Биоабсорбция тяжелых металлов и мышьяка агарикоидными и гастероидными базидиомицетами

Костычев, Андрей Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Биоабсорбция тяжелых металлов и мышьяка агарикоидными и гастероидными базидиомицетами
ВАК РФ 03.00.24, Микология

Автореферат диссертации по теме "Биоабсорбция тяжелых металлов и мышьяка агарикоидными и гастероидными базидиомицетами"

На правах рукописи

Костычев Андрей Александрович

Биоабсорбция тяжелых металлов и мышьяка агарикоидными и гастероидными базидиомицетами

Специальность 03.00.24. - «Микология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2009

Диссертационная работа выполнена на кафедре биологии и экологии ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» и в Региональном Центре государственного экологического контроля и мониторинга по Пензенской области ФГУ «ГосНИИЭНП», г. Пенза

Ведущая организация: Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской академии наук (ИБФРМ РАН), г. Саратов

Защита состоится 13 марта 2009 г. в 15.30 на заседании диссертационного совета Д 501.001.46. при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова но адресу:

119991, г. Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, Биологический факультет, ауд. М-1, тел./факс: (495) 939-39-70

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан « // » 2009 г.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Иванов Александр Иванович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Гарибова Лидия Васильевна доктор биологических наук, профессор Кураков Александр Васильевич

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

М.А. Гусаковская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из важнейших экологических проблем современности является проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. Среди живых организмов, населяющих природные экосистемы суши, способностью к активной биоабсорбции тяжелых металлов обладают базидиаль-ные макромицеты. Однако биологический смысл и природная целесообразность такого явления, как и вопросы о метаболических функциях многих химических элементов в грибах пока до конца не выяснены. Существует прикладной аспект данной проблемы: нормативы содержания тяжелых металлов и других токсичных элементов в плодовых телах съедобных грибов требуют доработки. Остается открытым вопрос об усвояемости химических элементов организмом человека. В связи с этим, проблема оценки качества дикорастущей грибной продукции в настоящее время представляется заслуживающей внимания. Одной из причин этого является ограниченность сведений о видовой специфичности в накоплении тяжелых металлов и других токсичных элементов плодовыми телами съедобных грибов. Проблема биоабсорбции грибами химических элементов активно рассматривается и обсуждается специалистами, однако по сей день это направление остается одним из самых дискуссионных.

Цель и задачи исследований. Целью работы было изучение характера биоабсорбции тяжелых металлов и мышьяка плодовыми телами базидиальных макромицетов, а также влияния названных элементов на рассматриваемую группу грибов в чистой культуре.

В ходе выполнения исследований были поставлены следующие задачи:

1) на основании полевых исследований изучить абсорбционную способность различных видов базидиальных макромицетов в отношении железа, кобальта, марганца, никеля, свинца, цинка и мышьяка в условиях экосистем с различным уровнем техногенного загрязнения;

2) выявить виды, обладающие ярко выраженной избирательной способностью к биоабсорбции отдельных элементов;

3) изучить возможность синергизма и антагонизма в накоплении тяжелых металлов и мышьяка базидиомами макромицетов;

4) изучить особенности биоабсорбции изученных элементов представителями различных эколого-трофических и таксономических групп;

5) оценить возможность использования некоторых видов базидиальных макромицетов в качестве биоиндикаторов состояния окружающей среды;

6) изучить влияние тяжелых металлов и мышьяка на рост, развитие и интенсивность окислительного стресса базидиальных макромицетов - представителей различных эколого-трофических групп в условиях чистой культуры;

7) оценить вероятный риск поступления тяжелых металлов и мышьяка с плодовыми телами съедобных базидиомицетов в организм человека.

Научная новизна.

1) впервые в условиях целого ряда экосистем с различным уровнем и генезисом техногенного загрязнения изучен характер биоабсорбции некоторых тяжелых металлов и мышьяка базидиомами макромицетов;

2) впервые в условиях лесостепи выявлены виды дикорастущих грибов, характеризующиеся повышенной абсорбционной способностью по отношению к изученным элементам;

3) впервые с учетом специфики загрязнения территории предложены виды макромицетов, характерные для зоны исследования, в качестве потенциальных биоиндикаторов загрязнения окружающей среды отдельными химическими элементами;

4) впервые применен комплексный подход при изучении спектра факторов, способных модифицировать процесс биоабсорбции;

5) впервые изучено влияние свинца, хрома и мышьяка на рост, развитие мицелия в комплексе с оценкой интенсивности окислительного стресса у представителей различных эколого-трофических групп в условиях чистой культуры;

6) впервые, исходя из существующих международных нормативов, рассчитан и оценен вероятный риск поступления тяжелых металлов и мышьяка с плодовыми телами съедобных грибов в организм человека применительно к региону исследований.

Положения, выносимые на защиту.

1) элементный состав базидиом грибов определяется биологическими особенностями представителей отдельных видов, зависит от возраста базидиом и сроков их появления, при этом степень накопления элементов отличается у представителей различных эколого-трофических групп;

2) в условиях экосистем, испытывающих техногенное загрязнение, плодовые тела макромицетов накапливают существенное количество тяжелых металлов и мышьяка. В связи с этим некоторые виды могут быть рекомендованы в качестве биоиндикаторов состояния окружающей среды в отношении названных элементов;

3) способность ингибировать рост и развитие базидиальных макромицетов в чистой культуре у разных токсичных элементов неоднозначна, как и чувствительность к ним культур разных видов;

4) при изучении воздействия токсичных элементов на развитие базидиальных макромицетов в чистой культуре наиболее информативным является комплексный подход, при котором помимо традиционных культурально-морфологических признаков определяется интенсивность образования продуктов окислительной деструкции липидов.

Практическая значимость. Выявлены виды грибов, характеризующиеся повышенной абсорбционной способностью по отношению к изученным элементам. Предложены виды биоиндикаторов загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами и мышьяком. Оценен вероятный риск поступления тяжелых металлов и мышьяка в организм человека с плодовыми телами съедобных бази-диомицетов. Результаты исследований используются при проведении экологического контроля и мониторинга Объекта ХУХО в п. Леонидовка Пензенской области.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены на конференциях: Всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг природных экосистем в зонах защитных мероприятий объектов по уничтожению химического оружия» (Пенза, 2007); Всероссийской научно-технической конфе-

ренции «Современные проблемы экологии» (Тула, 2007); Юбилейной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения М.В. Горленко (Москва, 2008); П Съезде микологов России (Москва, 2008); Международной научной конференции, посвященной 135-летию со дня И.И. Спрыгина (Пенза, 2008); Всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг природных экосистем» (Пенза, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, из них 2 статьи в печатных изданиях перечня ВАК РФ.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно спланированы и осуществлены полевые и лабораторные исследования, проведены статистическая обработка и интерпретация данных полученных в результате выполнения диссертационной работы.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 174 источника, и приложений. Текст изложен на 135 страницах. Основная часть работы содержит 18 таблиц и 24 иллюстрации (диаграммы, рисунки, фотографии).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава состоит из пяти разделов, в которых рассматриваются дискуссионные вопросы значения некоторых химических элементов в физиологии и биохимии грибов. Освещается современное состояние проблемы биоабсорбции некоторых элементов базидиальными макромицетами, а также рассматриваются особенности накопления химических элементов грибами различных эколого-трофических и таксономических групп. Обсуждаются описанные к настоящему моменту пути поступления химических элементов в базидиомы грибов. Анализируются возможности влияния химического состава питающего субстрата на накопление тяжелых металлов и других токсичных элементов плодовыми телами (Щеглов, Цветнова, 2002; Чураков и др., 2004; Demirba?, 2002; Svoboda et al., 2006). Рассматривается значение в этом процессе эколого-трофической принадлежности. Оценивается зависимость накопления тяжелых металлов и других токсичных элементов от возраста мицелия и базидиом, возможности влияния различных химических элементов и органических соединений на накопление тяжелых металлов плодовыми телами макромицетов (Иванов, Блинохватов, 2003; García et al., 2007). Обсуждаются описанные в литературе механизмы де-токсикации и депонирования избытка тяжелых металлов и мышьяка базидиальными макромицетами (Курченко и др., 2005; Wuilloud et al., 2004; Collin-Hansen et al., 2007). Рассматривается явление окислительного стресса (Челомин и др., 1998; Довженко и др., 2005; Рахмакулова, 2008; Hammel et al., 2002; Choundry, Panda, 2004), как главного биомаркера негативного влияния тяжелых металлов на живые организмы. В последнем разделе обзора описана современная прикладная проблема нормирования содержания тяжелых металлов и других токсичных элементов в плодовых телах съедобных грибов (Цапалова и др., 2002; Falandysz et al., 2002; Kalac et al., 2004; Pelkonen et al., 2006).

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в течение 3-х лет (2005-2008 гг.) на базе кафедры биологии и экологии Пензенской государственной сельскохозяйственной академии и Центральной экоаналитической лаборатории Регионального центра государственного экологического контроля и мониторинга по Пензенской области. Объектами исследования были различные виды агарикоидных и гастеро-идных базидиомицетов. Сбор образцов осуществлялся в природных экосистемах Приволжской лесостепи в пределах Пензенской области, в основном в лесных экосистемах, приуроченных к серым лесным почвам и расположенных вдали от антропогенных источников поступления тяжелых металлов и урбанизированных зон. Изучение влияния антропогенной деятельности предполагало сбор образцов базидиом на загрязненных территориях: лесное сообщество, сформированное на золоотвале ТЭЦ г. Пенза; территории близ мест прежнего уничтожения химического оружия в окрестностях ст. Леонидовка Пензенского района (МПУ); лесополоса, расположенная вдоль оживленной автомагистрали М5 «Москва-Самара» (в пределах 30 м от дорожного полотна). Всего было проанализировано 410 образцов, относящихся к 80 видам. Определение видов грибов проводили с использованием отечественных и зарубежных определителей (Сосин, 1973; Pilât, 1958; Phillips, 1981; Jülich, 1984; Moser, 1988; Rudnicka-Jezierska, 1991). Порядки и семейства приводятся по системе, приведенной на сайте Index Fungorum (CABI Databases, 2008). Номенклатура грибов принята и сверена по Index Fungorum (Index Fungorum search, 2008). Сокращения имен авторов даны в соответствии с «Authors of Fungal Names» (Kirk, Ansell, 1992). При изучении различий в элементном составе представителей различных эколого-трофических групп использовали шкалу А.Е. Коваленко (Коваленко, 1980).

Содержание изученных элементов в базидиомах и концентрацию валовых форм в почвах определяли рентгенофлуоресцентным методом. Подвижные формы тяжелых мегаллов и мышьяка в субстрате определяли атомно-абсорбционным методом.

Выделение чистых культур для изучения влияния на их рост и развитие тяжелых металлов и мышьяка проводилось из плодовых тел грибов по методике Бухало (Бухало, 1988). Объектами исследований в данном случае служили следующие виды базидиальных макромицетов: Agaricus bitorquis (штаммы PZ-1, МА-2, МА5-1), Lycoperdon perlatum (штаммы ML5-1, LP-1, LP-2) и Flammulina veliitipes (FV-9, FV-12, FV-16). Ионы металлов и мышьяка вносили в питательную среду (сусло-агар) до автоклавирования в виде водных растворов солей Pb(N03)2, Na3As04 и Сг(СН3СООН)3 в концентрациях 0,5; 1,0 и 5,0 мМ. При изучении влияния тяжелых металлов и мышьяка на скорость роста мицелия использовались линейные методы измерения. Также отмечался такой временной параметр как длительность лаг-фазы (TL), характеризующий продолжительность адаптации мицелия грибов к обогащенным средам.

