1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Биология внутренних вод
  4. № 3, 2022

Биология внутренних вод, 2022, № 3, стр. 290-299

Влияние биогенных элементов на рост нитчатых цианобактерий – возбудителей “цветения” воды – и синтез ими метаболитов

Т. Б. Зайцева a, *, Н. Г. Медведева a, **

a Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности Российской академии наук
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: zaytseva.62@list.ru
** E-mail: ngmedvedeva@gmail.com

Поступила в редакцию 13.04.2021
После доработки 26.10.2021
Принята к публикации 02.11.2021

Аннотация

Повышение содержания в среде биогенных элементов приводило к интенсификации роста нитчатых цианобактерий Aphanizomenon flos-aquae и Planktothrix agardhii – возбудителей “цветения” воды – и снижению содержания в среде водорастворимых экзополисахаридов. При увеличении содержания азота и фосфора отмечено значительное повышение в среде содержания микроцистина dm-RR и одорирующего вещества бензотиазола, синтезируемых цианобактерией P. agardhii.

Ключевые слова: азот, фосфор, нитчатые цианобактерии, экзополисахариды, микроцистины, одорирующие соединения

Список литературы

  1. Зайцева Т.Б., Медведева Н.Г. 2019. Молекулярные механизмы стрессового ответа цианобактерии Planktothrix agardhii на воздействие 4-трет-октилфенола // Микробиология. Т. 88. № 4. С. 417. https://doi.org/10.1134/S0026365619040141

  2. Зайцева Т.Б., Мильман Б.Л., Луговкина Н.В. и др. 2015. Влияние октил- и нонилфенолов на рост, фотосинтетическую активность и токсинообразование цианобактерии Planktothrix agardhii // Гидробиол. журн. Т. 51. № 4. С. 40. https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v51.i6.40

  3. Корнева Л.Г., Глущенко Г.Ю. 2020. Состав и сезонная сукцессия фитопланктона Таганрогского залива Азовского моря и нижнего течения р. Дон в условиях изменяющегося климата // Биология внутр. вод. № 1. С. 18. https://doi.org/10.31857/S032096522001009X

  4. Корнева Л.Г., Соловьева В.В., Жаковская З.А. и др. 2014. Фитопланктон и содержание цианотоксинов в Рыбинском, Горьковском и Чебоксарском водохранилищах в период аномально жаркого лета 2010 г. // Вода: химия и экология. № 8. С. 24.

  5. Минеева Н.М. 2021. Оценка связи содержания хлорофилла и биогенных элементов в водохранилищах Верхней Волги // Вестник Томского государственного университета. Биология. № 53. С. 151. https://doi.org/10.17223/19988591/53/8).

  6. Сиренко Л.А., Козицкая В.Н. 1988. Биологически активные вещества водорослей и качество воды. Киев: Наукова думка.

  7. Bajpai R., Sharma N.K., Rai F.R. 2013. Physiological evidence indicates microcystin-LR to be a part of quantitative chemical defense system // J. Appl. Phycol. V. 25(5). P. 1575. https://doi.org/10.1007/s10811-013-9981-y

  8. Chaffin J.D., Davis T.W., Smith D.J. et al. 2018. Interactions between nitrogen form, loading rate, and light intensity on Microcystis and Planktothrix growth and microcystin production // Harmful Algae. V. 73. P. 84. https://doi.org/10.1016/j.hal.2018.02.001

  9. Churro C., Semedo-Aguiar A.P., Silva A.D. et al. 2020. A novel cyanobacterial geosmin producer, revising GeoA distribution and dispersion patterns in Bacteria // Sci. Rep. V. 10. P. 8679. https://doi.org/10.1038/s41598-020-64774-y

  10. Facey J.A., Apte S.C., Simon M. et al. 2019. A Review of the Effect of Trace Metals on Freshwater Cyanobacterial Growth and Toxin Production // Toxins. V. 11. № 643. P. 1. https://doi.org/10.3390/toxins11110643

  11. Fernández-Juárez V., Bennasar-Figueras A., Sureda-Gomila A. et al. 2020. Differential Effects of Varying Concentrations of Phosphorus, Iron, and Nitrogen in N2-Fixing Cyanobacteria // Front. Microbiol. V. 11. № 541 558. P. 19. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.541558

