Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)

6. szám - L. Hidrológiai Napok: "A hazai hidrobiológia ötven éve" Tihany, 2008. október 1-3.

90 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2009. 89. ÉVF. 6. SZ. Toxintermelő Microcystis fajok megjelenése egy szegedi kerti tóban Bácsi István

3, Suránvi Gyula

1, Gonda Sándor

1, Gyémánt Gyöngyi

2, Szőnyi Anikó

1 és Vasas Gábor

u •DE TEK Növénytani Tansz., 4032. Debrecen, Egyetem tér 1. - 2DE TEK Biokémiai Tansz., 4032. Debrecen, Egyetem tér 1. 3Cetox Kft. 4032. Debrecen, Egyetem tér 1. Kivonat: A cianobakteriális tömegprodukciók esetenkénti megjelenése természetes és mesterséges vízterekben ismert jelenség. Az így kialakult kékalga-virágzások környezet-egészségügyi, gazdasági és természetvédelmi következményeire számos példát találunk a tudományos és ismeretteijesztő irodalomban. 2006 nyarán egy szegedi kerti tó tulajdonosa a tó vizének zöld elszíneződését, a víz felszínén összefüggő kékeszöld tömeg megjelenését tapasztalta. Az algáktól úgy akart megszabadulni, hogy a víz felszínén felgyülemlett masszát a kertben lévő fűre locsolta. A tó vizével rendszeresen öntözött fü sárgulni kezdett, majd körülbelül két-három hét eltelte után pusztulásnak indult. A kert füvesített területének másik részét csapvízzel locsolták hasonló intenzitással, ezen a területen a fü pusztulását nem tapasztalták.A szegedi kerti dísztóból származó vízmintában négy Microcystis fajt azonosítottunk, amelyek mindegyike potenciális toxintermelő. Laboratóriumi tesztekkel igazoltuk a sejttömeg kivonatának toxikusságát, majd azonosítottuk a toxicitás hátterében álló mikrocisztin variánsokat. Az eredmények alapján kijelenthetjük, hogy nagyszámú mikrocisztin variáns és magas összmikrocisztin koncentráció áll a szegedi kerti tóban bekövetkezett vízvirágzás erős toxicitása mögött. Kulcsszavak: Kerti tó, Microcystis fajok, öntözés, fupusztulás, mikrocisztinek. Bevezetés Az elmúlt néhány évtizedben beszámolók egész sora jelent meg a felszíni vizekben tömegesen elszaporodó toxikus cianobaktériumokkal kapcsolatban mind hazai, mind nemzetközi publikációkban. A mikrocisztinek messze a legismertebbek a felszíni tízekből kimutatható cianotoxinok között. A mikrocisztinek vízoldható ciklikus heptapeptidek, melyek állatok esetében különböző megbetegedéseket, illetve az állatok pusztulását okozhatják elsősorban a máj károsításával (hepatotoxinok) (Carmichael, 1992; Codd és Beattie, 1991; Keevil, 1991; Sivonen et al., 1990). A toxincsaládot a Microcystis aeroginosa cianobaktériumról nevezték el, melyről elsőként bizonyosodott be, hogy termeli a toxint (Eriksson et al., 1988; Sivonen et al., 1992; Carmichael, 1989). Későbbi tanulmányok más cianobaktériumokban is kimutatták előfordulásukat, többek között Anabaena, Microcystis, Planktotrix, Oscillatoria, Nostoc, Anabaenopsis valamint Synechocystis fajokban (Carmichael, 1992, 1994; Codd és Beattie, 1991; Keevil, 1991; Luukkainen et al., 1994; Oudra et al., 2000). Napjainkra több mint 100 strukturális variánst izoláltak a különböző cianobaktérium törzsekből, a szerkezeti eltérések a cianotoxinban előforduló hét aminosav bármelyikét érinthetik (Chorus és Bartam, 1999). A mikrocisztinek mind állati, mind növényi sejtekben gátolják a protein foszfatázokat (PP1 és PP2A - MacKintosh et al., 1990; Yoshizawa et al., 1990; Kurki-Helasmo és Meriluoto, 1998). Rao és munkatársai leírták, hogy mind a Microcystis aeroginosa sejtmentes kivonata, mind a tiszta mikrocisztin-LR jelentős DNS fragmentációt okozott egér sejtekben, valamint a protein foszfatázokon kívül más enzimek (mint pl. LDH vagy ALP) aktivitása is szignifikánsan változott a kezelést követően (Rao és Bhattacharaya 1996). A legfrissebb kutatási eredmények azt sugallják, hogy az oxidatív stressz jelentős szerepet játszhat a mikrocisztin mérgezés patogenezisében állatokban és emberben (Guzman és Solter, 1999; Ding et al., 2000, 2001; Zegura et al., 2003). A cianotoxinok növényekre gyakorolt hatásának vizsgálati eredményei azt mutatják, hogy a legtöbb növényfaj mind kétszikű, mind egyszikű - érzékeny a mikrocisztinekre. A tesztnövényként mustárt alkalmazó vizsgálatok kimutatták, hogy a toxikus cianobakteriális anyagcseretermékek hatást gyakorolnak a magasabb rendű növények nukleáz aktivitására, fehéije-összetételére, morfológiájára (M-Hamvas et al. 2001, 2003). A nád sejtszuszpenziós tenyészetekben és szövettenyészetekben végzett vizsgálatok ugyancsak a cianotoxinok növényekre gyakorolt gátló hatására világítanak rá (Máthé etal.. 2001; 2007). Weiss és munkatársai (2000) a mikrocisztin-RR különböző koncentrációinak (3 és 5 mg l"