В процессе изучения влияния некоторых тяжелых металлов и мышьяка на биохимический статус клеток грибов использовался ряд гистохимических методов. Выявление пероксидазы проводили по реакции с гваяколом (Барыкина и др., 2000), присутствие супероксид-аниона по реакции с нитросиним тетразоли-ем (Behera et al., 2004; Wang et al., 2005), выявление продуктов перекисного

окисления липидов (ПОЛ) проводили по реакции с диаминофлуореном по Фей-гелю (Пирс, 1962). Микроскопические исследования проводились с использованием бинокулярного микроскопа «Ломо Микмед-1». В ходе работы велась фотодокументация с использованием цифрового фотоаппарата «Olympus - р.700». Полученные данные были подвергнуты математико-статистической обработке с помощью пакета компьютерных программ «Excel 2003», «Statistica V5.5A».

3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ БИОАБСОРБЦИИ НЕКОТОРЫХ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МЫШЬЯКА ПЛОДОВЫМИ ТЕЛАМИ

БАЗИДИАЛБНЫХ МАКРОМИЦЕТОВ 3.1. Накопление тяжелых металлов и мышьяка плодовыми телами, развивающимися в условиях экосистем, не испытывающих существенного техногенного загрязнения Изучение содержания валовых и подвижных форм тяжелых металлов и мышьяка в почвах района исследований показало, что названный показатель отличался слабой изменчивостью и находился на уровне фоновых значений, характерных для региона (табл. 1). Четко выделяются виды, накапливающие в более высоких концентрациях тот или иной элемент, по сравнению с другими грибами, развивающимися в сходных условиях обитания.

Таблица 1

Среднее содержание тяжелых металлов и мышьяка в серых лесных почвах

района исследований

Элемент Среднее содержание элементов, мг/кг воздушно-сухой массы

валовые формы подвижные формы

Fe 47280,4±845,2 165,7±31,7

Co 13,5±1,8 2,89±1,40

Mn 1476,1±105,5 75,8± 12,7

Ni 24.3±2.3 0,41±0,22

Pb 31,8±2,6 0,71±0,14

Zn 78,2±14,9 2,91±1,21

Cr 98,6±7,6 0,16±0,03

As 8,4±2,1 0,07±0,02

Среднее содержание железа в базидиомах грибов составило 129,49 мг/кг воздушно-сухой массы. К видам, интенсивно аккумулирующим этот элемент можно отнести .Amanita phalloides, Cortinarius triumphans, Lactarius quietus, Ro-zites caperatus, Russula ionochlora и Xerocomus subtomentosus в базидиомах которых средние концентрации составили 295,5; 300,5; 258,05; 281,75; 557,90 и 561,52 мг/кг соответственно. Средняя концентрация кобальта в плодовых телах составила 2,67 мг/кг воздушно-сухой массы. К видам, интенсивно накапливающим этот элемент можно отнести Amanita citrina, Boletus erythropus и Chal-ciporus piperatus в базидиомах которых средняя концентрация кобальта составила 4,12; 3,82 и 7,92 мг/кг соответственно. Максимальное содержание марганца обнаружено в базидиомах Panellus stipticus и составило 111,83 мг/кг воздушно-сухой массы. К группе биоаккумуляторов этого элемента также можно отнести Amanita rubescens, Cortinarius alboviolaceus, Lactarius rufas, Lycoperdon perlatum, Lepista flaccida, L. nebularis, L. nuda, Russula foetens, R. ionochlora, Suillus granu-

latus, в плодовых телах которых концентрация марганца была выше 25 мг/кг, при средней - 15,37 мг/кг. Выраженная способность к аккумуляции никеля отмечена для С. triumphans, Lactarius piperatus, Leucopaxillus giganteus, Russula delica и Macrolepiota procera, в базидиомах которых концентрация никеля составила 7,24; 6,82; 3,90; 4,16 и 4,55 мг/кг соответственно, при средней - 2,95 мг/кг. Максимальное содержание свинца обнаружено в базидиомах Calvatia utriformis и составило 17,54 мг/кг воздушно-сухой массы. Также к группе биоаккумуляторов данного элемента можно отнести Boletus luridus, L. giganteus и L. perlatum, в плодовых телах которых концентрация свинца составила 7,96; 10,55 и 17,00 мг/кг соответственно, при средней - 2,47 мг/кг. К видам, проявляющим склонность к аккумуляции цинка можно отнести С. utriformis, Macrolepiota rhacodes, Lactarius deliciosus, Leccinum variicolor, L. perlatum. В плодовых телах этих видов концентрация цинка составила 159,10; 131,95; 138,25; 130,95; 150,8 мг/кг соответственно, при средней - 83,00 мг/кг. Способность к биоаккумуляции хрома отмечена для Amanita pantherina, A. phalloides, Boletus impolitus, Lactarius vole-mus, Russula adusta, R. delica, L. variicolor, Lepista saeva, L. giganteus. Содержание названного элемента в их плодовых телах превышало среднее в 2-3 раза и составило 1,38; 1,74; 3,01; 1,48; 1,35; 1,34; 1,32; 1,38; 1,50 мг/кг соответственно, тогда как в базидиомах других видов оно редко превышало 1,0 мг/кг. Максимальное содержание мышьяка обнаружено в базидиомах L. giganteus и составило 42,85 мг/кг воздушно-сухой массы. Выраженная способность к аккумуляции этого элемента также отмечена для Cortinarius aureoturbinatus, L. deliciosus, L. perlatum, L. nuda и Tricholoma imbricatum, в плодовых телах которых концентрация мышьяка составила 22,90; 12,31; 27,01; 36,17 и 16,33 мг/кг воздушно-сухой массы соответственно. Средняя концентрация мышьяка в базидиомах составила 3,50 мг/кг.

Таким образом, изучение содержания тяжелых металлов и мышьяка в базидиомах грибов, собранных в условиях природных экосистем, не испытывающих существенного техногенного загрязнения, показало, что концентрация химических элементов сильно варьирует. В связи с тем, что изученные плодовые тела развивались в близких эдафических условиях, можно отметить, что главным фактором, определяющим величину и избирательный характер накопления тяжелых металлов и мышьяка, является комплекс биологических особенностей представителей разных видов.

3.2. Зависимость содержания тяжелых металлов и мышьяка в плодовых телах базидиомицетов от их концентрации в субстрате и

возможности использования грибов в качестве биоиндикаторов

Обнаружена статистически значимая корреляция между содержанием железа в базидиомах грибов и его концентрацией в субстрате для Lepista nuda и Russula xerampelina, кобальта - для Leccinum aurantiacum, свинца - для R. xerampelina и Lepista nebularis, цинка - для Lactarius citriolens и L. nebularis, хрома - для Macrolepiota procera, мышьяка - L. nuda (табл. 2). В некоторых случаях установлена отрицательная зависимость между содержанием элемента в базидиомах грибов и его концентрацией в субстрате. Так, выявлена достоверная отрицательная корреляционная связь между содержанием марганца в плодовых телах R. xerampelina и его концентрацией в субстрате.

Таблица 2

Коэффициенты корреляции между содержанием тяжелых металлов и мышь__яка в плодовых телах грибов и их концентрацией в субстрате_

Вид Коэффициент корреляции*

Fe Co Mn Pb Zn Cr As

Lactarius citriolens - - - 0,970 - -

Leccinum aurantiacum - 0,998 - - - - -

Lepista nebularis - - - 0,998 0,977 - -

Lepista nuda 0,834 - - - - - 0,965

Macrolepiota procera - - - - - 0,999 -

Russula xerampelina 0,995 - -0,941 0,965 - - -

Примечание:* - при уровне значимости р <0,05; ** - корреляция недостоверна

Изучен характер накопления тяжелых металлов и мышьяка плодовыми телами макромицетов в условиях территорий, загрязненных тяжелыми металлами и мышьяком. В результате анализа образцов почв, отобранных в экосистемах с различным уровнем техногенного загрязнения, установлено, что последнее способно вызывать увеличение запасов как валовых, так и подвижных форм тяжелых металлов и мышьяка. Анализ плодовых тел, собранных в этих условиях, показал, что некоторые из изученных химических элементов содержатся в достоверно больших концентрациях, в сравнении с базидиомами, развивающимися в контрольных экосистемах. Так, было установлено, что плодовые тела Agaricus bitorquis, Hebeloma sp. и Paxillus involutus, собранные в условиях сообщества, сформированного на золоотвале, содержат существенно большее количество никеля, свинца и цинка. В базидиомах A. bitorquis и Hebeloma sp. отмечено достоверно большее содержание хрома и мышьяка.

На территории, прилегающей к МПУ, были собраны образцы базидиом следующих видов грибов: Amanita muscaria, A. phalloides, Gyroporus castaneus, Lactarius deliciosas, Lepista nebularis, Macrolepiota procera, Tricholoma terreum. Выявлено, что в этих условиях плодовые тела названных видов, за исключением G. castaneus, интенсивно накапливали мышьяк. Базидиомы A. phalloides и Т. terreum содержали достоверно большее количество свинца. Зафиксировано увеличение содержания цинка в плодовых телах G. castaneus и L. nebularis. Достоверно более высокое содержание хрома отмечено в базидиомах A. muscaria.

В плодовых телах L. nebularis и L. perlatum, собранных в непосредственной близости от оживленной автомагистрали, содержание свинца было достоверно большим в сравнении с базидиомами, собранными в контрольных экосистемах. Однако, для базидиом R. xerampelina статистически значимой разницы между двумя изученными типами экосистем не выявлено. Вероятно, это объясняется низкой миграционной способностью свинца, основная масса которого концентрируется в подстилке и гумусоаккумулятивном горизонте, где развивается мицелий напочвенных сапротрофов. Мицелий же микоризообразующих видов располагается в более глубоких горизонтах почвы, куда соединения свинца практически не попадают.

Установлено, что некоторые виды базидиальных макромицетов могут использоваться в качестве высокоинформативных биоиндикаторов загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами и мышьяком. С учетом специфичности в накоплении можно предложить следующие виды грибов: A. bitorquis — в отношении загрязнения наземных экосистем никелем; A. bitorquis, A. phalloides, L. nebularis, L. perlatum и Т. terreum - свинцом; A. bitorquis и L. nebularis - цинком; A. bitorquis и A. muscaria - хромом; A. muscaria, L. deliciosas, L. nebularis, M. procera и Т. terreum - мышьяком.

3.3. Особенности накопления тяжелых металлов и мышьяка макромицетами различных эколого-трофических групп Выявлено достоверное влияние стратегии питания на степень биоабсорбции некоторых химических элементов плодовыми телами базидиальных макромицетов.

Установлено, что подстилочные сапротрофы накапливают марганец в больших количествах, чем микоризообразующие, которые, в свою очередь, аккумулируют этот элемент интенсивнее, чем сапротрофы на древесине (рис. 1). Представители группы гумусовых сапротрофов оказались интенсивными накопителями свинца, цинка и мышьяка. Среднее содержание свинца в плодовых телах гумусовых сапротрофов было в 5,1 раза выше в сравнении с таковым в бази-диомах симбиотрофов и в 5,3 раза больше, чем в плодовых телах сапротрофов на древесине.

140

Рис. 1. Среднее содержание марганца, свинца, цинка и мышьяка в базидиомах

грибов различных эколого-трофических групп Примечание: Ни - гумусовые сапротрофы; Мг - симбиотрофы; 81 - сапротрофы на подстилке; Ъе - сапротрофы на древесине Достоверная разница между содержанием в базидиомах цинка отмечена для всех трофических групп, и по способности к его накоплению последние можно расположить в порядке ее убывания: гумусовые сапротрофы - микоризообразующие макромицеты - подстилочные сапротрофы - сапротрофы на древесине. Влияние стратегии питания на способность к накоплению химических элементов плодовыми телами макромицетов отчетливо просматривается на примере та-

кого токсичного элемента как мышьяк. На этом фоне значимой разницы в содержании мышьяка в плодовых телах грибов близких эколого-трофических групп (гумусовые и подстилочные сапротрофы) не зафиксировано.