  12. Gobler C.J. 2020. Climate Change and Harmful Algal Blooms: Insights and perspective // Harmful Algae. V. 91. № 101731. P. 4. https://doi.org/10.1016/j.hal.2019.101731

  13. Herbert D., Phipps P.J., Stange R.E. 1971. Chapter III Chemical Analysis of Microbial Cells // Methods in Microbiology. V. 5. Part B. P. 209. https://doi.org/10.1016/S0580-9517(08)70641-X

  14. Hernando M., Minaglia M.C.C., Malanga G. et al. 2018. Physiological responses and toxin production of Microcystis aeruginosa in short-term exposure to solar UV radiation // Photochem. Photobiol. Sci. V. 17. P. 69. https://doi.org/10.1039/C7PP00265C

  15. Jakubowska N., Szeląg-Wasielewska E. 2015. Toxic Picoplanktonic Cyanobacteria – Review // Marine Drugs. V. 13(3). P. 1497. https://doi.org/10.3390/md13031497

  16. Jankowiak J., Hattenrath-Lehmann T., Kramer B.J. et al. 2019. Deciphering the effects of nitrogen, phosphprous, and temperature on cyanobacterial bloom intensification, diversity, and toxicity in western Lake Erie // Limnol., Oceanogr. V. 9999. P. 1. https://doi.org/10.1002/lno.11120

  17. Lee J., Kumar Rai P.K., Jeon Y.J. et al. 2017. The role of algae and cyanobacteria in the production and release of odorants in water // Environ. Pollut. V. 227. P. 252. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.04.058

  18. Lee J.H., Lee K.L., Lee J.Y, Kim H.S. 2020. Effect of nitrate, ammonium and phosphate on the growth and microcystin production of Korean Microcystis species // J. Environ. Biol. V. 41. P. 812. https://doi.org/10.22438/jeb/41/4/MRN-1294

  19. Loza V., Perona E., Mateo P. 2014. Specific responses to nitrogen and phosphorus enrichment in cyanobacteria: Factors influencing changes in species dominance along eutrophic gradients // Water Res. V. 48. P. 622. https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.10.014

  20. Oh H., Lee C.S., Srivastava A. et al. 2017. Effects of Environmental Factors on Cyanobacterial Production of Odorous Compounds: Geosmin and 2-Methylisoborneol // J. Microbiol. Biotechnol. V. 27 (7). P. 1316. https://doi.org/10.4014/jmb.1702.02069

  21. Omidi A., Esterhuizen-Londt M., Pflugmacher S. 2018. Still challenging: the ecological function of the cyanobacterial toxin microcystin – What we know so far // Toxin Rev. V. 37(2). P. 87. https://doi.org/10.1080/15569543.2017.1326059

  22. Park H.-J., Park M.-H., Sim Y.-B. et al. 2017. Geosmin Production Potential of a Cyanobacterium, Anabaena circinalis Isolated from Lake Paldang, Korea // Korean J. Ecol. Environ. V. 50(4). P. 363. https://doi.org/10.11614/KSL.2017.50.4.363

  23. Pinheiro C., Azevedo J., Campos A. et al. 2013. Absence of negative allelopathic effects of cylindrospermopsin and microcystin-LR on selected marine and freshwater phytoplankton species // Hydrobiologia. V. 705 (1). P. 27. https://doi.org/10.1007/s10750-012-1372-x

  24. Polyak Yu., Zaytseva T., Medvedeva N. 2013. Response of Toxic Cyanobacterium Microcystis aeruginos to Environmental Pollution // Water, Air, Soil Pollut. V. 224. № 1494. P. 14. https://doi.org/10.1007/s11270-013-1494-4

  25. Prasad R., Prasad S. 2019. Algal Blooms and Phosphate Eutrophication of Inland Water Ecosystems with Special Reference to India // Int. J. Plant Environ. V. 5. № 1. P. 1. https://doi.org/10.18811/ijpen.v5i01.1

  26. Rapala J., Sivonen K., Lyra C., Niemelä S.I. 1997. Variation of Microcystins, Cyanobacterial Hepatotoxins, in Anabaena spp. as a Function of Growth Stimuli // Appl. Environ. Microbiol. V. 63. № 6. P. 2206. https://doi.org/10.1128/AEM.63.6.2206-2212.1997

  27. Rippka R., Deruelles J., Waterbury J.B. et al. 1979. Genetic assignments, strain histories and properties of pure cultures of cyanobacteria // J. Gen. Microbiol. V. 111. P. 1.

