Hidrológiai Közlöny 2001 (81. évfolyam)

5-6. szám - XLII. Hidrobiológus Napok: „A magyar hidrobiológia időszerű kérdései az ezredfordulón” Tihany, 2000. október 4–6.

505 A Velencei-tó nádasainak rizoszférájában élő anaerob baktériumok aktivitásának vizsgálata Vladár Péter

1, Borsodi Andrea

1, Cech Gábor

1, Micsinai Adrienn

1, Reskóné Nagy Mária

2, Márialigeti Károly

1 !ELTE Mikrobiológiai Tanszék, 1088. Budapest, Múzeum krt. 4/A. 2Közép-Dunántúli Környezetvédelmi Felügyelőség, 8000. Székesfehérvár, Balatoni u. 6. Kivonat: A Velencei-tavon vcgzett vizsgálataink igazolták, hogy a nádasok rizoszférájában az üledékhez képest megemelkedik az. anaerob közösségi anyagcserében fontos szerepet játszó fermentatív Clostridium<k és respiratóiikus anyagcscréjű szulfátredukáló baktériumok száma. E szcrvezetcsoportok vizsgálata különösen fontos, mivel az anaerob mikrobiális dcgradációnak alávetett szervesanyag tömeg lebontásából származó volatilis zsírsavak és más anyagcsere végtermékek (pl. kénhidrogén) a növényi gyökérkörnyezetben feldúsulva akár fitotoxikus koncentrációkat is elérhetnek Munkánk során a rizoszférából 54 Clostridium és 21 szulfátredukáló törzset izoláltunk. A Clostridium törzseket fenotipikus jellegeik és az AP120A teszt alapján készített numerikus analízis 17 fenonba sorolta A szulfátredukáló törzsekből hetet sikerült tiszta tenyészetben fenntartani. A baktériumok 16S rRNS génjének ARDRA analízisével nyert két csoport ezen génszakaszát megszekvenáltuk. A szekvencia analízis alapján az egészséges nádrizoszférából izolált törzsünk 98,4%-os hasonlóságot mutatott a Desulfovibrio alcoholivorans fajjal, a pusztuló nádrizoszférából izolált törzsünk pedig több, mint 99 %-ban megegyezett egy környezeti klónnal Kulcsszavak: anaerob lebontás, Clostridium, szulfátredukáló baktériumok, MPN, numerikus analízis, 16S rDNS szekvencia analízis Bevezetés A nádasoknak a vízi környezetek anyagforgalmában játszott szerepe, gazdasági értéke és a sokfelé észlelt dcgradáciős jelenségek, a vitális és a pusztuló állományok mind sokoldalúbb kutatását serkentették. A Velencei-tóhoz hasonló, a természetes szukcesszió előrehaladott állapotában lévő sekély állóvizekben évről évre nagy tömegű elhalt növényi szerves anyag keletkezik, ami potenciális szubsztrátként szolgál a nádasok rizoszférájában, valamint a gyökérzet közvetlen környezetében, a rizoplánban megtelepedő bioftlm baktériumközösségek számára A különféle szerves anyagoknak, de lóként a növényi szerves anyag legnagyobb tömegét képező cellulóznak aerob és anaerob körülmények között végbemenő teljes lebontása a mikroorganizmusok közösségi anyagcseréjében különböző anyagcsere-típusú trotikus szintek egymásra épülését kívánja meg (Le.shine, 1995; Leshine és Canale-Parole, 1983). A rizoszféra mikromiliőiben az. aerob heterotrofok fokozott oxigénigénye gyakorta rohamos oxigénszint csökkenést, majd anoxiát idéz. elő Az így kialakuló, illetve az üledék, továbbá a rizjoszféra mélyebb rétegeiben eredendően meglévő anaerob környezetekben a mineralizáció részben fermentációt, részben anaerob respiratónkus anyacserét folytató mikroorganizmusok közreműködésével zajlik. Az anaerob lebontási folyamatok alapját a fermentáló szervezetek képezik a komplex szerves anyagoknak kisebb molekulasúlyú alkoholokra, szerves savakra és hidrogénre történő átalakításával. A keletkező fermentációs végtermékeket, pl. a szulfátredukáló baktériumok szulfáttal, mint terminális elektron akceptoiTal tovább oxidálják és eközben a szulfát redukciója során kénhidrogént, illetve szulfid-ionokat képeznek. Az anaerob mikrobiális degradációnak alávetett autochton szervesanyag tömeg lebontásából származó volatilis zsírsavak és más anyagcsere végtermékek (pl. szulfidok) a növényi gyökérkörzetben feldúsulva akár fitotoxikus koncentrációkat is elérhetnek (