Достоверной разницы между трофическими группами в способности к накоплению железа, кобальта, никеля и хрома не выявлено. Это связано с тем, что значительная внутривидовая вариабельность в накоплении данных элементов не позволяет оценить влияние стратегии питания.

3.4. Связь между таксономической принадлежностью и величиной накопления тяжелых металлов и мышьяка В последнее время в систематике грибов широко используются биохимические и генетические критерии для выделения таксонов. В нашей работе была использована система, основанная на последних достижениях в области биохимии и геносистематики, приведенная в 10 издании «Dictionary of the fungi» и электронной базе «CABI Databases» (CABI Databases, 2008). Положения данной системы дают основания предполагать сходный характер накопления химических элементов плодовыми телами грибов - представителей эволюционно близких таксонов. В этой связи нами была предпринята попытка выявления связи между таксономической принадлежностью и величиной накопления тяжелых металлов и мышьяка. В результате исследований выявлены статистически достоверные различия в содержании тяжелых металлов и мышьяка в плодовых телах базидиальных макромицетов, относящихся к разным порядкам.

3.5. Антагонизм и синергизм в накоплении некоторых тяжелых металлов и мышьяка В процессе исследования характера биоабсорбции была обнаружена статистически значимая корреляционная зависимость между содержанием в плодовых телах некоторых элементов. Достоверная положительная корреляционная связь (р<0,05) обнаружена для следующих пар элементов: железо-марганец (Amanita muscaria, Leccinum scabrum, L. testaceoscabrum,), железо-свинец (Lee-cinum aurantiacum), железо-хром (Lactarius citriolens, Xerocomus chrysenterori), железо-никель (L. citriolens, Lactarius necator, L, aurantiacum, Lepista nuda, Leu-copaxillus giganteus, Suillus bovinus) железо-кобальт (L. testaceoscabrum), железо-мышьяк (Lepista nebularis, Russula delica), марганец-хром (Boletus edidis), марганец-никель (.Boletus luridus), свинец-цинк (A. muscaria, В. luridus, Boletus impolitic, Leccinium duriuscuhim, L. giganteus), цинк-мышьяк (Suillus luteus).

Статистически значимая отрицательная корреляционная связь (р<0,05) выявлена для следующих пар элементов: свинец-хром (Lactarius torminosus, L. vellereus, Tricholoma flavovirens), кобальт-цинк (L. aurantiacum), кобальт-марганец (В. edulis, S. bovinus), никель-хром (В. edulis, Russula xerampelina), марганец-никель (L. torminosus, L. nuda), никель-цинк (L torminosus), железо-кобальт (Xerocomus subtomentosus, Hebeloma sp.), железо-марганец (L. nuda), марганец-свинец (Т. flavovirens), никель-свинец (L. duriusculum), никель-мышьяк {Leccinum testaceoscabrum), железо-мышьяк (В. luridus), кобальт-цинк (В. luridus).

Таким образом, в характере биоабсорбции обнаружена корреляционная межэлементная зависимость, которая может достоверно влиять на величину накопления тяжелых металлов и мышьяка плодовыми телами грибов.

3.6. Особенности распределения тяжелых металлов и мышьяка в плодовых телах базидиальных макромицетов

Распределение тяжелых металлов и мышьяка в базидиомах изучали на примере съедобных грибов, широко распространенных в районе исследований: Boletus edulis, Lepista nuda и Macrolepiota procera. В результате изучения содержания этих элементов в различных частях плодовых тел установлено 4 типа распределения (рис. 2).

а б в

Рис. 2. Типы распределения химических элементов в базидиомах грибов: а - первый; б второй; в - третий; г - четвертый Условные обозначения: ^Н - максимальное содержание; 8811 - среднее содержание; □ - минимальное содержание

Наиболее распространенным оказался первый тип, при котором максимальные концентрации элементов фиксировшшсь в гименофоре, минимальные -в ножках, средние - в траме шляпки без гименофора. Такое распределение отмечено для всех химических элементов в базидиомах L. nuda, для железа, кобальта, никеля, цинка, хрома и мышьяка - в плодовых телах В. edulis, для марганца, цинка, хрома и мышьяка - в базидиомах М. procera. Распределение второго типа зафиксировано в базидиомах В. edulis для таких элементов как марганец и свинец и в плодовых телах М. procera - для свинца. Третий тип распределения отмечен в плодовых телах М. procera для таких элементов как железо и кобальт. Максимальное содержание элементов в ножке и минимальное - в траме шляпки, характерное для распределения четвертого типа, зафиксировано лишь в базидиомах М. procera для никеля.

Таким образом, можно отметить, что чаще всего изученные химические элементы содержатся в больших количествах в гименофоре базидиомы. Вероятно, это объясняется тем, что биохимические процессы, связанные в первую очередь с процессами образования спор в базидиомах, протекают наиболее интенсивно именно в гименофоре.

3.7. Зависимость содержания тяжелых металлов и мышьяка от возраста и сроков развития плодового тела Изучение влияния возраста плодового тела на содержание тяжелых металлов и мышьяка проводилось на плодовых телах Amanita muscaria, Leccinum scabrum, Lepista nuda и Macrolepiota procera. Установлено, что плодовые тела разного возраста отличаются по содержанию химических элементов. Оказалось, что в молодых базидиомах тяжелые металлы и мышьяк содержатся в больших

концентрациях. Наблюдаемое снижение концентрации изученных элементов в базидиомах грибов в процессе роста, вероятно, объясняется явлением биологического разбавления.

Сезонная динамика содержания элементов изучена на примере Boletus edulis. Для таких элементов как железо, кобальт, цинк максимальные концентрации наблюдались в начале плодоношения (рис. 3). Для марганца, свинца и хрома наблюдалось резкое увеличение содержания к концу плодоношения. Грибы, собранные летом содержат максимальные концентрации элементов, жизненно важных для питания грибов.

Fe Со Mn Ni Pb Zn Cr

ED июнь ■ июль И август Ш сентябрь

Рис. 3. Сезонная динамика содержания металлов в базидиомах Boletus edulis В конце же плодоношения возрастает концентрация сравнительно менее значимых химических элементов, проявляющих в повышенных концентрациях токсичность для организма человека. Вероятно, мицелий, избавляется от их избытка, накопленного за период вегетации после отмирания короткоживущих плодовых тел.

4. ВЛИЯНИЕ СВИНЦА, ХРОМА И МЫШЬЯКА НА БАЗИДИАЛЬНЫЕ МАКРОМИЦЕТЫ В ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЕ 4.1. Влияние свинца, хрома и мышьяка на рост мицелия базидиальных макромицетов различных эколого-трофических групп

Установлено, что свинец является ингибитором роста мицелиальных культур всех без исключения изученных видов (табл. 3). Наиболее чувствительным оказался Ьусоре^оп рег1аШт, в плодовых телах которого свинец накапливается в значительных концентрациях. В варианте с максимальным содержанием изученного элемента 5,0 мМ скорость роста составила всего 22,4% от контроля. Снижение средней скорости роста мицелия отмечалось и вариантах, где питательная среда содержала небольшие концентрации свинца. Продолжительность адаптации мицелия к обогащенному субстрату значительно увеличилась. Так, увеличение продолжительности лаг-фазы мицелия А. ЬНощии в 3 раза наблюда-

лось в варианте с концентрацией свинца равной 5,0 мМ. Скорость роста мицелия в этом варианте также значительно снизилась и составила 36,7% от контроля.

Установлено, что минимальное ингибирование скорости роста и продолжительности лаг-фазы отмечено для мицелия Р. \elutipes - вида, относящегося к группе слабонакапливающих свинец видов базидиомицетов. Полученные результаты свидетельствуют об отсутствии прямой зависимости между ингибиро-ванием скорости роста мицелия соединениями свинца на агаризованных средах и способностью к накоплению плодовыми телами названного элемента.

Таблица 3

Зависимость скорости линейного некоторых видов агарикоидных и гасте-роидных грибов от концентрации свинца в агаризованной среде

Вариант Agaricus ЬНогдшя ЬусореЫоп регШит ПаттиПпа че1иНрез

мм/сут КО, % мм/сут КО, % мм/сут КО, %

контроль 39,5±1,9 100,0 36,1±1,7 100,0 83,0±2,8 100,0

0,5 мМ 33,2±1,4 84,1 29,6±1,8 82,0 83,0±2,7 100,0

1,0 мМ 20,9±0,7 52,9 26,8±1,2 74,2 75,5±2,6 91,0

5,0 мМ 14,5±0,5 36,7 8,1 ±0,7 22,4 69,1±2,4 83.3

НСРо.о5, мм/сут 2,02 2,11 4,57

Высокие концентрации мышьяка в питательной среде ингибировали рост мицелия всех изученных видов (табл. 4).

Таблица 4

Зависимость скорости линейного роста некоторых видов агарикоидных и гастероидных грибов от концентрации мышьяка в агаризованной среде

Вариант Agaricus ЪИогцшз Ьусорегдоп регШит Р1аттиНпа \elutipes

мм/суг КО, % мм/сут КО. % мм/сут КО, %

контроль 39,5±1,9 100,0 36,1±1,7 100,0 83.0±2.8 100,0

0,5 мМ 37,7±1,9 95,4 37.7±1,8 104,4 83,0±2,9 100,0

1,0 мМ 59,3±2,4 150,1 28,6±1,1 79,2 75,5±2,4 91,0

5,0 мМ 33,2±1,1 84,1 28,8±1,2 79,8 75,5±2,6 91,0

НСРс.о5, мм/сут 2,27 2,18 5,65

Однако, в отличие от опыта с обогащением питательных сред свинцом, в некоторых вариантах нами зафиксирована стимуляция роста: в варианте с концентрацией мышьяка равной 1,0 мМ, скорость роста мицелия Agaricus Ькощшз составила 150,1% от соответствующего показателя в контроле. В вариантах с максимальной из изученных концентраций мышьяка наблюдалось снижение скорости роста и увеличение продолжительности лаг-фазы. Отмечен неоднозначный характер влияния соединений мышьяка на продолжительность лаг-фазы отличных по эколого-трофической принадлежности и скорости роста видов.

Хром, как выяснилось, сильнее ингибирует рост медленнорастущих на агаризованных средах напочвенных сапротрофов, чем такие токсичные элементы как свинец и мышьяк (табл. 5).

Таблица 5

Зависимость скорости линейного роста некоторых видов агарикоидных и гастероидных грибов от концентрации хрома в агаризованной среде

Вариант Agaricus bitorquis Lycoperdon perlatum Flammulina velutipes

мм/сут ко, % мм/сут КО, % мм/сут КО, %

контроль 39,5±1,9 100,0 36,1±1,7 100,0 83,0i2,8 100,0

0,5 мМ 33,2±1,5 84,1 30,7±1,4 85,0 83,0±2,4 100,0

1,0 мМ - - 29,6±1,2 82,0 138,3±3,6 166,6

5,0 мМ - - 9,2±0,9 25.5 75,5±2,6 75,5

НСРо.05, мм/сут 3,06 2.20 5,41

Однако, хром, содержащийся в питательной среде в концентрации 1,0 мМ, оказывал сильное стимулирующее действие на мицелий быстрорастущего ксило-трофного базидиомицета Р. \-elutipes, скорость роста которого составила 166,6% от контроля (рис. 4).

