorpataki László', Ágyi Ákos 1, Somogyi Boglárka 2, Vörös Lajos 2 'Babe§-Bolyai Tudományegyetem, Kolozsvár, 2MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézet, Tihany Kivonat: A Balatonból (pH 8,4-8,6; vezetőképesség =700nS cm" 1) és a Duna-Tisza közi szikes tavakból (pH 9-9,5; vezetőképesség 5000-16000 |iS cm" 1) izolált pikoeukarióta és pikocianobaktérium törzsek fotoszintézisének pH és szalinitás függését vizsgáltuk laboratóriumi körülmények között. A vizsgált pH tartomány 7 és 10,2 között, a szalinitás függési kísérletben a fajlagos vezetőképesség értéke 700 nS cm" 1 és 40000 |iS cm 1 között volt. A fotoszintézis intenzitását sötét-világos palack módszerrel mértük LDO HQ20-as típusú oxigénmérővel. Eredményeink szerint a szikes tavi pikoeukarióták szezonális megjelenését szabályozó tényezők között az őszi-tavaszi időszakra jellemző alacsonyabb szalinitás is szerepet játszik, ugyanakkor a tavak magas pH-ja szuboptimálisnak bizonyult számára. A szikes tavi pikocianobaktérium törzs nagy fokú toleranciája a magas hőmérséklettel és szalinitással szemben biztosítja számára a szikes tavakban kialakuló szélsőséges körülmények elviselését. A Selenaslrum capricornutum igen nagyfokú toleranciát mutatott a pH és szalinitás változásával szemben. A Balatonból izolált pikocianobaktérium pedig tipikus édesvízi algának bizonyult a magas pH és szalinitás értékeket nem tolerálva. Kulcsszavak: pikoalga törzsek, pH stressz, szalinitás stressz. Bevezetés A Duna-Tisza közi szikes tavak különleges fényviszonyaik és kemizmusuk, valamint időszakos kiszáradásuk miatt igen szélsőséges körülményeket nyújtanak a bennük élő vízi szervezetek számára. Ezen alkalikus víztestek pH-ja viszonylag állandó (9-9,5), változó vízszintjük azonban a halobitás mértékének állandó változását vonja maga után (vezetőképesség 5000-16000 pS)(Vörös et al., 2006). A Duna-Tisza közi szikes tavak fitoplanktonja pikoplankton dominanciát mutat (Vörös et al., 2005). Vörösen fluoreszkáló, kokkoid pikocianobaktériumok (1 pm átlagos méretű) alkotják a pikoplankton állományának túlnyomó részét nyáron, míg nagyobb méretű pikoeukarióták (1,5-2 pm) dominálnak tavasszal és ősszel. Ezen szikes tavakból izolált prokarióta és eukarióta pikoalga törzsekkel végzett korábbi vizsgálataink igazolták, hogy a fény és a hőmérséklet fontos szerepet játszik a fotoautotróf pikoplankton szezonális szukcessziójában (Somogyi et al., 2007). A Balaton enyhén alkalikusnak tekinthető nagy kiterjedésű sekély tó, mely a szikes tavaktól eltérően nem kívánja a benne élő vízi szervezetek nagyfokú alkalmazkodó képességét a szélsőséges környezeti paraméterekkel szemben. A tó szalinitása és pH-ja egyaránt viszonylagosan állandónak tekinthető (pH:8,4-8,6; vezetőképesség: =700pS) (Herodek, 1988). A Balatonban a pikoalgák részesedése a fitoplankton biomasszából 5-10 % körüli (Vörös et al., 2001), ugyanakkor elsődleges termelésük a fitoplankton produkciójának akár 50 %-át is képezi (Vörös, 1989; Somogyi et al., 2006). A pikoplankton a Balatonban, más mérsékelt övi tavakhoz hasonló szezonális dinamikát mutat, nyáron cianobaktériumok, míg télen eukarióták dominálnak (Mózes et al., 2006). Számos tanulmány foglalkozik az algák fotoszintézisének vagy szaporodásának