Hidrológiai Közlöny 2000 (80. évfolyam)

5-6. szám - XLI. Hidrobiológus Napok: "Vízi ökoszisztémák (taxonómia, biodíverzitás, biomonitorozás, élőhelyek frakmentációja, inváziós fajok biológiája)" Tihany, 1999 október 6-8.

371 Cianotoxinok hatása növényi peroxidázok aktivitására Molnár E., M-Hamvas M., Máthé Cs., Vasas G., Grigorszky L, Borbély Gy. KLTE Növénytani Tanszék, 4010. Debrecen, Pf.:14. Bevezetés A Microcystis aeruginosa cianohakténummal és annak toxinjával a mikrocisztinnel számos kutatás foglalkozik (Carmichael, 1989) A mikrocisztin állati sejtekben kifejtett toxikusságának a természetét ismer)ük A mikrocisztm a hepatotoxinokhoz tartozó cianotoxin Szerkezetileg ciklikus hcptapeptid, amely rendhagyó aminosavakat is tartalmaz, mint pl a 3-amino-9-metoxi-2,6,8 -trimetil-10-fenil-deka 4,6 diénsavat (Carmichael, 1989). A cianobaktenális hepatotoxinok élettani hatása azonos, csupán toxicitásuk mértéke különbözik A PP1 és a PP2A típusú szerin-proteinfoszfatáz enzimeket gátolják, így több olyan sejtfolyamatot megváltoztatnak, amelyek szabályozásában a fehérje foszforiláltsági szintjének szerepe van. Ezen megállapításokat főleg állati sejteken végzett kísérletekből vonták le, de növényi sejtekben is hasonló tapasztalatokhoz jutottak (

Tung és mtsai, \984.,Moorhead és mtsai, 1994). Mivel a mikrocisztin a növényi szervezetekben növekedésgátlást idéz elö, így stresszfaktomak is tekinthető. Felvetődik a kérdés, hogy a növények, közelebbről a felszíni vizekben előforduló növényfajok, hogyan reagálnak az esetlegesen környezetükben előforduló cianotoxinok jelenlétérc. Általánosan elfogadott, hogy a stresszek hatására nő a sejtekben a hidrolltikus enzimek, valamint a légzési láncban résztvevő és az azokhoz kapcsolódó enzimek aktivitása (Alexandrov, 1994; Sachner és mtsai, 1982; Dove, 1973; Alonso és mtsai, 1993; Pandalfmi és mtsai, 1992; Bowles, 1990; Dixon és Harrison, 1990). így kézenfekvő a felvetésünk, hogyan reagálnak a növények, pl. a tesztnövényként jól alkalmazható mustár (Sinapis alba) (Reiß és mts.-i, 1983, FelfOldy, 1987; Kós és mtsai, 1995), illetve a víztestekben előforduló ökológiai szempontból fontos nád (

Phragmites australis) a Microcystis aeruginosa cianotoxinjára, a mikrocisztinre Milyen enzimatikus változásokat idéznek elő a mikrocisztinek a növényi sejtekben? Vizsgáltuk még a Balatonban vízvirágzást okozó Cylindrospermopsis raciborskii nyers kivonatának hatását a mustár csíranövényekre. Vizsgálatainkban a stressz-enzimek egyik legjelentősebb csoportjával, a peroxidázokkal foglalkoztunk (Pandalfmi, 1992). Anyag és módszer Vizsgálatsinkban az 1991-es velencei tavi toxikus vízvirágzásból izolált Microcystis aeruginosa BGSD 243 törzsből tisztított mikrocisztinLR-t és a 1993-as balatoni toxikus vízvirágzásból izolált Cylindrospermopsis raciborskii BGSD 266 törzs nyers kivonatát használjuk. 8 napig F^Oj-val sterilizált magokból agarral szilárdított táptalajon nevelt mustár csíranövényeket mikrocisztin-LR-rel kezeltünk (3,65; 7,3; 14,6; 21,9; 29,2 pg/ml). A kezelés fotoperióduson (14/10 h) és sötétben történt. A kezelést követő 2., 4., 6. és 8. napon vett mintákban megmértük a csíranövények növekedésének változását. A kezelt növényekből peroxidáz enzimaktivitás változások analízisére 10 mM Tris-HCl pH 7,5 puffer segítségével enzim-ki vonatot készítettünk (1:1 = W/V), és a kivonatok 10 perc 15 000 x g centrifugálása utáni felülúszóját használtuk nyers enzimkivonatként. A kivonatok fehéijetartalmát Bradford módszerrel határoztuk meg. A Cylindrospermopsis raciborskii esetén mustár csíranövényeket 4 napig Cylindrospermopsis raciborskii klorofill-a-ra vonatkoztatott (15, 30, 60 (ig/ml) nyerskivonatával kezeltük, és a mustámövényekból az előbbiekkel megegyező módon enzimkivonatot készítettünk. A peroxidáz aktivitást HiOj (10 mM) jelenlétében pirogallol (20 mM, e«o= 2,47 mM"' cm'

