Hidrológiai Közlöny 2004 (84. évfolyam)
5-6. szám - XLV. Hidrobilógus Napok „Vizeink hosszú idejű változásai” Tihany, 2003. október 1–3.
77 Kivonat: Mikrocisztin-LR-rel kezelt, kalluszból regenerált „mini" nádnövények szövettani vizsgálata Máthé Csaba, Vígvári Tünde, Bácsi István, Tóth Eszter, Surányi Gyula és Borbély György Debreceni Egyetem, Természettudományi Kar, Növényt ani Tanszék, 4010. Debrecen, Egyetem tér 1, PF 14 A toxikus cianobakteriális vízvirágzás az utóbbi évtizedekben gyakori jelenséggé vált (Carmichael, 1994; M. Hamvas és mtsai, 2000, 2003; Vasas és mtsai, 2001, 2002). A cianotoxinok a sejtanyagcsere, a biológiai szabályozás alapvető folyamatait befolyásolják. A Microcystis aeruginosa által termelt cianotoxin, a mikrocisztin-LR (MCY-LR) az 1 és a 2A típusú protein foszfatázok specifikus inhibitora, ennek következtében a sejtek életképességét, osztódását gátolja (Fladmark és mtsai, 1999). Célunk volt a cianotoxin szövettani hatásának vizsgálata a nád (Phragmites australis) kalluszokból regenerált „mini" nádnövényekben. A MCY-LR gátolta a nádnövények növekedését, IC» értéke a táptalaj összetételétől és térfogatától függött (2 ml hígított Allen táptalajon az IC» érték 10 ng ml 1). A cianotoxin jelenlétében a nádnövénykék fiatal gyökereinek és a rizóma eredetű járulékos gyökerek jellegzetes szövettani elváltozásai, a kéregszövetben a sejtek megnagyobbodása, a rizodermiszben, a kéregszövetben és a periciklusban nekrózishoz hasonló tünetek voltak megfigyelhetők. mikrocisztin-LR, Phragmites australis, növekedésgátlás, nekrózis A szövettani metszeteket Olympus BX-50 mikroszkóp segítségével vizsgáltuk, Olympus PMC35DX kamerával fényképeztük. A cianotoxin kezelt nádnövénykék gyökerének differenciálódási folyamatait, az aerenchyma kialakulását követtük nyomon. Az eredmények és a megbeszélés 4 ml, MCY-LR tartalmú feles erősségű Allen táptalajon a nádnövények növekedésének erős gátlása figyelhető meg. Kulcsszavak: Bevezetés A mikrocisztin-LR-t főként a Microcystis aeruginosa termeli. A mikrocisztinek specifikus módon gátolják az 1 és a 2A típusú, szerin- treonin protein foszfatázokat (Carmichael, 1994). A mikrocisztin-LR a növények növekedését, fejlődését gátolja (Kós és mtsai, 1995), a protein foszfatázok gátlása miatt a növényi sejtciklust, a sejtek alapvető biokémiai folyamatait befolyásolhatja (Smith és Walker, 1996). A nád (Phragmites australis /Cav./ Trin. Ex Steudel) a felszíni vizek ökológiájában fontos szerepet játszó faj (McKee és Richards, 1996). Egyes szennyező anyagokkal, így a nehézfémekkel szemben toleráns, ezért szennyvízkezelésre használják (Ye és mtsai, 1997, 1998). Az utóbbi időben a kontinensünkön a nádpopulációk pusztulását figyelték meg, melynek oka nem teljesen tisztázott (Armstrong és mtsai, 1996; Armstrong és Armstrong, 1999). A felszíni vizekben, az eutrofizáció során az üledékben fitotoxinok (szerves savak, szulfidok) halmozódnak fel, amelyek a nádnövények jellegzetes szövettani elváltozásait okozzák: a gyökerek és a rizómák átszellőztető szövetét kalluszszövet tölti ki, a sejtfalak lignifikálódnak, a rizómák kéregszövetében a keményítőszemcsék eltűnnek (Armstrong és mtsai, 1996; Armstrong és Armstrong 1999, 2001). A növényi szövettenyészetek homogén, jól kontrollált rendszerek, ezért a cianotoxinok hatásvizsgálatára alkalmasak (Coppens és Dewitte, 1990). Célunk az embriogén szárnódusz kalluszokból regenerált, mikrocisztin-LR-rel (MCYLR, cianotoxin) kezelt "mini" nádnövények szövettani vizsgálata volt. Anyag és módszer A mikrocisztin-LR izolálásához használt Microcystis aeruginosa a Velencei-tó 199l-es vízvirágzásából származó, BGSD243 jelű törzs volt. A Microcystis aeruginosa toxinjainak izolálását Kós és mtsai (1995) módosított eljárása szerint végeztük. Az eljárás során a nyers cianotoxin kivonatot 5 %-os ecetsav helyett 45 mM-os perklórsawal készítettük. A nád "mini" növényeket embriogén szárnódusz kalluszokból állítottuk elő hormonmentes, 0,8 % Bacto-agarral szilárdított, módosított MS (Murashige- Skoog, 1962) táptalajon (Máthé és mtsai, 2000). A MCY-LR kezeléseket 2 és 4 ml feles erősségű folyékony Allen (Allen, 1968) táptalajon, illetve 2 ml folyékony MS táptalajon 8-17 napig végeztük, napi 14 órás megvilágítás mellett, 25 °C-on. A növekedést a hajtás és gyökérhossz mérésével követtük nyomon. Legalább 3 független mérést végeztünk, egy-egy reprezentatív kísérletet mutatunk be. A hajtáshossz esetében a MYC-LR IC 5 0 értéke 10 |ig ml , a gyökér 5 |ig ml" 1 cianotoxin jelenlétében nem növekszik (7. ábra). 2 ml, cianotoxin tartalmú táptalajon a növekedésgátlás függ az időtől és a táptalaj összetételétől. Az MS táptalajon a gátlás kisebb mértékű, mint a feles erősségű Allen táptalajon, amely szénforrást (szacharózt) nem tartalmaz (2. ábra, B, Q. Szénforrás hiányában, a kezelési idő növelésével a gátlás mértéke csökken (2. ábra A, C). 2 ml-es rendszerben, a hígított Allen táptalajon, a gyökér és a szár növekedésgátlásának mértéke hasonló. 17 nap elteltével a MCY-LR IC 5 0 értéke 10-20 |ig ml" 1 közé tehető a hajtásnál és a gyökérnél egyaránt (2. ábra C). "hajtáshossz növekedése, % •gyűkérhossz növekedése, % MICLKiKitr' 1. ábra. A mikrocisztin-LR hatása a 14 napos „mini" nádnövények növekedésére 4ml, 1 pg mT' NES (anaftilecetsav) tartalmú hígított Allen táptalajon 4 ml, cianotoxin tartalmú hígított Allen táptalajon a gyökér differenciálódási zónájában az endodermisz és a periciklus barnulása (nekrózisra utaló tünet) következik be. A felszívó zónában, a kéregszövetben a sejtek megnagyobbodnak. Az aerenchyma rendellenes fejlődése a fitotoxinok (szerves savak, szulfidok) jelenlétében is bekövetkezik (Armstrong és mtsai, 1996; Armstrong és Armstrong, 2001). 4 ml, cianotoxin tartalmú hígított Allen táptalajon a rizóma eredetű járulékos gyökerekben is bámulás, a kéregsejtek megnagyobbodása figyelhető meg. A rizóma fontos szerepet játszik az egészséges nádnövény oxigénellátásában (Armstrong és Armstrong, 2001). Az eltérő növekedésgátlás ellenére, 2 ml táptalajban a 4 ml-es rendszerhez hasonló szövettani elváltozásokat észleltünk.