1) hatását vizsgálták a békalencse (Lemna minor) növekedésére. A kezelést követően 3 nappal csökkent levélképződést figyeltek meg. 5 mg l"

1 koncentrációnál törpe termetű, deformált levelek jelentek meg, melyek közül néhány hamarosan elsárgult. A mikrocisztinnel kezelt növényekben a klorofíll-a, -b és a karotinoidok teljes mennyisége több mint 50 %-kal csökkent (Cronberg és Annadotter, 2006). Bebizonyosodott, hogy a mikrocisztinek a haszonnövények szöveteiben is felhalmozódhatnak, amennyiben az öntözővízben mikrocisztineket termelő cianobaktériumok szaporodnak el. A cianotoxinok növekedésgátló hatását, illetve jelenlétét a növényi szövetekben mikrocisztineket tartalmazó vízzel való öntözést követően igazolták saláta (Lactuca sativa, Codd et al. 1999), bab (Phaseolus vulgáris, McElhiney et al., 2001) répa (Brassica napus) és rizs (Oryza sativa) (Chen et al. 2004), valamint brokkoli (Brassica oleracea var. italica) és mustár (Sinapis alba) esetében (Járvenpaá et al. 2007). A toxinnak kitett növények szöveteiben felhalmozódott mikrocisztinek jelenléte rámutat az ehető növények számára is felvehető toxinok kiemelkedő jelentőségére az emberi egészség megőrzése szempontjából. Kisebb mesterséges tavak esetében planktonikus, fotoszintetizáló szervezetek gyakran tömegesen elszaporodhatnak, amit a beültetett növények földjéből kiszivárgó nagy mennyiségű tápanyag, a közvetlen napfény és a gyors felmelegedés elősegíthet. A jelenség a tavak jó részénél minden tavasszal bekövetkezhet, hiszen a víz felmelegedésével felgyorsul a vízben lévő anyagok bomlása, ami kedvez a cianobaktériumok tömeges elszaporodásának (Chorus és Bartram, 1999). 2006 nyarán egy szegedi kerti tó tulajdonosa zöld elszíneződést, a víz felszínén összefüggő zöld tömeg megjelenését tapasztalta. Az algáktól úgy akart megszabadulni, hogy a víz felszínén felgyülemlett masszát a kertben lévő fűre locsolta. A tó vizével rendszeresen öntözve körülbelül két-három hét eltelte után a fü sárgulása illetve pusztulása volt megfigyelhető. A kert füvesített területének másik részét csapvízzel locsolták hasonló intenzitással, ezen a területen a fíí pusztulását nem tapasztalták. Munkánk célja a vízvirágzást okozó cianobaktérium faj (ok) toxicitásának tanulmányozása, a szervezetek laboratóriumi körülmények között történő tenyésztése, a toxin(ok) növényi növekedésre gyakorolt hatásának tanulmányozása, valamint a termelt toxinok pontos azonosítása volt. Anyag és módszer A vízvirágzást okozó szervezetek azonosítása, izolálása és laboratóriumi tenyésztése: A kerti dísztóban bekövetkezett cianobakteriális tömegprodukcióból izolált sejttömegből fénymikroszkópos (Leica) vizsgálattal meghatároztuk a