Исследование состояния популяции водоросли Scenedesmus quadricauda в норме и при интоксикации методом микрокультур

• Автор: Марушкина, Екатерина Викторовна
• Шифр специальности: 03.00.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : 7 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

І.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методы исследования состояния популяций водорослей в норме и при экстремальных воздействиях

1Л. Интегральные методы

1Л.1. Определение общей численность клеток и анализ полученных

результатов

1Л.2. Интегральные методы оценки состояния культуры водоросли по

люминесценции и флуоресценции хлорофилла

1.2. Методы изучения гетерогенности популяции

1.2.1. Основные подходы к объяснению гетерогенности популяции микроводорослей
1.2.2. Изучение морфологических характеристик отдельных клеток
1.2.3. Изучение размерной гетерогенности культур микроводорослей
1.2.4. Изучение флуоресцентных характеристик отдельных клеток
1.2.5. Изучение полярных характеристик клеток
1.2.6. Дифференциальное окрашивание и плазмолитический методы
1.2.7. Методы микро и макроколоний (методы подращивания)
1.2.8. Технические методы отбора отдельных клеток
2. Водоросли, как тест - объект при оценках качества водной среды
II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Объект исследования
2. Техника культивирования
3. Исследуемые показатели
III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
1. Разработка метода раздельного культивирования ценобиев водоросли
Бсепесіе.чтиз quadricauda
1.1 Развитие культур водоросли Scenedesmus qnadricauda
1.2 Получение микрокультур водорослей
1.3 Сопоставление развития макро- и микрокультур

2. Исследование гетерогенности лабораторной популяции водоросли Зсепе/Зеятт диас!ггсаис1а по выживаемости и способности клеток к делению
2.1 Исследование методом микрокультур фракционного состава макрокультур в разные периоды роста
2.2 Оценка наследуемости структуры микрокулмур
2.3 Исследование флуоресценции хлорофилла водорослей
2.4. Исследование линейных размеров клеток водорослей
3. Исследование влияния хлорида меди на выживаемость и размножение Scenedesmlls quadncauda
3.1 Влияние внесения меди на лаг-фазе роста макрокультуры
3.2 Влияние внесения меди на экспоненциальной фазе роста макрокультуры
3.3 Влияние внесения меди на стационарной фазе роста макрокультуры
3.4 Влияние меди на флуоресценцию хлорофилла водорослей
3.5 Влияние меди на линейные размеры клеток водорослей
4. Определение времени лизиса отмирающих клеток Scenedesmгls quadricauda и оценка влияния на скорость процесса присутствия
токсиканта
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Токсичные вещества оказывают влияние на самые разные компоненты водных биоценозов: бактерии, водоросли, простейшие, ракообразные,
моллюски, рыбы и др. При этом их влияние сказывается как на уровне отдельного организма или клетки, так и на уровне всей популяции и экосистемы вцелом.
Удобным объектом изучения влияния токсичных веществ на популяционном уровне являются культуры микроводорослей. Главным образом, это связано с коротким жизненным циклом отдельных клеток, что позволяет в ходе одного опыта проследить влияние неблагоприятного фактора на нескольких поколений. Кроме того, высокая численность клеток в опыте позволяет получать массовый материал для статистических сравнений.
Особый интерес к процессам, происходящим в популяции культивируемых одноклеточных организмов, появился в 50-х годах прошлого века, когда были опубликованы работы, в которых популяцию (в первую очередь, микроорганизмов) стали рассматривать как единую систему со многими разнообразными связями; систему, которая нередко ведет себя как целостный организм. В частности, в работах Иерусалимского И.Д. (1952) отмечается, что популяции микроорганизмов даже в пределах лабораторных культур характеризуются:
1) фенотипической гетерогенностью составляющих ее клеток как основой для дифференциации клеток по социальным ролям; 2) наличием внутри популяции (например, колонии микроорганизмов) в той или иной мере обособленных микроколоний; 3) целостностью популяции в процессе развития, наличием у нее интегральных свойств, отсутствующих у индивидуальных клеток; 4) способностью популяции влиять на характеристики окружающей среды при достаточной плотности клеток в ней.
Многочисленные работы по колониальной организации микроорганизмов свидетельствуют о морфологической и физиологической гетерогенности входящих в её состав клеток (Олескин, 2001). Так в популяции микроорганизмов отмечают наличие активно делящихся, покоящихся и спонтанно

резистентные клетки. После перемещения клеток в чистую среду данная закономерность сохранялась.
Добавление в культуру Chlorella vulgaris меди в концентрации свыше 0,12±0,03 мг/л приводило к нарушению связи между клеточным делением и ростом, что, в свою очередь, вызывало увеличение доли аномально больших клеток в культуре (в 20 раз больше, чем в контроле). Кроме того, молодые клетки при высоких концентрациях меди способны образовывать многоклеточные скопления (Forester, 1977).
Медь в зависимости от вещества, в состав которого она входит, способна как увеличивать средний размер клеток (комплексные соединения), так и уменьшать его (хлорид меди) (Капков, 1972).
Добавление токсичных веществ быстрее всего оказывает влияние на протекание процессов фотосинтеза.
Тяжелые металлы в первую очередь оказывают воздействие на фотосистему II. При этом наиболее чувствительным является показатель F0/ Fv (Белевич, 1996; Nirupama, Mohn, 2002). Было установлено, что медь ингибирует фотосинтез с концентрации 1-2,5 мкг/л (Davies et al, 1980; Cvetkovic et al, 1991).
При добавлении токсичных веществ, таких как хлорид меди, происходит увеличение гетерогенности клеток на фоне снижения средних значений Fv/ Fm , а при длительном воздействии в культуре сохраняются, главным образом, клетки с более высоким уровнем относительной переменной флуоресценции, что приводит к повышению средних значений Fv/ Fm по сравнению с контролем (Погосян, 2003).
С другой стороны опыты по влиянию сульфата имазалила на фотосинтетическую активность Scenedesmus qusdricauda показали, что токсикант в концентрациях, подавляющих деление клеток, может и не нарушать фотоэнергетические процессы. При этом поддержание на определенном уровне фотосинтетической активности клеток способствует их выживанию и появлению гигантских форм (Шейкина и др., 1980;Прохоцкая, 2000).
О влиянии токсичных веществ и неблагоприятных факторов среды на физиологическое состояние микроводорослей можно косвенно судить по