Время, ч

Рис. 4. Влияние хрома на рост и продолжительность лаг-фазы мицелия Flammxi-

lina velutipes

Незначительное ингибирующее действие на рост мицелия изученный элемент оказывал лишь в варианте с концентрацией равной 5,0 мМ. Здесь скорость роста мицелия составила 91,0% от контроля и отмечено увеличение продолжительности лаг-фазы в 3,5 раза.

Вероятно, обнаруженный факт стимуляции роста дереворазрушающего базидиомицета объясняется с биохимических позиций, о чем свидетельствуют результаты изучения окислительного стресса (раздел 4.2).

4.2. Интенсивность окислительного стресса мицелиальных культур базидиальных макромицетов - представителей различных эколого-трофических групп

Установлено, что интенсивность окислительных процессов, индуцированных влиянием изученных химических элементов в клетках базидиомицетов -представителей различных трофических групп не одинакова.

В клетках мицелия А. ЪНощшх, развивающегося на контрольной питательной среде, генерации супероксид-анион радикала не происходит и активности гваяколпероксидазы не наблюдается (табл. 6). Увеличение концентрации тяжелых металлов и мышьяка приводит к пропорциональному увеличению образования продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), что указывает на снижение суммарной антиоксидантной активности клеток мицелия. Активность гваяколпероксидазы зафиксирована в вариантах с концентрациями мышьяка и свинца в питательной среде равными 1,0 и 5,0 мМ соответственно, тогда как в среде с ионами хрома - уже в минимальной из исследованных концентраций.

Таблица 6

Оценка влияния тяжелых металлов и мышьяка на степень окислительного

повреждения клеток мицелия А^агюих ЬИогдшБ

Элемент Вариант Реакция, балл*

супероксид-анион радикал гваяколперокси-даза ПОЛ

Свинец контроль - - -

0,5 мМ - - 1,7

1,0 мМ - 3,3 3.0

5,0 мМ 2,0 5,0 5,0

Мышьяк контроль - - -

0,5 мМ - - 2,0

1,0 мМ - 3,0 3.0

5,0 мМ - 5,0 5,0

Хром контроль - - -

0,5 мМ 2,0 5,0 5,0

Примечание: * - оценка по пятибалльной шкале (средние баллы для трех изученных штаммов); «-» - отсутствие реакции

Среди возможных причин высокой токсичности хрома, проявляющейся не только в ингибировании роста, но и подавлении антиоксидантного потенциала, следует выделить способность хрома вступать в конкурентные взаимоотношения и нарушать метаболизм такого эссенциалыюго микроэлемента как железо. Антагонизм между названными элементами приводит к увеличению доли свободных ионов железа, что делает возможным осуществление реакции Фентона. Её продуктом является гидроксильный радикал — самый активный прооксидант, повышенная генерация которого приводит к быстрому «истощению» анитиокси-дантной системы.

Таким образом, ионы тяжелых металлов и мышьяка обладают различной способностью индуцировать окислительный стресс, в ответ на который в клетках А. Ыюгдгпх происходит активация энзиматического компонента антиоксидантной системы.

При изучении окислительного стресса, индуцированного ионами тяжелых металлов и мышьяка, в клетках вида-накопителя названных элементов Ь. рег1а-Шт даже в условиях их высоких концентраций в субстрате присутствие супероксид-аниона зафиксировано не было (табл. 7). Активность гваяколпероксидазы отмечена в варианте с максимальной концентрацией свинца в субстрате, равной 5,0 мМ. Образование продуктов перекисного окисления липидов зафиксировано в вариантах с максимальными концентрациями свинца и мышьяка, а также во всех вариантах с добавлением в субстрат хрома.

Таблица 7

Оценка влияния тяжелых металлов и мышьяка на степень окислительного

повреждения клеток мицелия 1л>сорегс1оп регЫит

Элемент Вариант Реакция, балл*

супероксид-анион радикал гваяколпероксидаза ПОЛ

Свинец контроль - - -

0,5 мМ - - 1,0

1,0 мМ - - 1,0

5,0 мМ - 5,0 4,7

Мышьяк контроль - - -

0,5 мМ - - 1,7

1,0 мМ - - 2,0

5,0 мМ - - 4,0

Хром контроль - - -

0,5 мМ - - 5,0

1,0 мМ - - 5,0

5,0 мМ - - 5,0

Примечание:* - оценка по пятибалльной шкале (средние баллы для трех изучен-

ных штаммов); «-» - отсутствие реакции

Вероятным представляется, что описанное выше (раздел 4.1) снижение скорости роста мицелия в вариантах с концентрациями тяжелых металлов и ,мышьяка, равными 0,5 и 1,0 мМ определяется не столько непосредственным негативным влиянием изученных элементов на биохимические процессы, сколько адаптационными затратами. Последние обусловлены значительным расходом энергетических ресурсов клетки. В условиях избытка ионов тяжелых металлов и мышьяка происходит активный синтез веществ, призванных связывать ионы названной группы химических элементов, а также образование агентов антиокси-дантной системы. Рассмотренный механизм адаптационного поведения согласуется со значительной способностью к накоплению тяжелых металлов и мышьяка плодовыми телами Ь. регШит.

Быстрорастущий сапротроф на древесине - Е ге1ийрех, развивающийся на относительно бедном химическими элементами субстрате и практически не накапливающий тяжелые металлы и мышьяк, характеризуется большей устойчивостью к воздействию названных элементов. Интересным оказался тот факт, что даже в отсутствии индукторов окислительного стресса в клетках мицелия этого базидиомицета происходит образование АФК и проявляет активность гваякол-пероксидаза - фермент антиоксидантной системы (табл. 8). Подтверждением нормального состояния клеток мицелия является тот факт, что продуктов окислительной деструкции липидов в контрольном варианте нами не обнаружено.

Таблица 8

Оценка влияния тяжелых металлов и мышьяка на степень окислительного _повреждения клеток мицелия Р1аттиИпа \elutipes_

Элемент Вариант Реакция, балл*

супероксид-анион радикал гваяколпероксидаза ПОЛ

Свинец контроль 2,0 2,0 -

0,5 мМ 3,3 4,7 1,3

1,0 мМ 4,0 5,0 4,0

5,0 мМ 5,0 5,0 4,0

Мышьяк контроль 2,0 1,7 -

0,5 мМ 3,0 5,0 1,0

1,0 мМ 4,0 5,0 2,0

5,0 мМ 5,0 5,0 3,0

Хром контроль 2,0 2,0 -

0,5 мМ 3,0 4,0 3,0

1.0 мМ 3,7 4,0 4,0

5,0 мМ 5,0 4,0 5,0

Примечание:* — оценка по пятибалльной шкале (средние баллы для трех изучен-

ных штаммов); «-» - отсутствие реакции

Объяснение этого факта возможно со следующих позиций. Быстрый рост мицелия сопряжен с высокой скоростью образования АФК, при этом есть сведения, что дереворазрушающие грибы секретируют АФК в субстрат. В этом случае АФК наряду с ферментами участвуют в разрушении природных полимеров (Hammel et al., 2002). Во всех опытных вариантах зафиксировано присутствие продуктов окислительной деструкции липидов. Вероятно, клетки мицелия F. ve-lutipes в состоянии металлиндуцированного окислительного стресса способны к нормальному функционированию. Более того, хром, ингибирующий рост и индуцирующий состояние устойчивого окислительного стресса в клетках мицелия остальных изученных видов базидиомицетов, стимулировал рост мицелия. По-видимому, это связано с усилением образования и секреции АФК в субстрат, ускоряющим разложение высокомолекулярных веществ до продуктов, используемых мицелием в питании.

5. ПРОБЛЕМА НОРМИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МЫШЬЯКА В ПЛОДОВЫХ ТЕЛАХ СЪЕДОБНЫХ БАЗИДИОМИЦЕТОВ 5.1. Соответствие содержания тяжелых металлов и мышьяка в плодовых телах съедобных базидиомицетов международным и национальным нормативам Из изученных химических элементов в плодовых телах съедобных грибов в РФ официально нормируется содержание свинца, цинка и мышьяка. В соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.560-96 установлены следующие предельно допустимые уровни содержания элементов: свинца — 0,5 мг/кг сырой массы, цинка -20 мг/кг, мышьяка - 0,5 мг/кг. Согласно требованиям нормативных документов объединенного комитета экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам и контаминан-там предельно допустимое содержание свинца составляет 0,3 мг/кг сырой массы, мышьяка - 1,0 мг/кг.

Установлено, что некоторые базидиомицеты, развиваясь даже в условиях незагрязненных экосистем, накапливают в своих плодовых телах элементы в концентрациях, превышающих установленные лимиты. Так, содержание свинца в плодовых телах Boletus luridus, Lactarius quietus, Lycoperdon perlatum, Macrole-piota procera и Calvatia utriformis превышало предельно допустимый уровень. Более жесткие требования в отношении содержания этого элемента в плодовых телах съедобных грибов, установленные объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ, были превышены в базидиомах Boletus erythropus, Cortinarius trium-phans, Flammulina velutipes, Leccinum duriusculum, L. holopus, L. scabrum, Lepista nebularis, L. mida, Russula cyanoxantha, R. pseudointegra, Suillus granulatus, Xero-comus badius.

Превышение установленного предельно допустимого уровня содержания мышьяка было отмечено в базидиомах Lactarius deliciosus, L. nuda, L. perlatum, Tricholoma imbricatum. В концентрациях, превышающих максимально допустимое содержание, установленное объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ, накапливали мышьяк Gyroporus castaneus, L. holopus, M. procera, Suillus bovines, Tricholoma populinum. В условиях загрязненных экосистем, помимо вышеперечисленных видов, в концентрациях, превышающих лимиты, накапливали свинец Agaricus bitorquis, Russula xerampelina и G. castaneus-, цинк - G. castaneus.

Таким образом, можно отметить, что в условиях природных экосистем, не испытывающих существенного техногенного загрязнения, некоторые виды съедобных грибов способны накапливать в плодовых телах тяжелые металлы и мышьяк в концентрациях, превышающих установленные лимиты.

5.2. Оценка рнска поступления тяжелых металлов и мышьяка в организм человека с плодовыми телами съедобных базндиомнцетов

Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам и контаминантам установлены допустимые уровни недельного потребления некоторых химических элементов (provisional tolerable weekly intake - PTWI). В частности, этот норматив ограничивает поступление в организм человека никеля, цинка, свинца и мышьяка (табл. 9).

Таблица 9

Допустимые уровни потребления некоторых тяжелых металлов и мышьяка

Показатель Элемент

Ni Pb Zn As

РТ\У1, мг/кг массы тела 0,035* 0,025 7,0 0,015

РТ\У1 для взрослого человека (60 кг), мг в неделю 2,1 1,50 420,0 0,90

Среднее поступление, мг в неделю** 0,63 0,042 59,22 0,63

РТ\У1 с учетом поступления с другими источниками 1,47 1,458 360,78 0,27

Примечание:* - рассчитано, исходя из рекомендаций ВОЗ ежедневного потребления (tolerable daily intake - TDI); ** - по данным ВОЗ (WHO, 1996)

Установлено, что употребление некоторых дикорастущих съедобных грибов, собранных в условиях экосистем, не испытывающих существенного техногенного загрязнения, даже в небольших количествах, может привести к поступлению в организм мышьяка в потенциально опасных количествах. Так, употреб-

ление 250 г в пересчете на сырую массу плодовых тел Lepista nuda или 330 г Ly-coperdon perlatum в течение недели обеспечивает поступление в организм человека установленного допустимого уровня потребления. С учетом количества мышьяка, поступающего в организм человека с пищей и питьевой водой, масса базидиом указанных видов составит, соответственно, 75 и 100 г.

