Hidrológiai Közlöny, 2014 (94. évfolyam)
2014 / 5-6. különszám - LV. Hidrobiológus Napok előadásai
40 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2014. 94. ÉVF. 5-6. SZ. Debreceni Egyetem TTK Növénytani Tanszék, 4032. Debrecen Egyetem tér 1. KadlTlilim-kcZClcS hatása a bojtos békalencse telelőrügyeinek túlélésére Hepp Anna, Oláh Viktor, Mészáros Ilona E-mail: immeszaros@unideb.hu Kivonat: A bojtos békalencse (Spirodela polyrrhiza (L.) Schleiden) dormans szártagokat, ún. telelőrügyeket hoz létre, melyek az alzatra süllyedve vészelik át a kedvezőtlen időszakokat. A víztereket szennyező számos vegyület is elsősorban a víz-üledék határfelületen halmozódik fel, így a lesüllyedő telelőrügyek esetenként magasabb toxinkoncentrációnak, hosszabb ideig lehetnek kitéve, mint a vízfelszínen úszó növények. A vízinövényekre kidolgozott ökotoxikológiai tesztek a kifejlett növények válaszairól nyújtanak információt, de egyes fajok esetében a telelőrügyek vizsgálata is fontos adatokat eredményezhet. A munkánk során a bojtos békalencse (Spirodela polyrrhiza) telelőrügyeinek akut kadmium expozícióval szembeni érzékenységét vizsgáltuk egyhetes, 0-100 mg Cd l'1 koncentrációjú kezelések során. Az eredményeink alapján a telelőrügyek a kifejlett S. polyrrhiza növényeknél kisebb érzékenységet mutattak a Cd-kezelésekkel szemben. A magasabb koncentrációk az egyhetes expozíció u- tán lassították a telelőrügyek vízfelszínre emelkedését, illetve azt követő kihajtását. A kísérletek végéig a kadmiummal kezelt telelőrügyekből kevesebb és kisebb felületű új szártag jött létre. A munkát a Nemzeti Tehetség Program NTP-FTNYT-MPA-12-027 sz."Diószegi Nyári Iskola 2013" c. pályázat és a TÁMOP4.2.4.A/2-11-1-2012-0001 projekt támogatta. Kulcsszavak: békalencse, Spirodela, telelőrügy, kadmium. Bevezetés A vizes élőhelyeken élő növényfajok jelentős részének é- letmenetében a vegetatív propagulumok létrehozása a kedvezőtlen időszakok átvészelésének jellemző stratégiája (Klimes- ová et al. 2007). Ezek a kitartó képletek módosult hajtásrészeknek tekinthetők, amelyek a víz mozgása révén új élőhelyek kolonizációját segíthetik elő, illetve a vízfenékre süllyedve, redukált anyagcseréjüknek köszönhetően életképesek maradnak a kedvező környezeti feltételek visszatéréséig. A felszíni vizeket szennyező anyagok leggyakrabban a víz-üledék határfelületen halmozódnak fel, így a vegetatív - propagulumok sok esetben magasabb toxinkoncentrációnak és hosszabb ideig lehetnek kitéve, mint a vízfelszínen úszó növények. A vízinövényekre kidolgozott ökotoxikológiai tesztek eredményei alapján a kifejlett növényeknek több szennyező anyagra adott válaszait ismerjük, kevéssé ismert azonban a vegetatív propagulumok sorsa, annak ellenére, hogy a vízi ökoszisztéma működésében fontos szerepet töltenek be. A bojtos békalencse (Spirodela polyrrhiza (L.) Schleiden) a Lemnaceae család egyik nagytermetű képviselője. A kedvezőtlen időszakokat a növény a magas keményítőtartalma miatt a vízfenékre sülylyedő dormans szártagok, ún. telelőrügyek formájában vészeli át, melyek a kedvező körülmények hatására beinduló keményítőlebontás során keletkező C02-gázbuborék segítségével úsznak fel a felszínre (Jacobs 1947, Appenroth 1993). A S. polyrrhiza-t, a többi bé- kalencse-fajhoz hasonlóan, széleskörűen használják