szalinitás illetve pH toleranciájával (O'Grady & Brown, 1989; Fernandes et al., 1993; Israel et al., 1999; Visviki & Santikul, 2000; Beuf et al., 2000; Danilov & Ekelund, 2001; Raftqul et al., 2003; Fodorpataki & Bartha, 2004; Necchi Júnior & Alves, 2005; Hoham et al., 2007; Kirkwood et al., 2008), illetve magának a stressznek a hatásmechanizmusával (Kirst, 1989; Lu & Zhang, 2000; Henley et al., 2002). A szalinitás változásával kapcsolatos tanulmányok nagy része azt mutatja, hogy az édesvízből izolált algafajok kevésbé képesek tolerálni a szélsőséges körülményeket, míg a tengeri és brakkvizi fajok jobban képesek elviselni azokat taxonómiai helyzetüktől függetlenül (Fernandes et al., 1993; Rafiqul et al., 2003). Ugyanakkor Kirkwood et al. (2006; 2008) szélsőségesen sós környezetből izolált cianobaktériumok esetén igen változatos képet kaptak a törzsek só toleranciájának tekintetében, számos törzs szaporodása már viszonylag alacsony sókoncentrációnál jelentősen gátlódott. Fodorpataki & Bartha (2004) pedig az édesvízből izolált Scenedesmus opoliensis zöldalga rendkívül jó alkalmazkodóképességét írta le a sóstressz tekintetében. Az algák pH toleranciájának vizsgálata kapcsán a tanulmányok elsősorban nem a lúgos, hanem a savas pH elviselésére koncentrálnak a víztestek elsavasodása (savas esők) miatt (O'Grady & Brown, 1989; Visviki & Santikul, 2000; Hoham et al., 2007). Az a néhány tanulmány, mely a lúgos tartományban is vizsgálta az algák toleranciáját, mind a fotoszintézisben, mind a szaporodásban jelentős (> 50 %) gátlást ír le 8 - 9-es pH tartományban édesvízi, illetve tengeri cianobaktériumokat, zöldalgákat, vagy akár vörösmoszatokat vizsgálva (Israel et al., 1999; Beuf et al., 2000; Danilov & Ekelund, 2001; Necchi junior & Alves, 2005). Borsodi és mtsai. (2005) tenyésztésen alapuló, illetve tenyésztéstől független módszerek segítségével több alkalitoleráns és alkaloftl valamint halofil baktériumot mutattak ki a Duna-Tisza közi szikes tavak baktérium-közösségeinek vizsgálata során. Ugyanakkor ez idáig senki nem vizsgálta e tavak algáinak pH illetve halobitás toleranciáját, ezért célunk volt a Duna-Tisza közi szikes tavakból, valamint összevetésképpen a Balatonból izolált eukarióta és prokarióta algatörzsek fotoszintézisének meghatározása különböző fizikai és kémiai körülmények (pH és szalinitás) között. Anyag és módszer Az algák fotoszintézise szalinitás és pH függésének vizsgálatát a Balatoni Limnológiai Kutatóintézet törzsgyűjteményében (Algal Culture Tihany) fenntartott algatörzsekkel végeztük. A vizsgálatainkhoz kiválasztott szikes tavi pikoeukarióta (ACT0602) és pikocianobaktérium (ACT0611) törzs (Felföldi et al., 2008) a Böddiszékből lett izolálva. A kiválasztott édesvízi Selenastrum capricornutum (ACT97100) törzs és a Cyanobium gracile csoportba tartozó pikocianobaktérium (ACT9802) törzs (Felföldi et al., 2008) a Balatonból lett izolálva. A fotoszintézis mérésekhez az algatörzsek felszaporítása 26°C-on BG11 tápoldatban (pH:7,2; vezetőképesség: 2000 pS cm" 1), 200 pmol m" 2 sec" 1 fényintenzitáson, 14:10 órás világos:sötét ciklusban történt (Rippka et al., 1979). A fotoszintézis szalinitás függésének vizsgálatához a BG11 tápoldat vezetőképességét desztillált vízzel