Очевидно, что еще меньшая масса плодовых тел, сформированных в условиях загрязненных экосистем, содержит эквивалентные количества названных элементов. Так, масса базидиом Lactarius deliciosus, Lepista nebularis и Macrole-piota procera, собранных близ МПУ и содержащих мышьяк в количествах, равных допустимому уровню потребления этого элемента, составила 80, 200 и 100 г соответственно (табл. 10). С учетом среднего поступления мышьяка с другими источниками, масса плодовых тел должна составить 25, 61 и 29 г соответственно.

Таблица 10

Масса грибов, собранных в условиях загрязненных экосистем, употребление которой обеспечивает поступление в организм человека количество тяжелых металлов и мышьяка, эквивалентное допустимому уровню недельного потребления

Вид Масса грибов, которая может быть употреблена, согласно лимитам ФАО/ВОЗ, кг в пересчете на сырую

массу в неделю

Ni РЬ Zn As

МПУ

Gyroporus castaneus 9,09 4,19 19,77 1,57

Lactarius deliciosus 7.27 - 32,53 0,08

Lepista nebularis 8.40 3,35 38,30 0,20

Macrolepiota procera 4,32 3,15 59,53 0.10

Лесополоса, прилегающая к автомагистрали М5

Lepista nebularis 8,33 1,65 70,20 1,47

Lycoperdon perlatum 7,47 0,63 24,54 0,36

Russula xerampelina 8,71 3.02 55,88 -

Сообщество, сформированное ua золоотвале

Agaricus bitorquis 5.24 0,75 24,73 2,34

Для обеспечения поступления в организм количества свинца, соизмеримого с допустимым уровнем, достаточно употребить в течение недели 630 г плодовых тел Lycoperdon perlatum, собранных в придорожной экосистеме, или 750 г базидиом Agaricus bitorquis, развивающихся на золоотвале.

Содержание никеля в съедобных грибах варьирует от 0,225 мг/кг сырой массы в базидиомах A. bitorquis, собранных на незагрязненных территориях, до 0,455 мг/кг в плодовых телах А/, procera, обнаруженных близ МПУ. Поэтому допустимым является употребление базидиом в интервале от 4,32 до 9,33 кг в неделю в зависимости от вида, или, с учетом поступления с другими источниками, от 3,02 до 6,53 кг в пересчете на сырую массу.

Изучение содержания цинка в плодовых телах съедобных грибов показало, что в рассматриваемом аспекте их употребление является безопасным. Так, количество данного элемента, эквивалентное допустимому уровню потребления, содержится в 19,77 кг плодовых тел Gyroporus castaneus, в которых наиболее активно накапливался цинк на территории близ МПУ. Даже с учетом других ис-

точников поступления, масса базидиом довольно значительна и составляет 16,98 кг в неделю.

ВЫВОДЫ

1. Элементный состав базидиом грибов разных видов, развивающихся в сходных условиях природных экосистем, не испытывающих существенного техногенного загрязнения, существенно отличается (для некоторых элементов на порядки). Он определяется в первую очередь биологическими особенностями представителей отдельных видов, среди которых выявлены виды-накопители изученных химических элементов.

2. В условиях экосистем, характеризующихся техногенным загрязнением, плодовые тела некоторых изученных видов макромицетов накапливали тяжелые металлы и мышьяк в достоверно больших концентрациях по сравнению с контрольными экосистемами. В этой связи, в качестве биоиндикаторов загрязнения среды тяжелыми металлами и мышьяком могут быть рекомендованы следующие виды: Agaricus bitorquis - никелем; A. bitorquis, Amanita phalloides, Lepista nebii-laris, Lycoperdon perlatum и Tricholoma terreum - свинцом; A. bitorquis и L. nebu-laris - цинком; A. bitorquis и Amanita muscaria - хромом; A. muscaria, Lactarius deliciosus, L. nebularis, Macrolepiota procera и Т. terreum - мышьяком.

3. Способность к накоплению изученных химических элементов базидио-мами макромицетов по-разному выражена у представителей различных эколого-трофических групп. Максимальная способность к биоабсорбции свинца, цинка и мышьяка отмечена для группы гумусовых сапротрофов, марганца - для симбио-трофов.

4. Статистический анализ данных, полученных при определении элементного состава представителей порядков AGARICALES, BOLETALES и RUSSU-LALES показал, что степень накопления таких элементов, как марганец, свинец, никель и цинк отчасти определяется таксономической принадлежностью изученных видов. Это согласуется с позициями таксономической системы, основанной на последних достижениях в области биохимии и геносистематики.

5. Содержание тяжелых металлов и мышьяка в базидиомах снижается с возрастом последних. На примере Boletus edulis показана зависимость содержания элементов от сроков появления плодовых тел, причем для таких элементов как железо, кобальт, цинк максимальные концентрации наблюдались в начале плодоношения. Для марганца, свинца и хрома наблюдалось резкое увеличение содержания к концу плодоношения. В накоплении некоторых элементов бази-диомами установлены зависимости синергического и антагонистического характера.

6. По способности ингибировать рост и развитие мицелия базидиальных макромицетов в чистой культуре химические элементы можно расположить в следующем порядке: хром - свинец - мышьяк. При этом наиболее чувствительными к воздействию названных элементов оказались Agaricus bitorquis и Lycoperdon perlatum, а наименее — Flammulina velutipes.

7. Для определения влияния тяжелых металлов и мышьяка на базидиаль-ные макромицеты в чистой культуре наиболее информативным является комплексный подход, при котором воздействие химических элементов оценивается

не только по ростовым характеристикам мицелия, но и по интенсивности образования продуктов окислительной деструкции липидов, как маркера дезорганизации клеточного метаболизма.

8. В плодовых телах некоторых видов съедобных базидиомицетов, развивающихся в условиях природных экосистем, не испытывающих существенного техногенного загрязнения, содержание свинца и мышьяка превышает допустимые уровни, регламентируемые требованиями национальных и международных нормативных документов.

9. Исходя из установленных объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам и контаминантам допустимых уровней потребления обнаружено, что лимитирующими элементами в отношении риска поступления с плодовыми телами съедобных грибов из изученных химических элементов являются мышьяк, свинец и реже никель.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Костычев, A.A. О роли базидиальных макромицетов (порядки Aphillophorales s.l., Lycoperdales, Boletales, Agaricales s.I.) в трансформации свинца в лесных экосистемах в приволжской лесостепи / А.И. Иванов, A.A. Костычев, A.B. Скобанев // Естествознание и гуманизм. - 2007. - Том 4. - С. 76.

2. Костычев, A.A. Биоабсорбция некоторых химических элементов агари-коидными макромицетами в условиях приволжской лесостепи / А.И. Иванов, A.A. Костычев // Естествознание и гуманизм. - 2007. — Том 4. - С. 76-77.

3. Костычев, A.A. Биоабсорбция микроэлементов и их влияние на ростовые и метаболические свойства грибов / А.И. Иванов, А.Ф. Блинохватов, Д.Ю. Ильин, Г.В. Ильина, A.A. Костычев, Н.С. Озерова // Нива Поволжья. - 2007. - № 3(4).-С. 4-10.

4. Костычев, A.A. Базидиальные макромицеты как индикаторы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами и мышьяком / А.И. Иванов, A.A. Костычев, A.B. Скобанев // Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг природных экосистем в зонах защитных мероприятий объектов по уничтожению химического оружия». - Пенза, 2007. - С. 57-60.

5. Костычев, A.A. Особенности биоабсорбции железа, марганца и цинка базидиальными макромицетами / А.И. Иванов, A.A. Костычев // Доклады всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы экологии». - Тула, 2007. - С. 93-94.

6. Костычев, A.A. Характер накопления некоторых металлов и мышьяка в базидиомах грибов порядка Boletales / А.И. Иванов, A.A. Костычев // Микология и фитопатология. - 2007. - Т.41. Вып. 6. - С. 500-505.

7. Костычев, A.A. Особенности накопления тяжелых металлов и мышьяка плодовыми телами базидиальных макромицетов различных трофических групп / А.И. Иванов, A.A. Костычев, A.B. Скобанев // Материалы юбилейной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения М.В. Горленко. - М., 2007. - С. 130-133.

8. Костычев, A.A. О проявлении синергизма и антагонизма в накоплении элементов плодовыми телами базидиальных макромицетов / A.A. Костычев,

A.B. Скобанев // Материалы юбилейной конференции, посвященной 100-легшо со дня рождения М.В. Горленко. - М., 2007. - С. 191.

9. Костычев, A.A. К вопросу о содержании свинца и мышьяка в плодовых телах съедобных грибов / A.B. Скобанев, A.A. Костычев // Материалы юбилейной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения М.В. Горленко. -М., 2007.-С. 197-198.

10. Костычев, A.A. К вопросу о накоплении тяжелых металлов, радионуклидов и мышьяка плодовыми телами базидиальных макромицетов / А.И. Иванов, A.A. Костычев, A.B. Скобанев, М.А. Плотников // Тезисы докладов II Съезда микологов России. - М., 2008. - С. 254.

11. Костычев, A.A. Факторы, определяющие степень накопления некоторых тяжелых металлов и мышьяка плодовыми телами базидиальных макромицетов / A.A. Костычев // Тезисы докладов II Съезда микологов России. - М., 2008. - С. 257.

12. Костычев, A.A. Особенности биоабсорбции хрома плодовыми телами базидиальных макромицетов / А.И. Иванов, A.A. Костычев, A.B. Скобанев // Материалы Международной научной конференции, посвященной 135-летию со дня И.И. Спрыгина. - Пенза, 2008. - Ч. 1. - С. 368.

13. Костычев, A.A. Особенности накопления тяжелых металлов и мышьяка плодовыми телами макромицетов в условиях антропогенно нарушенных экосистем / A.A. Костычев // Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг природных экосистем» - Пенза, 2008. - С. 114-118.

14. Костычев, A.A. Аккумуляция тяжелых металлов и мышьяка базидио-мами макромицетов различных эколого-трофических и таксономических групп / А.И. Иванов, A.A. Костычев, A.B. Скобанев // Поволжский экологический журнал. -2008. №3. - С. 190-199.

Благодарности

Автор выражает сердечную благодарность руководителю А.И. Иванову за внимательное руководство, а также Г.В. Ильиной и Д.Ю. Ильину, за поддержку и помощь. Автор приносит глубокую благодарность сотрудникам кафедры Микологии и альгологии МГУ им. М.В. Ломоносова, а также всему коллективу Центральной экоаналитической лаборатории РЦГЭКиМ по Пензенской области.

Формат 60x84 1/16 Печать методом ризографии. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии «Копи-Ризо» ИП Поповой М. Г. 440600, г. Пенза, ул. Московская, 74, к. 213.