ökotoxikológiai modellszervezetként. Az elterjedtsége, könnyű laboratóriumi kezelhetősége miatt, a vegetatív propagulumok élettani tulajdonságainak vizsgálatára is alkalmas szervezet (Srivastava et al. 1988, Appenroth et al. 1989). Jelen munkánk során a bojtos békalencse (Spirodela polyrrhiza (L.) Schleiden) telelőrügyeinek akut kadmium expozícióval szembeni érzékenységét mértük fel. Célunk annak a vizsgálata volt, hogy a nehézfém-kezelések befolyásolják-e a telelőrügyek túlélési és kihajtási sikerességét, és hogy a kifejlett növényekhez képest, milyen mértékű érzékenységet mutatnak a kezelésekkel szemben. A kadmium, a többi nehézfémhez hasonlóan súlyosan károsíthatja az élő sejtek működését (Srivastava et al. 1988). Erősen mérgező, és a vizekbe került szennyezés hosszú ideig megmarad. Koncentrációja a felszíni vizekben a jellemzően 1 pg l"1 a- latti tartománytól akár 100 pg r’-ig is terjedhet (WHO 2011). Az üledékfázis Cd-tartalma jelentősen meghaladhatja a felette elhelyezkedő víztestét, s elérheti akár a 10 mg kg ’-t is (WHO 2011). Anyag és módszer: Vizsgálatainkban, a hazai vizekben is elterjedt bojtos békalencse (Spirodela polyrrhiza (L.) Schleiden) axenikus tenyészetét használtuk. A tenyészetek nevelési körülményei megegyeznek Oláh et al. (2010) és Hepp et al. (2013b) által leírtakkal (Steinberg-tápoldat, 22±2 °C, megvilágítás: folyamatos, fluoreszcens fehér, PPFD: 80± 10 pmol m2 s'1). A kifejlett növények kadmium-érzékenységét hétnapos növekedési tesztekben vizsgáltuk. A Cd-kezeléseket 80 mm átmérőjű kristályosító csészékben végeztük, folyamatos megvilágítás mellett, 100-100 cm3 CdS04-tartalmú Stein- berg-tápoldaton, 8-12 db szártag (ramet) kiindulási biomasszával. Az alkalmazott Cd-koncentrációk a következők voltak: 0; 0,001; 0,005; 0,01; 0,1; 1,0; 10,0 mg l'1 Cd. A tesztek egyéb feltételei megegyeztek a törzstenyészetek nevelési körülményeivel. A tenyészetek növekedését a kezelések 0. és 7. napja között a ramet-számban és az asszimiláló felületben bekövetkezett változás alapján számolt napi relatív növekedési rátákkal (RGR), és a kontroll átlagától való eltérésükkel jellemeztük (Environment Canada 2007, Hepp et al. 2013b). A telelőrügyekkel végzett vizsgálatokhoz aktivált, megtört dormanciájú telelőrügyeket használtunk (Hepp et al. 2013a). Párhuzamosonként 30-40 telelőrügyet 6 °C -on, sötétben, 20 cm3 kezelőoldatot (Steinberg tápoldat + kadmi- um-szulfát) tartalmazó kémcsövekben tartottuk 7 napig. Az alkalmazott Cd-végkoncentrációk a következők voltak: 0; 0,01; 0,1; 1,0; 10,0; 100,0mg f1. A kezelési időt követően a telelőrügyeket 100-100 cm3 tiszta, Steinberg-tápoldatot tartalmazó 80 mm átmérőjű kristályosító csészékbe tettük át. Majd az edényeket a törzstenyészetek fenntartási körülményei közé helyeztük és nyomon követtük a telelőrügyek kihajtásának az ütemét és mértékét. A kadmium telelőrügyekre gyakorolt hatását az alábbi paraméterekkel jellemeztük: 1. A telelőrügyek felúszási aránya 24, 48 és 96 óra elteltével (%). 2. A kihajtatás során egy telelőrügy által a 4. és a 7. napig átlagosan létrehozott új rametek száma, és felülete, illetve a 4. és 7. nap között számolt RGR. A kifejlett növényekkel a növekedési teszteket Cd koncentrációnként 3 párhuzamosban végeztük. A kísérleteket ugyanazon összeállításban háromszor ismételtük meg. A te-