Armstrong és mtsai, 1996; Dinka és mtsai 1995). Munkánk során ezért a nád rizoszféra környezetében és az. üledékben jelentós mikrobiális aktivitással rendelkező és az anaerob közösségi anyagcserében egymással szoros kapcsolatban álló szervezeteknek, a fermentatív Clostridium-óknak és a respiratórikus anyagcscréjű szulfátredukáló baktériumoknak (SRB) a vizsgálatát tűztük ki célul. Vizsgálati anyag és módszerek 1999. júniusában vettünk üledék és nádrizoszféra mintákat a Velencei-tó területének két pontjáról, a Lángi-tisztás térségéből (egészséges) és Gárdony térségéből (pusztuló állományból). A minták anaerob baktériumainak csíraszám becslóscrc a tenyésztéses eljáráson alapuló MPN technikát alkalmaztuk. A mintavételezés során kiemelt rizoszféra tömbök feldolgozását Forma Scientific anaerob rendszerben végeztük el. A Clostridium-ok tenyésztéséhez két táptalajt (az RCM és az alkalofil szervezetek tenyésztésére kifejlesztett RMAC differenciáló), a SRB tenyésztéséhez pedig három (a Postgate's Medium B alaptáptalaj laktatós, acetátos és vegyes savas változatát) használtunk (Hines és mtsai, 1997; Karlsson és mtsai, 1988). A felsorolt táptalajokról összesen 54 Clostridium és 21 szulfátredukáló törzset izoláltunk. A Clostridium törzseket telep- és sejtmorfológiai jellemzők (Gram es spórafestés), továbbá az API 20A biokémiai tesztjei segítségével vizsgáltuk. A fenotípusos adatokat bináris kódolással numerikus analízisnek vetettük alá. A hasonlósági mátrix kiszámításához Simple Matching koefficienst (SSM) használtunk, a dendrogramot UPGMA algoritmus szerint SPSS szoftver alkalmazásával állítottuk elő. A szulfátredukáló törzsekből hetet sikerült tiszta tenyészetben fenntartani, amelyeket molekuláris genetikai vizsgálatoknak vetettünk alá. A genomiális DNS izolálását követően a 16S rDNS régiót PCR-rel felszaporítottuk, majd a tisztított PCR termékeket ARDRA analízissel vizsgáltuk. Az ARDRA analízis alapján a hét baktériumtörzset két ARDRA csoportba soroltuk. Ezek egy-egy csoportrcprezentáns törzsének I6S rDNS régióját szekvenáltuk, majd a kapott szekvenciákat az. ARB program (Oliver Strunk és mtsai, Technical University of Munich) segítségével analizáltuk. Ezt a két törzset a továbbiakban a BIOLOG gyorsidentifikációs teszt obligát anaerob baktériumokra kifejlesztett változatával is vizsgáltuk, hogy adatokat nyeljünk szénforrás hasznosító képességeikről. Eredmények és értékelésük A csíraszám értékek (Telepképző Egység, TKE) alapján a pusztuló nád rizoszférájában az anaerob baktériumok száma általában egy nagyságrenddel nagyobbnak adódott, mint az üledékben (/. táblázat) A SRB a csak laktátot tartalmazó táplevesben növekedtek a legintenzívebben. A másik két tápleves esetében a növekedés mértéke egy nagyságrenddel elmaradt. Ez arra utalhat, hogy a laktátot, mint szénforrást inkább preferáló SRB, amilyenek pl. a Desulfovibrio, a Desulfobacter, vagy a Desulfobacterium nemzetségek képiviselői mindenhol magasabb számarányban vannak jelen az acetátot, illetve az acetát mellett egyéb kis szénatomszámú szerves savakat hasznosító SRB-hoz, mint pl. a Desulfotomaculum, a Desulfobulbus nemzetségek fajaihoz képest. /. táblázat Az MP

N alapján becsült csíraszám értékek SRB TKE*g 1 Clostridium TKE*g' I .aktátos | Acetátos | Vegyes savas tápleves Clostridium TKE*g' Üledék 2,5*10" 5,0* 10

3 1,7*10' 1.7M0

3 Rizjoszféra 2,5* 10

5 2,0* 10" 1,7*10" 1,2*10" Irodalmi adatok is alátámasztják, hogy rizoszféra környezetekben a SRB száma jelentősen megemelkedik, például a gyökér exudátum szubsztrát választékának, valamint a gyökérkömyezetben jelenlevő szerves anyagok anaerob lebontá-