Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)
6. szám - L. Hidrológiai Napok: "A hazai hidrobiológia ötven éve" Tihany, 2008. október 1-3.
76 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2009. 89. ÉVF. 6. SZ. Magyarországi Planktothrix rubescens vízvirágzás vizsgálata és toxintermelésének jellemzése Vasas Gábor 1' 2, Bácsi István 2, Gonda Sándor 1, Gyémánt Gyöngyi 3, Farkas Oszkár 1 !DE TEK Növénytani Tanszék, 4032. Debrecen, Egyetem tér 1. - 2Cetox Kft. 4032. Debrecen, Egyetem tér 1. 3DE TEK Biokémiai Tanszék, 4032. Debrecen, Egyetem tér 1. Kivonat: Az édesvízi vízvirágzásokban, az esetek többségében a cianobaktériumok a dominánsak, amelyek sejtjeiből a mérgező anyagcsere-termék(ek) a cianotoxin(ok) a természetes felszíni vizekbe kerülhetnek. 2006 novemberében egy észak-magyarországi kavicsbánya-tóban a cianobaktérium okozott vörös színű vízvirágzást. A magyarországon megjelennő P. rubescens szervzetből a , (D- Asp Mdha 7) Microcystin-RR variánst azonosítottuk, valamint kasumigamid- és mikroginin és anabaenopeptin mutattunk ki. Eredményeink alapján a szervezet toxintermelő, erősen toxikusnak minősül. Kulcsszavak: Planktothrix rubescens, (D- Asp 3 Mdha 7) Microcystin-RR, peptid variánsok. Bevezetés Egyes planktonikus szervezetek tömeges elszaporodása, virágzása a világ szinte minden táján ismertjelenség. Különösen látványos az elszaporodott sejttömeg, amikor is a fotoszintetizáló szervezetek tömeges megjelenése jellegzetes színű sejttömeget produkál. A víztér ilyen esetben karakteres, jellemző színűvé válhat (Reynolds et al., 1975) A tengerekben, óceánokban ismert jelenség a „red tide" vagy vörös dagály, amelyet az esetek túlnyomó részében a páncélos algák dinoflagelláták képviselői idézik elő. A szokatlan megjelenés mellett az algavirágzások igen nagy figyelmet kapnak gyakori erős toxintermelésük miatt is. Az egyik legismertebb „red tide alga a Karenia brevis (régebben, Gymnodinium breve, Davis) amely pl. a Mexikói öbölben részben jellegzetes vörös színével, részben toxintermelésével hívja fel magára a figyelmet (Carmichael, 1989). A víztér jellegzetes vöröses elszíneződése nem csupán a tengerek, óceánok jellemzői, Magyarországon is találkozhatunk hasonló elszíneződéssel, elsősorban bakteriális tömeg (pl. Chromatium fajok) tömeges előfordulása miatt vagy egyes Euglenophyta faj pl. Euglena viridis illetve E. sanguinea felszaporodásának köszönhetően (Chorus, Bartam, 1999). Összességében az édesvizek vízvirágzásaira jellemző, hogy elsősorban cianobaktériumok (kékalgák) idézik elő a jelenséget ez elmondható Magyarország vízterei kapcsán is. így elsősorban a zöldes, zöldes-kék, sárgás-barnás elszíneződés jellemző, melyet elsősorban Microcystis, Aphanizomenon, Anabaena, Prymnesium, Planktothrix, Cylindrospermopsis fajok okoznak (Reynolds, 1971). 2006 11.18-án egy észak-magyarországi kavicsbánya-tóban szokatlan vöröses „szennyeződésre" figyeltek fel, amely a víztér teljes feszínét borította. A jelenség, amelyet egy planktonikus szervezet idézett elő, egyik napról a másikra jelent meg minden előzmény nélkül. A vízvirágzást a Planktothrix rubescens cianobaktérium okozott, amelyet azonosítottunk és célul tűztük ki toxintermelésének jellemzését. Anyag és módszer Víztér: A szirmabesenyői kocka tó, a Sajó kanyarulatában található régi kavicsbánya