Hidrológiai Közlöny, 2014 (94. évfolyam)
2014 / 5-6. különszám - LV. Hidrobiológus Napok előadásai
70 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2014. 94. ÉVF. 5-6. SZ. A Desmodesmus communis zöldalga rézzel szembeni érzékenységének és réz-akkumulációjának jellemzése Novák Zoltán', Szemán Alexandra1, Jánószky Mihály2, Nagy Sándor Alex1, Bácsi István1 'Debreceni Egyetem TEK-TTK Hidrobiológiái Tanszék, 4032. Debrecen, Egyetem tér 1. 2Tiszántúli Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi felügyelőség, 4025. Debrecen, Hatvan u. 16. Kivonat: Napjaink egyik legfontosabb problémája a környezetszennyezés. A fő szennyezők közé sorolhatók bizonyos fémek, köztük a réz, mely bár esszenciális, nagy dózisban toxikussá válik. Az egyik leggyakrabban előforduló fémszennyező hazai felszíni vizeinkben, vagy a szennyvizekben. Munkánk során egy széles körben elteijedt zöldalga faj, a Desmodesmus communis rézzel szembeni érzékenységét, valamint rézmegkötő-képességét kísértük figyelemmel különböző rézkoncentrációk mellett. Alacsonyabb rézkoncentráció (0,2 mg l'1) a tenyészetek növekedését serkentette. Az 1 mg l'1 és ettől nagyobb réz koncentrációval kezelt tenyészetekben a cönóbiumszám és a klorofill tartalom alapján egyaránt növekedésgátlás volt kimutatható. Az élő sejtek rézeltávolításával csak 1 mg l'1 koncentrációig kell számolni. A megkötött réz mennyisége a tenyésztés első felében volt a legmagasabb, és nagyobbrészt intracellulárisan történt. Az eredmények azt mutatják, hogy az általunk vizsgált D. communis faj rézre érzékeny, és már az 1 mg l'1 rézkoncentráció csaknem teljes növekedésgátlást okozott, így az élő sejtek rézeltávolításban való alkalmazása nem javasolt. Eredményeinket az irodalmi adatokkal összevetve megállapítható, hogy a rézzel szembeni tolerancia és a rézmegkötő képesség faj specifikus, sőt a fajon belül, izolátumonként is mutathat eltéréseket. Kulcsszavak: Desmodesmus communis, nehézfémszennyezés, réz, biológiai fémmentesítés Bevezetés Az elmúlt évszázadokban a gyors iparosodásnak és urbanizációnak köszönhetően megnőtt a környezetet szennyező a- nyagok mennyisége (Kapoor és Viraraghavan,1995). A szeny- nyezőanyagok közül a nehézfémek kiemelt jelentőségűek, mivel a biológiailag nem bontható mikroszennyező anyagok közé tartoznak, illetve a legtöbb közülük igen nagy toxicitással rendelkezik (Naja et al., 2009). A nehézfémek közül az esz- szenciális nehézfémek kis mennyiségben szükségesek az élőlények számára, azonban nagyobb dózisban toxikussá válhatnak, ilyenek többek között a cink (Zn), a réz (Cu) a vas (Fe) vagy a mangán (Mn). Az eukarióta algák, köztük a zöldalgák körében számos o- lyan szervezet ismert, amelyek nagy mennyiségű fém sejtfelszínen való megkötésére (bioszorpció), vagy sejten belüli felhalmozására (bioakkumuláció) képesek. Ennek köszönhetően az algák egyre nagyobb szerepet kapnak a szennyezett vizek biológiai úton történő fémmentesítésében (Tien, 2002; Conti és Cechetti, 2003; Chojnacka, 2010). A réz (Cu) az élő szervezetekben, a sejtekben nélkülözhetetlen a normális növekedéshez és fejlődéshez, valamint számos fiziológiai folyamatban részt vesz. Az élőlényekben általában fehérjékhez kötött formában található meg, az eukarióta algák esetében a fotoszintézis során részt vesz az elektron- transzportban, a mitokondriális légzésben, ezen kívül mint ko- faktor, számos fontos enzimatikus folyamatban közreműködik (Kovácik et al., 2010). Azonban magasabb koncentrációkban toxikussá válhat: csökkenti a klorofill és a járulékos pigmentek mennyiségét, gátolja az enzimaktivitást és a fehérjefűnkci- ókat, valamint a transzportfolyamatokat, fokozza a lipid-per- oxidáció mértékét (Yruela, 2005). A réz jelenléte katalizálja a szabad gyök-képző folyamatokat, amelyek a Fenton- és Haber -Weiss reakciókon keresztül mennek végbe a sejtekben. A reakció során képződött anyagok károsítják a membránokat és a különböző makromolekulákat, valamint értékes tápanyagok elvesztéséhez vezethetnek (Kovácik et al., 2010). Munkánk során egy kozmopolita, ubiquista zöldalga faj, a Desmodesmus communis rézzel szembeni toleranciáját vizsgáltuk. A réz (Cu) kiemelt jelentőségű nyomelem, mivel hazai felszíni vizeinkben és szennyvizeinkben az egyik leggyakrabban előforduló fémszennyező, továbbá az élőlények számára esszenciális, azonban nagyobb koncentrációkban toxikus hatású. Kísérleteinkkel a következő kérdésekre kerestük a választ:- Hogyan hat a réz a tenyészetek növekedésére?- Milyen fémkoncentrációk mellett számolhatunk jelentős mennyiségű fémeltávolítással, illetve a fémmegkötés intra- vagy extracellulárisan történik?- A különböző Desmodesmus communis izolátumok fémmegkötő sajátságai mennyire tekinthetők általánosnak, ugyanazon faj különböző izolátumai (laboratóriumi törzsek) között is lehetnek-e különbségek? Anyag és módszer Tenyésztési körülmények: Munkánk során a Debreceni E- gyetem Hidrobiológiái Tanszékének alga-törzsgyűjteményben (Algal Culture Collection, Department of Hydrobiology, University of Debrecen) fenntartott Desmodesmus communis (A- CCDH-UD1004) laboratóriumi törzset vizsgáltuk. A tenyészeteket Jaworski tápoldatban, 400 ml végtérfogatban, állandó hőmérsékleten (24°C), állandó fényintenzitáson, steril levegővel buborékoltatva, 500 ml Erlenmeyer-lombikokban tartottuk fent. A D. communis (ACCDH-UD1004) laboratóriumi törzs réz-toleranciájának és rézmegkötő-képességének vizsgálatához a tenyészeteket 0,2; 0,8; 0,85; 0,9; 1,0; 1,2; 1,4 és 2 mg f' réz-koncentrációkkal kezeltük. A kísérletek során kontroll (hozzáadott rezet nem tartalmazó) tenyészeteket is alkalmaztunk. A növekedés nyomon követése: A tenyészetekben a növekedés nyomon követése a cönóbiumszámban és a klorofill-tartalomban bekövetkezett változások vizsgálatával történt. A cönóbiumok számának vizsgálata Olympus BX50 fluoreszcens mikroszkóppal, 400x nagyításon az EN 15204 (2006) szabvány szerint történt A klorofill-tartalom meghatározásához a mintavételek alkalmával 6-6 ml mintát centrifugáltunk össze (Micro-centrifuge Type-320a, 5 perc, 10000 rpm), a minták klorofill tartalmát metanolos extrakciós módszerrel határoztuk meg (Felfoldy 1987). Az extra- és intracellulárisan megkötött réz meghatározása: A rézfelvétel meghatározásához a 0., 3. és 7. napon 6-6 ml mintát vettünk, centrifugáltuk, a sejteket és a felülúszót pedig a feldolgozásig -20°C-on tároltuk. A felülúszók réz tartalmának meghatározása magyar szabvány szerint, láng-atomabszorpciós spektrometriás (FAAS) eljárással történt a TIKTVF Mérőállomás laboratóriumában. Az összes megkötött réz mennyiségét a felülúszó réz tartalmának csökkenéséből számítottuk ki. Az extra- és intracellulárisan megkötött réz mennyiségének elkülönítésére 6 ml 2 mM EDTA oldatot adtunk az összegyűjtött sejtekhez, majd 10 percig kevertettük az elegye- ket (Tripathi és Gaur, 2006). A kevertetés után a kezelt mintákat centrifugáltuk és a felülúszókból újabb FAAS méréssel meghatároztuk a sejtek felszínéről lemosott réz mennyiségét. Statisztikai elemzés: Az eredmények statisztikai értékeléséhez a kétutas ANOVA módszert használtuk a SigmaStat-3.10 szoftver alkalmazásával. Eredmények A Desmodesmus communis tenyészetek növekedése: A rézzel kezelt tenyészetekben a D. communis cönóbiumszám-vál- tozása minden esetben eltért a kontroll tenyészetben tapasztalt növekedés mértékétől (1. ábra). A 0,2 mg f' rézzel kezelt te