1) szubsztrát segítségével mértük 10 ^ enzimkivonatot tartalmazó pH 7,5 K-foszfát puflerben a 420 nm-en történő fényabszorpció változás alapján. A nád kallusz és a nád kalluszból regenerált nádnövény tenyésztése és kezelése axenikus körülmények között történt. Eredmények és értékelésük A mikrocisztin-LR kezelés gátolja a mustár csiranövények növekedését, ami a kezelés 6. napján IC» = 7,3 pg ml

1 toxin-konccntrációnál figyelhető meg. Ennél a toxinkoncentrációnál a növekedésgátlás a 8. napon a kontrollhoz viszonyítva már 60 %-os volt (1. ábra). A sötétben nevelt mustár csíranövényekben ICso-es mikrocisztin koncentrációnál a kezelést követő 6. napon a peroxidáz enzim aktivitása a kontroll kétszeresére emelkedett, a 6. naptól ez a növekedés még kifejezettebb Az ICso-nél magasabb mikrocisztin koncentrációnál a peroxidázok aktivitása a kontroll 4-5-szörösére emelkedik Megjegyzésre érdemes az a tény, hogy a fotoperióduson (14/10) nevelt csíranövényekben a 6. napon az ICxres mikrocisztin koncentrációnál a kontrollhoz viszonyítva 3-szoros, az ennél magosabb toxinkoncentrációknál pedig 7-8-szoros enzimaktivitás növekedés figyelhető meg. A 8. napon már az IC»-nél alacsonyabb mikrocisztin koncentrációnál is 2-szeres, az IC»-cs és az annál magasabb toxin-koncentrációknál pedig 8-12-szeres a peroxidáz cnzim-aktivitás emelkedés figyelhető meg (2. ábra). mintavételi napok 1. ábra. Sötétben nevelt, mikrocisztin-LR-rel kezelt mustár csíranövények hipokotiljának növekedése az M'függvényében. • : kontroll; •: 3,65 pg ml"

1; •: 7,3 jig ml

1; X: 14,6 (lg ml"

1; 4:29,2 fig mt

1 mintavételi naook B 200 t/5 'IT •C > •C 150 3 ed 00 i/i O H 6 100 u* 'o D, o. 2 50 CZ> E 0 Mintavételi napok 2. ábra. Mikrocisztin-LR-rel kezelt mustár csiranövények pirogallolperoxidáz aktivitás változása az idő függvényében A: sötétben; B: fotoperióduson; •: kontroli; ":3,65 ngmt'; •: 7,3 Jig mt"; X: 14,6 pg ml'; *: 21,9 ng mt';*: 29,2 ng mr

1 Nád (Phragmites australis L.) növényből készített kallusz-tenyészetek és axenikus kalluszból regenerált nádnövények a mustár csíranövényekhez hasonlóan reagáltak a mikrocisztin-LR kezelést követően. A peroxidáz aktivitás a kontrollhoz képest 2,5-szeresére növekedett (3., 4. ábra). A mikrocisztin olyan anyagcsere-változásokat idéz elö a növényekben, amelyek a stresszreakciókra jellemzők.