Тел. 56-25-09.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Костычев, Андрей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Значение некоторых химических элементов в физиологии и биохимии грибов

1.2. Проблема биоабсорбции некоторых элементов базидиальными макромицетами

1.2.1. Особенности накопления химических элементов грибами различных таксономических групп

1.2.2. Пути поступления химических элементов в базидиомы грибов

1.2.3. Влияние химического состава питающего субстрата на накопление тяжелых металлов и других токсичных элементов плодовыми телами базидиальных грибов

1.2.4. Особенности накопления тяжелых металлов и других токсичных элементов плодовыми телами базидиальных макромицетов различных эколого-трофических групп

1.2.5. Зависимость накопления тяжелых металлов и других токсичных элементов от возраста мицелия и базидиом и их концентрация в различных частях плодового тела

1.2.6. Влияние различных химических элементов и органических соединений на накопление тяжелых металлов плодовыми телами макромицетов

1.3. Механизмы детоксикации и депонирования избытка тяжелых металлов и мышьяка базидиальными макромицетами

1.4. Окислительный стресс как главный биомаркер негативного влияния тяжелых металлов на живые организмы

1.5. Проблема нормирования содержания тяжелых металлов и других токсичных элементов в плодовых телах съедобных грибов

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ БИОАБСОРБЦИИ НЕКОТОРЫХ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МЫШЬЯКА ПЛОДОВЫМИ ТЕЛАМИ БАЗИДИАЛЬНЫХ МАКРОМИЦЕТОВ

3.1. Накопление тяжелых металлов и мышьяка плодовыми телами, развивающимися в условиях экосистем, не испытывающих существенного техногенного загрязнения

3.2. Зависимость содержания тяжелых металлов и мышьяка в плодовых телах базидиомицетов от их концентрации в субстрате и возможности использования грибов в качестве биоиндикаторов

3.3. Особенности накопления тяжелых металлов и мышьяка макромицетами различных эколого-трофических групп

3.4. Связь между таксономической принадлежностью и величиной накопления тяжелых металлов и мышьяка

3.5. Антагонизм и синергизм в накоплении некоторых тяжелых металлов и мышьяка

3.6. Особенности распределения тяжелых металлов и мышьяка в плодовых телах базидиальных макромицетов

3.7. Зависимость содержания тяжелых металлов и мышьяка от возраста и сроков развития плодового тела

4. ВЛИЯНИЕ СВИНЦА, ХРОМА И МЫШЬЯКА НА БАЗИДИАЛЬНЫЕ МАКРОМИЦЕТЫ В ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЕ

4.1. Влияние свинца, хрома и мышьяка на рост мицелия базидиальных макромицетов различных эколого-трофических групп

5. ПРОБЛЕМА НОРМИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МЫШЬЯКА В ПЛОДОВЫХ ТЕЛАХ СЪЕДОБНЫХ БАЗИДИОМИЦЕТОВ

5.1. Соответствие содержания тяжелых металлов и мышьяка в плодовых телах съедобных базидиомицетов международным и национальным нормативам

5.2. Оценка риска поступления тяжелых металлов и мышьяка в организм человека с плодовыми телами съедобных базидиомицетов 90 ВЫВОДЫ 94 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 96 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 114 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 117 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 122 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 123 ПРИЛОЖЕНИЕ 5 125 ПРИЛОЖЕНИЕ 6 126 ПРИЛОЖЕНИЕ 7 128 ПРИЛОЖЕНИЕ 8 130 ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биоабсорбция тяжелых металлов и мышьяка агарикоидными и гастероидными базидиомицетами"

Одной из важнейших экологических проблем современности является проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. Соединения этих элементов в силу высокой токсичности, подвижности и способности к биоаккумуляции представляют опасность не только для человека, но и для всего живого на планете. Кроме того, в отличие от токсикантов органической природы, подвергающихся деструкции, однажды включившись в биогеохимические циклы, они могут сохранять свою биологическую активность практически бесконечно.

Среди живых организмов, населяющих природные экосистемы суши, способностью к активной биоабсорбции тяжелых металлов обладают базидиальные макромицеты. Однако биологический смысл и природная целесообразность такого явления, как и вопросы о метаболических функциях многих химических элементов в грибах остаются пока не выясненными. Кроме того, существует прикладной аспект данной проблемы: нормативы содержания тяжелых металлов и других токсичных элементов в плодовых телах съедобных грибов требуют доработки, остается открытым вопрос об усвояемости химических элементов организмом человека. В связи с этим, проблема оценки качества дикорастущей грибной продукции в настоящее время представляется заслуживающей внимания. Одной из причин этого является ограниченность сведений о видовой специфичности в накоплении тяжелых металлов и других токсичных элементов плодовыми телами съедобных грибов. Этим объясняется актуальность выбранного направления исследований.

Целью работы было изучение характера биоабсорбции тяжелых металлов и мышьяка плодовыми телами базидиальных макромицетов, а также влияния названных элементов на рассматриваемую группу грибов в чистой культуре.

Для достижения поставленной цели предполагалось решение следующих задач:

1) изучить абсорбционную способность различных видов базидиальных макромицетов в отношении следующих элементов: железа, кобальта, марганца, никеля, свинца, цинка и мышьяка в условиях экосистем с различным уровнем техногенного загрязнения;

2) выявить виды, обладающие ярко выраженной избирательной способностью к биоабсорбции отдельных элементов;

3) изучить возможности межэлементного взаимодействия на примере синергизма и антагонизма в процессе биоабсорбции тяжелых металлов и мышьяка базидиомами макромицетов;

4) изучить особенности накопления изученных элементов представителями различных эколого-трофических и таксономических групп;

5) оценить возможности использования некоторых видов базидиальных макромицетов в качестве биоиндикаторов состояния окружающей среды;

6) изучить влияние тяжелых металлов и мышьяка на рост, развитие мицелия и интенсивность окислительного стресса базидиальных макромицетов - представителей различных эколого-трофических групп в условиях чистой культуры;

Научная новизна настоящей работы состоит в следующем:

3) впервые с учетом специфики загрязнения территории предложены-виды макромицетов, характерные для зоны исследования, в качестве потенциальных биоиндикаторов загрязнения окружающей среды отдельными химическими элементами;

5) впервые изучено влияние свинца, хрома и мышьяка на рост, развитие мицелия в комплексе с оценкой интенсивности окислительного стресса базидиальных макромицетов - представителей различных эколого-трофических групп в условиях чистой культуры;

Заключение Диссертация по теме "Микология", Костычев, Андрей Александрович

ВЫВОДЫ

2. В условиях экосистем, характеризующихся техногенным загрязнением, плодовые тела некоторых изученных видов макромицетов накапливали тяжелые металлы и мышьяк в достоверно больших концентрациях по сравнению с контрольными экосистемами. В этой связи, в качестве биоиндикаторов загрязнения среды тяжелыми металлами и мышьяком могут быть рекомендованы следующие виды: Agaricus bitorquis - никелем; А. bitorquis, Amanita phalloides, Lepista nebularis, Lycoperdon perlatum и Tricholoma terreum — свинцом; A. bitorquis и L. nebularis — цинком; A. bitorquis и Amanita muscaria — хромом; A. muscaria, Lactarius deliciosus, L. nebularis, Macrolepiota procera и Т. terreum — мышьяком.

3. Способность к накоплению изученных химических элементов базидиомами макромицетов по-разному выражена у представителей различных эколого-трофических групп. Максимальная способность к биоабсорбции свинца, цинка и мышьяка отмечена для группы гумусовых сапротрофов, марганца-для симбиотрофов.

4. Статистический анализ данных, полученных при определении элементного состава представителей порядков AGARICALES, BOLETALES и RUSSULALES показал, что степень накопления таких элементов, как марганец, свинец, никель и цинк отчасти определяется таксономической принадлежностью изученных видов. Это согласуется с позициями таксономической системы, основанной на последних достижениях в области биохимии и геносистематики.

5. Содержание тяжелых металлов и мышьяка в базидиомах снижается с возрастом последних. На примере Boletus edulis показана зависимость содержания элементов от сроков появления плодовых тел, причем для таких элементов как железо, кобальт, цинк максимальные концентрации наблюдались в начале плодоношения. Для марганца, свинца и хрома наблюдалось резкое увеличение содержания к концу плодоношения. В накоплении некоторых элементов базидиомами установлены зависимости синергического и антагонистического характера.

7. Для определения влияния тяжелых металлов и мышьяка на базидиальные макромицеты в чистой культуре наиболее информативным является комплексный подход, при котором воздействие химических элементов оценивается не только по ростовым характеристикам мицелия, но и по интенсивности образования продуктов окислительной деструкции липидов.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Костычев, Андрей Александрович, Москва

1. Банников А. Г. и др. Основы экологии и охрана окружающей среды / А. Г. Банников, А. А. Вакулин, А. К. Рустамов. 3 изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1996.-303 с.

2. Барыкина Р.П. и др. Основы микротехнических исследований в ботанике / Т.Д. Веселова, А.Г. Девятов, Х.Х. Джалилова, Г.М. Ильина, Н.В Чубатова. -М.: изд-во каф. высш. растений биол. ф-та Моск. гос. ун-та, 2000 127 с.

3. Беккер З.Э. Влияние внешних воздействий на плодоношение грибов // Успехи современной биологии. 1936. № 3. С. 491-508.

4. Беккер 3. Э. Физиология и биохимия грибов. М.: Изд-во Моск. ун.-та, 1988.-230 с.

5. Болдырев А.А. Окислительный стресс и мозг // Соросовский образовательный журнал. 2001. Т. 7. № 4. С. 21-28.

6. Бухало А.С. Высшие съедобные базидиомицеты в чистой культуре.-Киев: Наукова думка, 1988. 144 с.

7. Вредные химические вещества. Неорганические соединения I-IV групп Справ, изд. / Под ред. В.А. Филова Л.: Химия, 1988. - 512 с.

8. Вредные химические вещества. Неорганические соединения V-VIII групп Справ, изд. / Под ред. В.А. Филова Л.: Химия, 1989. - 101 с.

9. Высшие съедобные базидиомицеты в поверхностной и глубинной культуре / Бисько Н.А., Бухало А.С., Вассер С.П.; под ред. Дудка И.А. -Киев: Наукова думка, 1983. 312 с.

10. Горленко Н.В. Грибы как источник пищевых белков // Микология и фитопатология. 1983. Т. 17. Вып. 3. С. 177-181.

11. Денисова Г. В. Влияние неорганических соединений селена на рост и развитие базидиальных макромицетов: Дис. . канд. биол. наук. М. 1999. -130 с.

12. Денисова Г. В. Об отзывчивости различных штаммов Agaricus bisporus на обработку селеном: Тез. докл. молодых учёных. Пенза. РИО ПГСХА, 1998.-С. 102-103.

13. Денисова О.Н. Особенности микроэлементного состава растений придорожной зоны в условиях остаточного загрязнения свинцом.: Автореф. дис. . канд. хим. наук. Казань, 2006. 22 с.

14. Диксон М., Уэбб Э. Ферменты. В 3-х т. - Пер. с англ. - М.: Мир, 1982. -960 с.

15. Довженко Н.В., Куриленко А.В., Бельчева Н.Н., Челомин В.П. Окислительный стресс, индуцированный кадмием, в тканях двухстворчатого моллюска Modiolus modiulus //Биология моря. 2005. Т. 31. № 5. С. 358-362.

16. Зеленин К.Н. Что такое химическая экотоксикология, // Соросовский образовательный журнал. 2000. № 6. С. 32-36.

17. Зырянова У.П. Влияние экологических факторов на содержание тяжелых металлов и Cs-137 в микобиоте лесных экосистем.: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Ульяновск, 2007. 26 с.

18. Иванов А.И. Биота макромицетов лесостепи правобережного Поволжья: Дисс. . докт. биол. наук. -М.: МГУ, 1992.-289 с.

19. Иванов А.И., Блинохватов А.Ф. О роли базидиальных макромицетов в трансформации ультрамикроэлементов в экосистемах I. Биоабсорбция селена //Микология и фитопатология. 2003. Т. 37. Вып. 1 С. 70-75.

20. Капич А.Н. Антиоксиданнтные и прооксиднтные свойства ксилотрофных базидиомицетов // Успехи медицинской микологии. Материалы третьего всероссийского конгресса по медицинской микологии М. Т.5.2005. С. 189-192.

21. Коваленко А.Е. Экологический обзор грибов из порядков Polyporales s. sir., Boletales, Agaricales s. sir., Russulales в горных лесах центральной части Северо-Западного Кавказа // Микология и фитопатология. 1980. Т. 14. Вып. 4. С. 300-314.

