Hidrológiai Közlöny 2005 (85. évfolyam)

6. szám - XLVI. Hidrobiológus Napok: Szélsőséges körülmények hatása vizeink élővilágára, Magyarországi kisvízfolyások ökológiai viszonyai Tihany, 2004. október 6–8.

108 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2005. 85. ÉVF. 6. SZ. A króm (VI) hatásának vizsgálata békalencse-tesztekben a klorofill fluoreszcencia indukció paraméterek alapján Oláh Viktor

1, Cseke Georgina

1, Hörcsik Zsolt

2, Veres Szilvia

1, Lakatos Gyula

3 és Mészáros Ilona

1 'Debreceni Egyetem, TTK Növénytani Tanszék, 4010. Debrecen, Egyetem tér 1. 2Nyíregyházi Főiskola, Állattani Tanszék Nyíregyháza 4400. Sóstói út 31/B 'Debreceni Egyetem, TTK Alkalmazott Ökológia Tanszék, 4010. Debrecen, Egyetem tér 1. Kivonat: A korábbi évek során az általunk összeállított és kipróbált mérőrendszer segítségével megállapítottuk, hogy az in vivo klorofill fluoreszcencia indukció módszer alkalmas a vízi növények fiziológiai állapotának jellemzésére. Jelen munkánk során a Lemna gibba króm (Vl)-tal szembeni érzékenységét teszteltük a fluoreszcencia indukció ún. gyors és lassú szakaszában mérhető paraméterek alapján. A mérésekkel párhuzamosan nyomon követtük a növények fotoszintetikus pigment-tartalmában bekövetkező változásokat is. Kulcsszavak: Lemna, klorofill fluoreszcencia, króm (VI) Bevezetés A különböző békalencse fajok igen elterjedtek a természetes felszíni vizekben. Az öko-toxikológiában is gyakran használt tesztszervezetek, mivel megfelelő táptalajon axenikus tenyészetekben is jól nevelhetők, gyorsan szaporíthatók, és a mérgező anyagokra is nagy érzékenységet mutatnak. A toxikus hatás a tenyészetek egyedszámának és biomasszájának változása, újabban pedig a fiziológiai folyamatok (fotoszintézis, respiráció, pigment-összetétel) zavara alapján jól vizsgálható. A korábbi vizsgálataink során kimutattuk, hogy jól és megbízhatóan alkalmazható az in vivo klorofill fluoreszcencia indukció módszer békalencse-tesztekben a toxikus vegyületek fiziológiai hatásainak a vizsgálatára (Oláh és mtsai 2002). A jelen munkánk célja az volt, hogy az eddigiek folytatásaként króm (VI) kezelések alatt békalencse-tesztekben a klorofill indukció ún. lassú szakaszából származtatható paramétereket is tanulmányozzuk és összehasonlítsuk érzékenységüket a gyors szakasz paramétereivel. A fluoreszcencia indukciós mérésekkel párhuzamosan vizsgáltuk a növények fotoszintetikus pigment-összetételének, mint a stressz-állapot szintén érzékeny indikátorának a változásait is. Anyag és módszer Nevelési körülmények és nehézfém kezelések Tesztobjektumként a púpos békalencse (Lemna gibba (L.)) steril tenyészeteit teljes értékű Hutner-tápoldaton (pH 6.3) standard körülmények közt neveltük PFD=200 pmolm" 2 s"' és 16h/8 h fotoperiódus mellett (Lakatos és mtsai 1993), 25/18°C (nappali/éjszakai periódus) hőmérsékleten Conviron E7/2 típusú fitotronban a Debreceni Egyetem TTK Növénytani Tanszékén. A kezelések 48 órán keresztül tartottak, folyamatos megvilágítás mellett (PFD 200 pmol m'

2 s'

1), 25°C-on. K

2Cr

20

7 törzsoldat felhasználásával 0,25; 0,5; 0,75 mmol koncentrációjú króm(VI) kezeléseket alkalmaztunk. A vizsgálatok 25 cm

