ВЛИЯНИЕ ХРОМА НА СОДЕРЖАНИЕ ФИКОБИЛИНОВ В

ВЛИЯНИЕ ХРОМА НА СОДЕРЖАНИЕ ФИКОБИЛИНОВ В КЛЕТКАХ МОНО- И
СМЕШАННЫХ КУЛЬТУР МИКРОВОДОРОСЛЕЙ
Ерназарова Г.И., Базаргалиева А.А.
Казахский Национальный университет им.Аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан
Актюбинский региональный государственный университет им. К. Жубанова,
Казахстан
[email protected], [email protected]
Хром в низких концентрациях выступает как микроэлемент, усиливая процессы
биосинтеза и усиливая метаболические реакции. При превышении индивидуально
необходимых концентраций проявляется токсическое действие металла. Многие авторы
отмечали, что фитотоксичность хрома проявляется в хлоротичности, ослизнении тканей,
задержке роста и других явлениях. Для большинства растений при содержании хрома в
воде от 15 до 50 мг/л наблюдается торможение роста. Однако пороговая концентрация, за
которой начинается повреждающее действие элемента, у разных растений различна.
Отмечено, что зеленые микроводоросли обладают низкой толерантностью к хрому: в
концентрациях от 6 до 10 мг/л происходит не только торможение процессов деления, но
также изменение размеров и гибель клеток [1,2].
Вместе с тем есть некая разноречивость в определении токсичной дозы бихромата
калия для микроводорослей. В большинстве работ, проведенных на зеленых водорослях
отмечается, что концентрации 6-10 мг/мл вызывают необратимые нарушения в
жизнеспособности культур и, соответственно, в протекании различных метаболических
процессов. Как было показано ранее, изучаемые виды синезеленых водорослей без ущерба
выдерживают гораздо болем высокие концентрации бихромата в пересчете на хром (10100 мг/л, что соответствует 0,01-0,1 мг/мл) [2].
В наших исследованиях показано количество основного пигмента фотосинтеза –
хлорофилла а в клетках микроводорослей под. влиянием возрастающих концентрацій
хрома, содержание хлорофилла в клетках изучаемых нами водорослей при
монокультивировании без дополнительного внесения в среду бихромата калия колеблется
от 2,4 до 9,0 мг/г сухого веса, что приблизительно соответствует определенному другими
авторами количеству пигмента у синезеленых водорослей [3,4].
Так, у калотрикса и анабенопсиса при внесении в среду 0,01 мг/мл хрома содержание
хлорофилла увеличивалось в 2,5 раза. С последующим нарастанием концентрации хрома в
среде количество пигмента в клетках снижалось. Хром способствует увеличению
содержания пигментов в клетках, особенно при относительно невысоких концентрациях.
Наибольшее количество пигмента обнаружено у N.linckia. Добавление в среду хрома в
возрастающих концентрациях вызывало прогрессирующее снижение содержания
хлорофилла а. В других вариантах наблюдалось увеличение количества хлорофиллаа при
относительно низких концентрациях хрома.
Среди смешанных культур наибольшее содержание пигментов наблюдалось в смесях с
положительной аллелопатией. Причем количество хлорофиллаа возрастало в несколько
раз, достигая 19,3 у смешанной культуры анабены и ностока при концентрации 0,05 мг/мл
и 16 мг/г - в смеси анабены с анабенопсисом при концентрации 0,025 мг/мл хрома.
Дальнейшее увеличение концентрации хрома приводило к снижению содержания
хлорофилла в клетках [1].
Содержание фикобилинов, мг/г сух.массы
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Концентрация хрома в среде в начале культивирования, мг/мл
контроль
0,01
0,025
0,05
0,1
0,2
1 – A. flos-aquae, 2 – A. arnoldii, 3 – C. pariethina, 4 – N. Linckia, 5 – A. flos- aquaeх
C.pariethina, 6 – N. linckiaх C.pariethina, 7 – A. flos- aquaeх N. Linckia, 8 - A. flos-aquaeх A.
arnoldii
Рисунок 1 - Содержание фикобилинов в моно и смешанных культурах
микроводорослей
По результатам исследований, где показано влияние нарастающих концентрацій
хрома в питательной бреде микроводорослей на содержание фикобилинов в клетках монои смешанных культур, хром в невисоких концентрациях так же стимулировал синтез
фикобилинов, как и хлорофилла [1]. Почти у всех монокультур и у большинства
смешанных культур наблюдалась эта зависимость: до определенного предела при
возрастании концентрации хрома увеличивалось и содержание фикобилинов.
При высоких концентрациях наблюдалось снижение их количества. Следует
отметить, что и здесь положительная аллелопатия видов микроводорослей в смешанной
культуре способствовала большему накоплению пигментов, чем в монокультурах и
смесях с отрицательной аллелопатией. Наименьшее содержание пигментов характерно для
смеси ностока с калотриксом. Следует отметить, что в данной смешанной культуре не
наблюдается таких значительных перепадов значений, как в других вариантах. Таким
образом, наибольшее количество пигментов характерно для смесей цианопрокариот с
положительной аллелопатией. Наличие пигментных систем, включающих кроме
основного пигмента фотосинтеза – хлорофилла, дополнительные пигменты, фикобилины,
может способствовать адаптации водорослей к токсическому действию хрома.
Литература
1. Ерназарова Г.И., Джокебаева С.А., Иващенко А.Т. Влияние хрома на
интенсивность фотосинтеза в листьях высших водных растений // Вестник КазНУ. Серия
биологическая. - 2005. - №2 (25). - С. 63-66.
2. Плеханов С.Е., Максимова И.В. Внеклеточное органическое вещество
водоросли Chlorella. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. Биол. - 1997. - №2. - С. 22-24.
3. Ерназарова Г.И. Влияние хрома на содержание пигментов в культурах
микроводорослей // Тезисы докл. 58-й конференции молодых ученых и студентов
"Актуальные вопросы современной биологии и биотехнологии". – Алматы, 2004.- С.25-26.
4. Дмитриева А.Г. Механизмы действия металлов на растительную клетку //
Микология и криптогамная ботаника в России: традиции и современность: сб.тр.межд.
конф. - Новосибирск: Наука, 2000. - С. 424-428.