22. Королева О. В. Лакказы базидиомицетов: свойства, структура, механизм действия и практическое применение.: Авотреф. дис. . докт. биол. наук. М., 2006-24 с.

23. Кулаев И. С. Биохимия высокомолекулярных полифосфатов. М.: Изд-во Моск. ун.-та, 1975. -225 с.

24. Левицкий Д.О. Кальций и биологические мембраны / Под ред. А.А. Болдырева. М.: Высшая школа. 1990. 124 с.

25. Малеев К.И., Механошин Л.Е. Использование растений и грибов для индикации загрязнения среды металлами // Экологическая безопасность зон град ©промышленных агломераций Западного Урала.: Тез. докл. семин. -Пермь, 1983.-С. 50-51.

26. Насон А. Роль ванадия и молибдена в обмене веществ у растений и животных// Микроэлементы. М.: Издательство иностранной литературы, 1962.-512 с.

27. Никитина О.В. Внеклеточные оксидоредуктазы лигнинолитического комплекса базидиального гриба Trametes pubescens (Shumach.)Pilat.: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Москва, 2006. -26 с.

28. Новое в систематике и номенклатуре грибов / Под ред. Ю.Т. Дьякова. -М.: «Национальная академия микологии»; «Медицина для всех», 2003. 496 с.

29. Пирс Э. Гистохимия теоретическая и прикладная. М.: Издательство иностранной литературы, 1962. 963 с.

30. ПНД Ф 16.1.42-04. Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошковых пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. СПб., 2004. 16 с.

31. Поддубный А.В., Христофорова Н.К. Оценка качества среды по содержанию тяжелых металлов в опенке осеннем Armillaria mellea И Микология и фитопатология. 1999. Т. 33. Вып. 4. С. 271-275.

32. Полетаева В. Ф. Влияние кобальта на заболевание хлопчатника фузариозным вилтом // Изв. АН ТССР. Сер. биол. наук. 1969. С. 3.

33. Рахмакулова З.Ф., Федяев В.В., Абдуллина О.А., Усманов И.Ю. Формирование адаптационных механизмов у пшеницы и кукурузы к повышенному содержанию цинка / Вестник Башкирского университета. 2008 Т. 13. № 1. С. 43-46.

34. РД 52.18.289-90. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли подвижных форм металлов (меди, цинка, свинца, никеля, кадмия, кобальта, хрома, марганца) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом. М., 1990. 29 с.

35. Рязанов А.П. Воздействие тяжелых металлов и мышьяка на базидиальные макромицеты: Дис. . канд. биол. наук. М.: МГУ, 2003. 109 с.

36. СанПиН 2.3.2.560-96 "Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов". М., 1996. -22 с.

37. Серегин И.В. Фитохелатины и их роль в детоксикации кадмия у высших растений // Успехи биологической химии. 2001.Т. 41. С. 283-300.

38. Сосин П.Е. Определитель гастеромицетов СССР. Л.: Наука, 1973. - 163с.

39. Томсон А.Э., Гончарова И.А., Бабицкая В.Г., Соколова Т.В., Пехтерева B.C. Биосорбция металлов дереворазрушающим грибом Phellinus Robustus П Природопользование. 1997. Вып. 3. С. 8-9.

40. Фостер Д. Химическая деятельность грибов. М.: Издательство иностранной литературы. 1950. -652 с.

41. Цапалова И. Э., Бакайтис В. И., Кутафьева Н. Ф., Поздняковский В.М. Экспертиза грибов: Учеб.-справ. пособие. Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та: Сиб. унив. изд-во. 2002. - 256 с.

42. Челомин В.П., Бельчева Н.Н., Захарцев М.В. Биохимические механизмы адаптации мидии М. trossulus к ионам кадмия и меди // Биол. моря. 1998. Т. 24. №5. С. 319-325.

43. Чураков Б.П., Лисов Е.С., Евсеева Н.А., Божок Л.Л. Микоиндикация загрязнения лесных экосистем тяжелыми металлами // Микология и Фитопатология. 2000. Т. 34. Вып. 2. С. 57-61.

44. Чураков Б.П., Зырьянова У.П., Пантелеев С.В., Морозова Н.В. Тяжелые металлы в представителях различных эволюционных групп грибов // Микология и фитопатология. 2004. Т. 38. Вып. 2 С. 68-77.

45. Щеглов А.И., Цветнова О.Б. Грибы биоиндикаторы техногенного загрязнения // Природа. 2002. № 11. С. 7-16.

46. Alonso J., Salgado М. J., Garcia M. A., Melgar M. J. Accumulation of Mercury in Edible Macrofungi: Influence of Some Factors // Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 2000. Vol. 38. № 2. P. 158-162.

47. Alonso J., Perez M., Miguez В., Vazquez F., Garcia M. A., Melgar M. J. Influence of some factor in cadmium accumulation in edible fungi in NW Spain // Toxicology Letters. 1996. Vol. 88. P. 80

48. Aruguete D.M.; Aldstadt J.H.; Mueller G.M. Accumulation of several heavy metals and lanthanides in mushrooms (Agaricales) from the Chicago region // The Science of The Total Environment. 1998. Vol. 224. № 1-3. P. 43-56.

49. Baldrian P., Gabriel J. Intraspecific variability in growth response to cadmium of the wood-rotting fungus Piptoporus betulinus II Mycologia. 2002. Vol. 94. № 3. P. 428-436.

50. Barcan V. Sh., Kovnatsky E. F., Smetannikova M. S. Absorption of Heavy Metals in Wild Berries and Edible Mushrooms in an Area Affected by Smelter Emissions // Water, Air, & Soil Pollution. 1998. Vol. 103. №1-4. P. 73-195.

51. Bargagli R., Baldi F. Mercury and methyl mercury in higher fungi and their relation with the substrata in a cinnabar mining area // Chemosphere. 1984. Vol. 13, №9. P. 1059-1071.

52. Behera B.C., Adawadkar В., Makhija U. Capacity of some Graphidaceous lichens to scavenge superoxide and inhibition of tyrosinase and xanthine oxidase activities // Current science. 2004. Vol. 87. № 1. P. 83-87.

53. Benbrahim M., Denaix L., Thomas A., Balet J., Carnus J. Metal concentrations in edible mushrooms following municipal sludge application on forest land // Environmental Pollution. 2006. Vol. 144. № 3. P. 847-854.

54. Bertrand D., de Wolf A. Sur la necessite du Zinc comme oligodlement pour la synthese de quelques aminoacides chez Г Aspergillus niger // Сотр. Rend, de TAcademie des Sciences. 1961. Vol. 253. № 13. P. 1342.

55. Blanusa M., Kucak A., Varnai V., Saric M. M. Uptake of Cadmium, Copper, Iron, Manganese, and Zinc in Mushrooms {Boletaceae) from Croatian Forest Soil //Journal of AOAC INTERNATIONAL. 2001. Vol. 84. № 6. P. 1964-1971.w

56. Borovicka J., Randa Z. Distribution of iron, cobalt, zinc and selenium in macrofungi // Mycological Progress. 2007. Vol. 6. № 4. P. 249-259.

57. Borovicka J., Randa Z., Jeh'nek E. Antimony content of macrofungi from clean and polluted areas // Chemosphere. 2006. Vol. 64. № 11. P. 1837-1844.

58. Borovicka J., Randa Z., Jelmek E. Gold content of ectomycorrhizal and saprobic macrofungi an update // Journal of Physics: Conference Series. 2006. Vol. 41. P. 169-173.

59. Brunnert H., Zadrail F. The translocation of mercury and cadmium into the fruiting bodies of six higher fungi // Applied Microbiology and Biotechnology. 1983. Vol. 17. № 6. P. 358-364.

60. Brunnert H., Zadrail F. Translocation of cadmium and mercury in straw columns colonized by the fungus Pleurotus cornucopiae Paul ex Fr. // Applied Microbiology and Biotechnology. 1980. Vol. 10. № 1-2. P. 145-154.

61. Brunnert H., Zadrail F. Translocation of cadmium and mercury into the fruiting bodies of Agrocybe aegerita in a model system using agar platelets as substrate //Applied Microbiology and Biotechnology. 1981. Vol. 12. № 3. p. 179— 182.

62. Byrne A. R., Lejkovec Z., Stijve Т., Gossler W., Irgolic K.J. Identification of arsenic compounds in mushrooms, and evidence for mycelial methylation // Australasian Mycological Newsletter. 1997. Vol. 16. № 3. P. 49-51.

63. Byrne A. R., Ravnik V. Trace element concentrations in higher fungi // The Science of The Total Environment. 1976. Vol. 6. № 1. P. 65-78.

64. Byrne A. R., Dermelj M., Vakselj T. Silver accumulation by fungi // Chemosphere. 1979. Vol. 8. № 10. P. 815-821.

65. CABI Databases, Index Fungorum, Wallingford, CABI Bioscience Electronic resource., 2008.

66. Cervantes C., Gutierrez-Corona F. Copper resistance mechanisms in bacteria and fungi // FEMS Microbiology Reviews. 1994. Vol. 14. № 2. P. 121-137.

67. Choundry S., Panda S.K. Induction of oxidative stress and ultrastructural changes in moss Taxithelium nepalense (Schwaegr.) Broth, under lead and arsenic phytotoxity // Current science. 2004. Vol. 87. № 3. P. 342-348.

68. Clausen C., Grenn F. Oxalic acid overproduction by copper-tolerant brown-rot basidiomycetes on southern yellow pine treated with copper-based preservatives // International biodeterioration and biodegradation. 2003. Vol. 51. P. 139-144.

69. Clemens S. Evolution and function of phytochelatin synthases // Journal of plant physiology. 2006. Vol. 163. № 3. P. 319-332.

70. Clemens S., Kim E. J., Neumann D., Schroeder J. I. Tolerance to toxic metals by a gene family of phytochelatin synthases from plants and yeast // EMBO J. 1999. Vol. 18. №. 12. P. 3325-3333.

71. Cocchia L., Vescovia L., Petrinid L. E., Petrinid O. Heavy metals in edible mushrooms in Italy // Food Chemistry. 2006. Vol. 98. № 2. P. 277-284.

72. Collin-Hansen C., Pedersen S.A., Andersen R.A., Steinnes E. First report of phytochelatins in a mushroom: induction of phytochelatins by metal exposure in Boletus edulis II Mycologia. 2007. Vol. 99. № 2. P. 161-174.

73. Collin-Hansen C., Yttri К. E., Andersen R. A., Berthelsen В. O. Mushrooms from two metal contaminated areas in Norway: occurrence of metals and metallothionein-like proteins // Geochem. Explor. Environ. Anal. 2002. Vol. 2. № 2. P. 121-130.

74. Colpaert J. Heavy metal pollution and genetic adaptation in ectomycorrizal fungi / Stress in yeasts and filamentous fungi. 2008. 1st edition. L. Elsiver. Academic Press. P. 157-173.

75. Crichton R. Inorganic biochemistry of iron metabolism: from molecular mechanisms to clinical consequences. New York: John Wiley & Sons, Ltd. 2001. -342 p.

76. Cuny D., Haluwyn C., Pesch R. Biomonitoring of Trace Elements in Air and Soil Compartments Along the Major Motorway in France // Water, Air, & Soil Pollution. 2001. Vol. 125. № 1. P. 273-290.

77. Demirba^ A. Heavy metal bioaccumulation by mushrooms from artificially fortified soils // Food Chemistry. 2001. Vol. 74. № 3. P. 293-301.

78. Demirba? A. Metal ion uptake by mushrooms from natural and artificially enriched soils // Food Chemistry. 2002. Vol. 78. № 1. P. 89-93.

79. Dogan H. H., §anda M. A., Uyanoz R., Ozturk C., £etin U. Contents of metals in some wild mushrooms Its impact in human health // Biological Trace Element Research. 2006. Vol. 110. № 1. P. 79-94.

