Влияние ионов меди и никеля на почвенные цианобактерии и цианобактериальные сообщества

• Автор: Горностаева, Елена Анатольевна
• Шифр специальности: 03.02.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 189 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ МИКРОБНЫХ КЛЕТОК И МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ

ЕЕ Изменение анатомо-морфологических показателей

микроорганизмов

1.2. Влияние тяжелых металлов на физиолого-биохимические

показатели микробных клеток

1.3. Механизмы микробиологической детоксикации тяжелых металлов

1.4. Роль микроорганизмов в биоремедиации почв, загрязненных

тяжелыми металлами

ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Цианобактерии и высшие растения, используемые в лабораторных
и полевых опытах
2.2. Характеристика районов исследования
2.2.1. Характеристика почв на территории Кирово - Чепецкого
химического комбината
2.2.2. Экологическая характеристика почв г. Владикавказа и почв на
территории горно-металлургического комбината
2.3. Традиционные методы исследования
2.3.1. Методика отбора почвенных проб для микробиологического и
химического анализа
2.3.2. Методы исследования почвенной биоты
2.3.3. Методы исследования химических характеристик субстратов
2.3.4. Новые разработки
2.3.5. Методика микрополевого опыта
2.3.6. Статистическая обработка и достоверность результатов
ГЛАВА III. СПЕЦИФИКА МИКРОБНЫХ ГРУППИРОВОК ПОЧВ И ГРУНТОВ ТЕХНОГЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
3.1. Химическое загрязнение почв и грунтов техногенных территорий
3.2. Состояние микробных комплексов почв техногенных территорий
3.3. Структура микробных фототрофных комплексов в почвах,
загрязненных тяжелыми металлами
3.4. Микологическая индикация химически загрязненных почв
3.5. Биотестирование токсичности почв с использованием
цианобактерии N0.4/00 ИпсМа
3.6. Развитие почвенных микробоценозов в условиях свинцового стресса
3.7. Оценка уровня загрязнения почвы с использованием интегральных показателей загрязнения
ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИОНОВ МЕДИ И НИКЕЛЯ НА АЛЬГОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ КУЛЬТУРЫ ПОЧВЕННЫХ ЦИАНОБАКТЕРИЙ И ПРИРОДНЫЕ БИОПЛЕНКИ 7

4.1. Изучение влияния ионов меди и никеля на цианобактерию Nos toc linckia
4.1.1. Изменение биохемилюминесценции цианобактерии
Nostoc linckia под влиянием меди
4.1.2. Влияние ионов никеля и нефтепродуктов
на состояние цианобактерии Nostoc linckia
4.1.2.1. Определение жизнеспособности клеток цианобактерии
4.1.2.2. Изменение физиологических процессов Nostoc linckia
под действием токсикантов
4.1.3. Количественное определение формазана в клетках цианобактерии Nostoc linckia при действии ионов меди (II) и никеля (II)
4.1.4. Особенности накопления ионов меди (II) и никеля (II) в различных фракциях гомогената клеток цианобактерии Nostoc linckia
4.2. Потенциал природных биопленок Nostoc commune как сорбентов тяжелых металлов в водной среде
4.2.1. Самосборка природных биопленок с доминированием Nostoc commune
4.2.2. Исследование видового, группового состава и содержания тяжелых металлов в биопленках из различных экотопов
4.2.3. Выявление физиолого-биохимического отклика комплекса микроорганизмов, входящих в состав биопленок Nostoc commune,
на воздействие испытуемых поллютантов
4.2.4. Определение сорбционной способности биопленок по
отношению к ионам никеля (II) и меди (II) при различных условиях контактирования
4.2.5. Коэффициенты корреляции - возможные показатели загрязнения
сред тяжелыми металлами
4.3. Изучение физиолого-биохимического отклика и сорбционных
способностей биопленок с доминированием p. Phormidium в условиях химического стресса
4.3.1. Функциональные возможности почвенных цианобактерий при воздействии ионов меди (II) и никеля (II)
4.3.1.1. Влияние ионов металлов на жизнеспособность клеток
цианобактерий в биоклетках с доминированием ЦБ p. Phormidium
4.3.1.2. Влияние ионов металлов на каталазную активность
4.3.1.3. Влияние ионов меди и никеля на интенсивность перекисного окисления липидов
4.3.1.4. Влияние ионов меди и никеля на содержание хлорофилла а и феофитина
4.3.1.5. Влияние ионов меди никеля на интенсивность
биохемилюминесценции почвенных цианобактерий
4.3.2. Сорбционные возможности почвенных биопленок с

доминированием цианобактерий p. Phormidium при воздействии ионов никеля (II) и меди (II)
4.3.2.1. Сорбционная способность почвенных цианобактерий в
гомогенизированном и пленочном состоянии при воздействии тяжелых металлов
4.3.2.2. Влияние массы цианобактерий на остаточное содержание ионов меди (II) и никеля (II) в растворе
4.3.2.3. Влияние продолжительности контакта на остаточное содержание металлов в растворе
4.3.2.4. Влияние ионов меди (II) и никеля (II) на качественный
состав органических веществ в культуральной жидкости биопленок с доминированием p. Phormidium
4.3.3. Влияние ионов меди (II) и никеля (II) на структуру поверхности
клеток цианобактерии
ГЛАВА V. ЭФФЕТИВНОСТЬ ЦИАНОБАКТЕРИАЛЬНОЙ
ИНОКУЛЯЦИИ СЕМЯН ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ РАСТЕНИЙ В
ПОЧВАХ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ МЕДЫО 13
5.1. Исследование влияния возрастающих концентраций ионов меди (II) на почвенную альго-циано-микофлору
5.1.1. Влияние медина развитие почвенной альго-циано-микофлоры
под посевами пшеницы сорта Иреиь
5.1.2. Изучение развития цианобактерий под различными культурами в почве, загрязненной ионами меди (И)
5.1.3. Влияние возрастающих концентраций ионов меди (II)
на развитие почвенных микромицетов под посевами гороха сорта
Лучезарный
5.2. Исследование влияния ионов меди (II) на урожайность культур
высших растений при предпосевной цианобактериальной обработке
семян
5.2.1. Влияние цианобактериальной обработки семян на урожайность пшеницы сорта Ирень при выращивании в условиях загрязнения почвы медыо
5.2.2. Действие ионов меди (II) на урожайность гороха сорта Лучезарный при цианобактериалыюй обработке семян
5.2.3. Изучение влияния цианобактериальной инокуляции семян горчицы белой на урожайность при выращивании в медьзагрязненной почве
5.3. Действие ионов меди (II) на уровень накопления антоциановых
пигментов высшими растениями
5.3.1. Влияние цианобактериальной обработки на содержание антоцианов в листьях пшеницы сорта Ирень в медьзагрязненной почве
5.3.2. Влияние предпосевной цианобактериалыюй обработки семян на содержание антоцианов в горохе сорта Лучезарный при условиях
загрязнения почвы медыо

sky, May-Phillips, 2004; Chadkar et al., 2012). He случайно в химически загрязненных почвах наблюдается феномен цианофитизации альго-цианобактериальных комплексов (Домрачева, 2012). Имея способностью к фотосинтезу и азотфиксации, они минимально зависимы от уровня сапроб-ности почвы (Домрачева и др., 2013а).
Во многих работах доказана способность ЦБ к накоплению и детоксикации ТМ (Саванина и др., 1999; Саванина и др., 2003; Домрачева и др., 2007). Так, ЦБ N. linckia способна аккумулировать из ОС от 36 до 94% ионов Zn, Си, Sr (Обзор: Домрачева и др., 2006). В одинаковой мере способностью к сорбции обладают не только живые, но и лиофилизированные клетки термофильных ЦБ. Обнаружено, что слизистые цианобактериальные пленки, состоящие в основном из Phormidium sp. и Mastigocladus laminosus связывали ТМ в таком порядке: Cu>Zn>Pb>Cr (Обзор: Домрачева, 2013а). ЦБ Gomphosphaeria aponia, обитающая в Атлантике, откладывает Fe в виде гидроокисей на своей клеточной оболочке (Чубуков, 1982).
Установлено влияние Сг на рост и развитие Synechococcus РСС 7942 и Nos toe РСС 7120. Показано, что уровень поглощения и токсичность ТМ зависит от его валентности (Thompson et al., 2002). Например, степень поглощения ионов Сг6+ ЦБ Spirulina platensis на два порядка ниже по сравнению с ионами Сг3+. При сравнении степени поглощения ионов Fe, Zn, Си, Sr, а так же анионов Se интактными клетками ЦБ доказано, что наибольшей аккумулирующей способностью обладают ионы Zn и Fe (Мушак, 2006).
Таким образом, в результате многочисленных исследований выявлены группы МО, способных к биоаккумуляции ТМ из ОС, которые можно рассматривать как перспективные объекты для биоремедиации почв, загрязненных ТМ.