  28. Rossi F., De Philippis R. 2016. Exocellular Polysaccharides in Microalgae and Cyanobacteria: Chemical Features, Role and Enzymes and Genes Involved in Their Biosynthesis // The Physiology of Microalgae. Switzerland: Springer International Publishing. P. 565. https://doi.org/10.1007/978-3-319-24945-2_21

  29. Saadoun I.M., Schrader K.K., Blevins W.T. 2001. Environmental and nutritional factors affecting geosmin synthesis by Anabaena sp. // Water Res. V. 35. № 5. P. 1209. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(00)00381-X

  30. Shalaby E.A., Dubey N.K. 2018. Polysaccharides from cyanobacteria: respons to biotic and abiotic stress and their antiviral activity // Indian J. Marin. Sci. V. 47. № 1. P. 21.

  31. Shaw G., Moore D., Garnett C. 2009. Eutrophication and algal blooms // Encyclopedia of life support system. V. II. Environmental and ecological chemistry. Oxford: Eolss Publishing. P. 298.

  32. Sivonen K. 1990. Effects of Light, Temperature, Nitrate, Orthophosphate, and Bacteria on Growth of and Hepatotoxin Production by Oscillatoria agardhii Strains // Appl. Environ. Microbiol. V. 56. № 9. P. 2658.

  33. Sivonen K., Jones G. 1999. Cyanobacterial toxins // Toxic cyanobacteria in water – a guide to their public health consequences, monitoring and management. London: E&FN Spon. P. 41.

  34. Srivastava A., Ko S.-R., Ahn C.-Y. et al. 2016. Microcystin Biosynthesis and mcyA Expression in Geographically Distinct Microcystis Strains under Different Nitrogen, Phosphorus, and Boron Regimes // BioMed Research International. V. 2016. Article ID 5985987. https://doi.org/10.1155/2016/5985987

  35. Tellez M.R., Schrader K.K., Kobaisy M. 2001. Volatile Components of the Cyanobacterium Oscillatoria perornata (Skuja) // J. Agric. Food Chem. V. 49. № 12. P. 5989. https://doi.org/10.1021/jf010722p

  36. Tiwari O.N., Khangembam R., Shamjetshabam M. et al. 2015. Characterization and Optimization of Bioflocculant Exopolysaccharide Production by Cyanobacteria Nostoc sp. BTA97 and Anabaena sp. BTA990 in Culture Conditions // Appl. Biochem. Biotechnol. V. 176. № 7. P. 1950. https://doi.org/10.1007/s12010-015-1691-2

  37. Wang S., Xiao J., Wan L. et al. 2018. Mutual dependence of nitrogen and phosphorus as key nutrient elements: one facilitates Dolichospermum flos-aquae to overcome the limitations of the other // Environ. Sci. Technol. V. 52. № 10. P. 5653. https://doi.org/10.1021/acs.est.7b04992

  38. Zaytseva T.B., Medvedeva N.G., Mamontova V.N. 2015. Peculiarities of the Effect of Octyl- and Nonylphenols on the Growth and Development of Microalgae // Inland Water Biology. V. 8. № 4. P. 406. https://doi.org/10.1134/S1995082915040161

  39. Zhan H.J., Lee C.C., Leigh J.A. 1991. Induction of the second exopolysaccharide (EPSb) in Rhizobium meliloti SU47 by low phosphate concentrations // Journal of Bacteriology. V. 173. № 22. P. 7391. https://doi.org/10.1128/jb.173.22.7391-7394.1991

  40. Zhang T., Li L., Zheng L., Song L. 2017. Effects of nutritional factors on the geosmin production of Lyngbya kuetzingii UTEX 1547 (Oscillatoriales, Cyanobacteria) // Phycologia. V. 56. № 2. P. 221. https://doi.org/10.2216/16-98.1

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Биология внутренних вод

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал