Hidrológiai Közlöny 2007 (87. évfolyam)

6. szám - XLVIII. Hidrobiológus Napok: Európai elvárások és a hazai hidrobiológia Tihany, 2006. október 4–6.

83 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2007. 87. ÉVF. 6. SZ . Cylindrospermopsis raciborskii (Nostocales, Cyanobacteria) cilindrospermopszin termelő képességének molekuláris vizsgálata 'Kovács W. Attila, 2Felfóldi Tamás, 3Martin L. Saker, 'Gácsi Mariann ' MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézet, H-8237. Tihany, Klebeisberg Kuno út 3. (kovacsara tres.blki.hu) 2 Eötvös Loránd Tudományegyetem, Mikrobiológiai Tanszék, H-1117. Budapest, Pázmány Péter sétány 1/c. 1 Centro de Investiga^äo Marinha e Ambiental, Rua dos Bragas 289, 4050-123 Porto, Portugal Kivonat: A fonalas N2-kötő cianobaktériumok - köztük a Cylindrospermopsis raciborskii, mely a legtöbb problémát okozó domináns algafaja a Balatonnak - képesek különböző cianotoxinokat termelni. A fajok ezen képességének vizsgálata igen fontos nemcsak tudományos, hanem gazdasági szempontból is, hiszen a Balaton Nyugat-Magyarország egyik legnagyobb ivóvízbázisa és legfontosabb turisztikai célpontja. A célunk az volt, hogy információt kapjunk a balatoni C. raciborskii cilindrospermopszin termelő képességéről. A peptid-szintetáz gén (PS) és a poliketid-szintáz gén (PKS) együttes jelenléte a cianobaktériumokban szorosan összefügg a cilindrospermopszin termeléssel és ezáltal a toxikusságukkal. Az izolált C. raciborskii törzsekből és nyári fitoplankton mintákból vontunk ki DNS-t. A PCR reakcióban a PS és PKS génekre specifikus primereket használtunk. Pozitív kontrollként a toxikus, bizonyítottan cilindrospermopszint termelő AQS (CR3) ausztrál törzs DNS-e szolgált. Eredményeink szerint sem az izolált törzsekben, sem a fitoplankton mintákban nem volt detektálható a cilindrospermopszin termelésért „felelős" génpár, ellentétben a toxikus kontrollal, alátámasztva a nem molekuláris toxikológiai vizsgálatokat, miszerint a balatoni C. raciborskii hasonlóképp az európai társaihoz - nem termel cilindrospermopszint,. Kulcsszavak: Cylindrospermopsis raciborskii, toxintermelés, cilindrospermopszin, peptid-szintetáz, poliketid-szintáz, PCR, Balaton Bevezetés Célkitűzés A hatvanas évek végén felgyorsult eutrofizálódással A célunk az volt, hogy információt kapjunk a balatoni párhuzamosan az eukarióta algák visszaszorulása, a ko- C. raciborskii cilindrospermopszin termelő képességéről. rábban is észlelt heterocitás N

2-kötő cianobaktériumok előretörése, valamint újabb N

2-kötő cianobaktérium fajok megjelenése figyelhető meg a Balatonban (Tamás, 1974; H.-Bartha, 1974; Hegewald és mtsai, 1975; Oláh és mtsai, 1981; Padisák és Kovács, 1997; Padisák és Reynolds, 1998). A hetvenes évek közepétől a fonalas N

2kötő cianobaktériumok okozta nyári vízvirágzások, vízszíneződések rendszeressé váltak a tó nyugati, évekkel később a keleti felében is (Vörös és mtsai, 1983; Gorzó, 1985; Gorzó és Kiss, 1985; Padisák és mtsai, 1984; Vörös és Nagy-Göde, 1993). 1978-ban észlelték először a Cylindrospermopsis raciborskii (Wolosz.) Seenayya et Subba Raju fonalait a Keszthelyi-medence vizében (Oláh és mtsai, 1981). Egy évvel később 1979 nyarán e faj biomasszája már kétszeresen múlta felül az „őshonos" Aphanizomenon fajokét a Keszthelyi-medencében (Vörös és mtsai, 1983), három évvel később 1982-ben, pedig már egyeduralkodóvá vált az egész tóban (Gorzó és Kiss, 1984; 1985). 1994-ben az addig észlelt legsúlyosabb algaprodukció idején a Balaton teljes víztömege gyakorlatilag ez algafaj "tisztatenyészetévé" vált (Présing és mtsai, 1996; Padisák, 1997). A N

2-kötő cianobaktériumok - köztük a C. raciborskii, mely nyaranta a mai napig meghatározó szervezete a Balatonnak - képesek különböző cianotoxinokat termelni. A C. raciborskii által termelt cilindrospermopszin kémiai természetét tekintve egy alkaloid, amely hepatotoxikus (Hawkins és mtsai, 1985) és fehérjeszintézist gátló hatással rendelkezik (Terao és mtsai, 1994), de indukálhat karcinogenezist (Humpage és mtsai, 2000) vagy okozhat neurotoxicitást (Kiss és mtsai, 2002) is. E toxin jelentős ivóvíz eredetű emberi megbetegedést okozott 1979-ben Ausztráliában (Byth 1980; Bourke és mtsai, 1983; Hawkins és mtsai, 1985), ami felhívta a figyelmet arra, hogy a toxintermelő képesség vizsgálata gyakorlati szempontból is fontos, így a Balaton esetében is, ami nemcsak Nyugat-Magyarország egyik legnagyobb ivóvízbázisa, hanem legfontosabb turisztikai célpontja is. Mivel a peptid-szintetáz gén (PS) és a poliketid-szintáz gén (PKS) együttes jelenléte a cianobaktériumokban szorosan összefügg a cilindrospermopszin termeléssel (1. ábra) és ezáltal a toxikusságukkal (Schembri és mtsai, 2001), ezért ezen gének jelenlétének kimutatását céloztuk meg molekuláris módszereket alkalmazva. r ATP-» malomi-CuA peptid-szintetáz A DP - P, • CoASH • HCOj Mt> COASH. MCCV IHilikftid-szintáz /. ábra. A cilindrospermopszin bioszintézisében részt vevő gének valószínűsített katalizációs reakciói (Kellmann és mtsai, 2006 nyomán) Anyag és módszer Munkánk során hat Balatonból izolált Cylindrospermopsis raciborskii törzset (ACT 9502, ACT 9503, ACT 9504, ACT 9505, ACT 9811, ACT 0501), három egyéb N

2-kötő cianobaktérium törzset (Aphanizomenon issatchenkoi ACT 9603, Aphanizomenon flos-aquae ACT 9605, Anabaena sp. ACT 9604), valamint a Balaton különböző medencéiből gyűjtött fitoplankton mintát (Keszthely 2005. 03. 21., 2005. 07. 10., 2003. 09. 03., 2006. 07. 24., Szigliget 2006. 08. 21., Tihany 2005. 06. 20.) vizsgáltunk. A C. raciborskii fonalak jelenlétét mikroszkóppal ellenőriztük. Pozitív kontrollként az Ausztráliában izolált, bizonyítottan cilindrospermopszint termelő toxikus C. raciborskii törzset (AQS vagy CR3) használtuk (Valério és mtsai, 2005). Az izolált törzseket NaN0

3-mentes BG11 tápoldaton (Rippka és mtsai, 1979) szaporítottuk 26 °C hőmérsékleten 80 |imol m"

: s"

1 fényintenzitáson. A logaritmikus sza-