3 térfogatban 3 ismétlésben, ismétlésenként 10-10 db, háromleveles növénnyel történtek. A fotoszintézis aktivitás mérése A Cr (VI) hatását a fotoszintézis teljesítményre a klorofill fluoreszcencia indukció módszer alkalmazásával követtük nyomon (Schreiber és mtsai, 1994). Az in vivo klorofill fluoreszcencia mérését PAM-2000 típusú fluorométerrel végeztük (WALZ Gmbh, Németország). A békalencse vizsgálatához az erre a célra kialakított mérőküvettát és állványrendszert használtuk fel (Oláh és mtsai 2002). A klorofill fluoreszcencia indukció gyors szakaszát 20 perces sötétadaptációt követően vizsgáltuk. Gyenge mérőfény (M) hatására kibocsátott alapfluoreszcencia (Fo) mérése után szaturációs pulzust ("S", fehér, 6000 nmol m'

2 s"

1) adtunk és regisztráltuk a maximális fluoreszcencia értékét (Fm). A klorofill fluoreszcencia indukció lassú szakaszának (fény-akklimált állapot) vizsgálata során az előzetesen 20 percig sötétadaptált növénykéket 5 percig folyamatosan, gerjesztő vörös, aktiváló fénnyel ("A", 200 pmol m"

2 s"

1) világítottuk meg. Az öt perces megvilágítás alatt 20 másodpercenként telítési fényimpulzust ("S", fehér, 6000 nmol m'

2 s"

1) alkalmazva figyeltük a klorofill fluoreszcencia kioltásában résztvevő folyamatok (qP és qN, fotokémiai és nem-fotokémiai klorofill fluoreszcencia kioltás) részarányának időbeni alakulását (szaturációs pulzus módszer). Minden szaturációs pulzust követően vörösön túli mérőfénnyel meghatároztuk az Fo' értékét. A gyors és a lassú fluoreszcencia indukciós szakasz mérése során a következő paraméterek adhatók meg (Schreiber és mtsai 1994): F

0: alapfluoreszcencia F

m: maximális fluoreszcencia F

v= F

m-F

0: változó fluoreszcencia, Fy/F

m: a PS II potenciális fotokémiai hatékonysága F

m/F„: maximális fluoreszcencia és az alapfluoreszcencia aránya AF/Fm' = (Fm'-Ft)/Fm': a PS II aktuális fotokémiai hatékonysága fény-akklimált állapotban RFD = (Fm-Ft)/Ft: relatív fluoreszcencia csökkenés mértéke a lassú indukciós szakasz végén (vitalitási index) QP = (Fm'-Ft)/Fm'-Fo': fotokémiai klorofill fluoreszcencia kioltás QN = l-(Fm'-Fo')/(Fm-Fo): nem-fotokémiai klorofill fluoreszcencia kioltás A fotoszintetikus pigment-tartalom meghatározása A fotoszintetikus pigmenteket a növényi mintákból folyékony nitrogénben történő homogenizálás után hűtött 80 %-os acetonnal vontuk ki. Az acetonos pigmentkivonat abszorbanciáját 470; 646 és 663 nm-en Shimadzu UV/VIS 1601 típusú spektrofotométerrel mértük. Az értékeket a 750 nm-en kapott értékekkel korrigáltuk. A karotinoidok koncentrációját az előző kivonatból fordított fázisú HPLC módszerrel, Jasco UV/VIS típusú készüléken határoztuk meg. A össz-klorofill és össz-karotinoid tartalmat a 10 növény friss-tömegére vonatkoztatva adtuk meg. Eredmények A klorofill fluoreszcencia-indukciós paraméterek Korábbi vizsgálatok során kimutattuk, hogy a klorofill fluoreszcencia indukció gyors szakaszában mérhető, a PSII potenciális fotokémiai hatékonyságával arányos Fv/Fm a Lemna gibba tenyészetekben a Cr (VI) kezelés hatására csökkent (Oláh és mtsai 2002, 2003). A koncentrációval arányos fotoszintetikus aktivitás csökkenése a kezelések 1824. órájában már jól megfigyelhető volt. A jelen vizsgálatok során a kezelések végére, 48. órára a kontrollhoz viszonyítva 65-70 %-os Fv/Fm csökkenést tapasztaltunk a