tó, amely jelenleg horgásztóként üzemel. A terület Miskolctól észak-keletre található. A víz átlagos mélysége 2-3 méter, a nyugati oldalán egy 6-8 méteres árok helyezkedik el. A bányató legnagyobb hosszúsága 0.3 km, szélessége 0.25 km. Vízkémia: A vízkémiai vizsgálatok a Észak-magyarországi Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőségnek. laboratóriumában történtek, az adott komponensekre jelenleg érvényes magyar szabványok szerint. Mikroszkópi vizsgálat-határozás: A tömegprodukciókból származó fitoplankton minták minőségi vizsgálatát Leica DMRB típusú kutató mikroszkóppal, vizsgáltuk, a szervezeteket határozását Anagnostidis-Komárek (1988) alapján végeztük. Toxinteszt: A vízvirágzás-minta toxicitásának meghatározásához a Vasas és munkatársai (2002) által, mikrocisztin valamint cilindrospermopszin kimutatására és toxikológiai tesztelésére kidolgozott csíranövény-teszt (Blue-Green Sinapis Test, BGST) továbbfejlesztett változatát használtuk. A vizsgálati tesztnövény a fehér mustár (Sinapis alba L. convar. Budakalászi sárga) volt. Toxintisztítás: A toxintisztítás első lépéseként a planktonmintát centrifugáltuk Beckman Avanti TM-J-25 centrifugával 5000 rpm. fordulatszám, majd az így kapott sejtüledéket -20 °C-on fagyasztottuk, majd felolvasztottuk (háromszori ismétléssel) a sejt-beltartalom feltárásának érdekében. A liofilezett mintából a nagyobb molekulájú anyagokat pl. fehérjéket metanolos kicsapással távolítottuk el. A centrifúgálás (Beckman Avanti TM-J-10, 25 min., 8500 rpm) után leöntöttük a kapott csapadékról az oldatban maradt anyagokat, és a továbbiakban a felülúszóval dolgoztunk. A következő lépésben az oldatot rotációs bepárlóval (Büchi Rotavapor-R) 39 °C-on bepároltuk, az így nyert anyagot Tris-HCl pufferben (VTris-HCl=10 ml) feloldva centrifugáltuk. Az ioncserélő kromatográfiát DEAE (dietil-aminoetil) 52 (Whatman) cellulózon végeztük. Mozgófázisként KC1 sógrádienst használtunk. A frakciószedő (Frac-300, Pharmacia Fine Chemicals) alkalmazásával kapott fakció abszorbanciáját 240 nm-en mértük Shimadzu 1601A spektrofotométerrel, majd mindegyik frakcióval elvégeztük mustártesztet. A kromatogram és a növényteszt alapján kiválasztott mikrocisztin-tartalmú frakciót HPLC-vel monokomponens tisztaságúra tisztítottuk. Szerkezet analízis: MALDI-TOF MS analízist pozitívion módban, a Bruker Biflex MALDI-TOF tömegspektrométerrel folytattuk. Az azonosításhoz nyújtott segítséget köszönjük Martin Welkernek (Berlin, Műszaki egyetem Molekuláris biológiai Tanszék). Az NMR spektrumfelvételét Bruker DRX-500 spektrométerrel végeztük. Eredmények és megbeszélésük A szirmabesenyői kocka tó felszínét borító vöröses elszíneződést a Planktothrix rubescens szervezet tömeges megjelenése idézte elő, a magyarországon szokatlan novemberi időszakban és nem megszokott szín megjelenéssel. A vízvirágzások túlnyomó részét magyarországon a prokarióta cianobaktériumok idézik elő elsősorban a nyári időszakban, intenzív zöldes, kékes, sárgás színnel (Carmichael 1994, Vasas, G. et al. 2002, 2004) A szervezetet a 90-es évek előtt a tudományos közvélemény Oscillatoria rubescensként ismerhette. Eredetileg az Oscillatoria genusba kapott besorolást, hiszen heterociszta akinéta és jelentős kocsonyaburok nélküli szervezetről van szó. Jellemző a gázvakuolumok jelenléte, amely a szervezet