80. Falandysz J., Bielawski L. Mercury and its bioconcentration factors in Brown Birch Scaber Stalk {Leccinum scabrum) from various sites in Poland // Food Chemistry. 2007. Vol. 105. № 2. P. 635-640.

81. Falandysz J., Bielawski L. Mercury content of wild edible mushrooms collected near the town of Augustow // Polish journal of environmental studies.2001. Vol. 10, № 1. P. 67-71.

82. Falandysz J., Brzostowski A., Kawano M., Kannan K., Puzyn Т., Lipka K. Concentrations of Mercury in Wild Growing Higher Fungi and underlying Substrate near Lake Wdzydze, Poland // Water, Air, & Soil Pollution. 2003. Vol. 148. № 1-4. P. 127-137.

83. Falandysz J., Chojnacka A., Frankowska A. Arsenic, cadmium, lead and mercury in king bolete Boletus edulis and tolerance limits // Roczniki Panstwowego Zaktadu Higieny. 2006. Vol. 57. № 4. P. 325-339.

84. Falandysz J., Gucia M. Bioconcentration factors of mercury by Parasol Mushroom {Macrolepiota procera) II Journal of Environmental Science and Health. Part B. 2007. Vol. 42. № 6. P. 735-740.

85. Falandysz J., Kawano M., Wieczkowski A., Brzostowski A., Dadej M. Total mercury in wild-grown higher mushrooms and underlying soil from Wdzydze Landscape Park, Northern Poland // Food Chemistry. 2003. Vol. 81. № 1. P. 2126.

86. Falandysz J., Lipka K., Gucia M., Kawano M., Strumnik K., Kannan K. Accumulation factors of mercury in mushrooms from Zaborski Landscape Park, Poland // Environment International. 2002. Vol. 28. № 5. P. 421-427.

87. Favero N., Bressa G., Costa P. Response of Pleurotus ostreatus to cadmium exposure // Ecotoxicology and Environmental Safety. 1990. Vol. 20. № 1. P. 1-6.

88. Fishbein L. Sources, Transport and Alterations of Metal Compounds: An Overview. I. Arsenic, Beryllium, Cadmium, Chromium, and Nickel // Environmental Health Perspectives. 1981. Vol. 40. P. 43-64.

89. Garcia M.A., Alonso J., Melgar M.J. Agaricus macrosporus as a potential bioremediation agent for substrates contaminated with heavy metals // Science of The Total Environment. 2007. Vol. 385. № 1-3. P. 12-19.

90. Garcia M. A., Alonso J., Fernandez M. I., Melgar M. J. Lead Content in Edible Wild Mushrooms in Northwest Spain as Indicator of Environmental Contamination // Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 1998. Vol. 34. №4. P. 330-335.

91. Gast С. H., Jansen E., Bierling J., Haanstra L. Heavy metals in mushrooms and their relationship with soil characteristics // Chemosphere. 1988. Vol. 17. № 4. P. 789-799.

92. Jacob C., Courbot M., Martin F., Brun A., Chalot M. Transcriptomic responses to cadmium in the ectomycorrhizal fungus Paxillus involutus И FEBS letters. 2004. Vol. 576. P. 423-427.

93. Jain S. К., Gujral G. S., Jha N. K., P. Vasudevan. Heavy metal uptake by Pleurotus sajor-caju from metal-enriched duckweed substrate I I Biological Wastes. 1988. Vol. 24. № 4. P. 275-282.

94. Jennings D.H., Lysek G. Fungal biology: understanding the fungal lifestyle. 1 st edition. Oxford, UK.: BIOS Scientific Publishers Ltd. 1996. 165 p.

95. Jorhem L., Sundstrom B. Levels of some trace elements in edible fungi // Zeitschrift fur Lebensmitteluntersuchung und -Forschung. 1995. Vol. 201. № 4. P. 311-316.

96. Jiilich W. Die Nichtblatterpilze, Gallertpilze und Bauchpilze. Aphyllophorales, Heterobasidiomycetes, Gasteromycetes. Stuttgart New York: Gustav Fischer Verlag. 1984. - 626 p.

97. Kalac P., Svoboda L. A review of trace element concentrations in edible mushrooms // Food chemistry. 2000. Vol. 69. P. 273-281.

98. Kalac P., Svoboda L., Havlickova B. Content of detrimental metals mercury, cadmium and lead in wild growing edible mushrooms: a review // Energy Education Science and Technology. 2004. Vol. 13. № 1. P. 31-38.

99. Kalyanasundarum R., Saraswathi Devi L. Zinc in metabolism of Fusarium vasinfectum Atk. //Nature. 1955. Vol. 175. P. 709.

100. Kirk P.M., Ansell A.E. Authors of fungal names: a list of authors of scientific names of fungi, with recommended standard forms of their names, including abbreviations. Wallingford, UK.: CAB International. 1992. 95 p.

101. Komarek M., Chrastny V., Stichova J. Metal/metalloid contamination and isotopic composition of lead in edible mushrooms and forest soils originating from a smelting area // Environment International. 2007. Vol. 33. № 5. P. 677-684.

102. Malinowska E., Szefer P., Falandysz J. Metals bioaccumulation by bay bolete, Xerocomus badius, from selected sites in Poland // Food Chemistry. 2004. Vol. 84. №3.P. 405-416.

103. Mendil D., Uluozlii O. D., Hasdemir E., A. £aglar. Determination of trace elements on some wild edible mushroom samples from Kastamonu, Turkey // Food Chemistry. 2004. Vol. 88. № 2. P. 281-285.

104. Michelot D., Poirier F., Melendez-Howell L. M. Metal Content Profiles in Mushrooms Collected in Primary Forests of Latin America // Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 1999. Vol. 36. № 3. P. 256-263.

105. Moilanen M., Fritze H., Nieminen M., Piirainen S., Issakainen J., Piispanen J. Does wood ash application increase heavy metal accumulation in forest berries and mushrooms? // Forest Ecology and Management. 2006. Vol. 226. № 1-3. P. 153— 160.

106. Montanty S.S., Chaudhury R. Biosorbtion of Cu and Zn using Volvariella volvaceae // International Journal of Environmental Studies. 2002. Vol. 59. № 4. P. 503-512.

107. Moser M. Die Rohlinge und Blatterpilze. Stuttgart New York: Gustav Fisher Verlag. 1978.-535 p.

108. Mutanen M. Bioavailability of selenium in mushrooms, Boletus edulis, to young women 11 Int J Vitam Nutr Res. 1986. Vol. 56. № 3. P. 297-301.

109. Nikkarinen M., Mertanen E. Impact of geological origin on trace element composition of edible mushrooms // Journal of Food Composition and Analysis. 2004. Vol. 17. № 3-4. P. 301-310.

110. Pelkonen R., Alfthan G., Jarvinen O. Cadmium, lead, arsenic and nickel in wild edible mushrooms // The finnish environment. 2006. Vol. 17. P. 61

111. Pilat A. Gasteromycetes. Flora CSR, B, Svaz. 1. Praha. 1958. 798 p.

112. Phillips R. Mushrooms and other fungi of Great Britain and Europe. London: Pan Books Ltd. 1981.-288 p.

113. Racz L., Papp L., Oldal V., Kovacs Zs. Determination of Essential and Toxic Metals in Cultivated Champignons by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry // Microchemical Journal. 1998. Vol. 59. № 2. P. 181-186.

114. Randa Z., Kucera J. Trace elements in higher fungi (mushrooms) determined by activation analysis // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2004. Vol. 259. № l.P. 99-107.

115. Reddy G.N., Prasad M.N. Heavy metal-binding proteins/peptides: Occurrence, structure, synthesis and functions. A review // Environmental and Experimental Botany. 1990. Vol. 30. № 3. P. 251-264.

116. Rudawska M., Leslci T. Macro- and microelement contents in fruiting bodies of wild mushrooms from the Notecka forest in west-central Poland // Food Chemistry. 2005. Vol. 92. № 3. P. 499-506.

117. Rudnicka-Jezierska W. Grzyby. Mycota (Lycoperdales, Sclerodermatales,Tulostomales, Nidulariales, Phallales, Podaxales). Т. XXIII, Krakow. 1991.-208 p.

118. Sadasivan I. S. Effect of mineral nutritiens on soil microorganisms and plant disease. // Coll. Ecology of soil born plant pathogens. Univ. of California, press. 1965. P. 460.

119. Sag Y. Biosorbtion of heavy metals by fungal biomass and modeling of fungal biosorption: a rewiew // Separation and Purification Methods. 2001 Vol. 30. № 1. P. 1^18.

120. Sanglimsuwan S., Yoshida N., Morinaga Т., Murooka Y. Resistance to and uptake of heavy metals in mushrooms // Journal of Fermentation and Bioengineering. 1993. Vol. 75. № 2. P. 112-114.

121. Satofiika H., Fukui Т., Takagi M., Atomi H.and Imanak T. Metal-binding properties of phytochelatin-related peptides // Science of The Total Environment. 2006. Vol. 372. № 1. P. 148-156.

122. Schiitzendiibel A,, Polle A. Plant responses to abiotic stresses: heavy metal-induced oxidative stress and protection by mycorrhization. // Journal of experimental botany. 2002. Vol. 53. P. 1351-1365.

123. Sell J., Kayser A., Schulin R., Brunner I. Contribution of Ectomycorrhizal Fungi to Cadmium Uptake of Poplars and Willows from a Heavily Polluted Soil // Plant and Soil. 2005. Vol. 277. № 1-2. P. 245-253.

124. Sesli E., Tiizen M. Levels of trace elements in the fruiting bodies of macrofimgi growing in the East Black Sea region of Turkey // Food Chemistry. 1999. Vol. 65. № 4. P. 453-460.

125. Soylak M., Sara90glu S., Tiizen M., Mendil D. Determination of trace metalsiin mushroom samples from Kayseri, Turkey // Food Chemistry. 2005. Vol. 92. № 4. P. 649-652.

126. Steinberg R. A. Growth on synthetic nutrient solution of some fungi pathogenic to tobacco // Amer. J. Botany. 1950. Vol. 37. P. 711.

127. Steinberg R. A. Relation of accessery substance and amine requirements to the carbon nutrition of Aspergillus niger // Proc. Third. Int. Congr. Microbiolog. 1939. P. 491.

128. Stillman M. J. Metallothioneins // Coordination Chemistry Reviews. 1995. Vol. 144. P. 461-511.

129. Stijve Т., Besson R. Mercury, cadmium, lead and selenium content of mushroom species belonging to the genus Agaricus // Chemosphere. 1976. Vol. 5. №2. P. 151-158.

130. Svoboda L., Havlickova В., Kalac P. Contents of cadmium, mercury and lead in edible mushrooms growing in a historical silver-mining area // Food Chemistry. 2006. Vol. 96. № 4. P. 580-585.

131. Thomet U., Vogel E., Krahenbiihl U. The uptake of cadmium and zinc by mycelia and their accumulation in mycelia and fruiting bodies of edible mushrooms // European Food Research and Technology. 1999. Vol. 209. № 5. P. 317-324.

132. Tsekova K., Todorova D. Copper (II) accumulation and superoxide dismutase activity during crowth of Aspergillus niger B-77 // Verlag der Zeitshrift fur Naturforschung. 2002. P. 319-322.

133. Turkekul I., Elmastas M., Tiizen M. Determination of iron, copper, manganese, zinc, lead, and cadmium in mushroom samples from Tokat, Turkey // Food Chemistry. 2004. Vol. 84. № 3. P. 389-392.

134. Tiizen M., Ozdemir M., Demirba§ A. Heavy metal bioaccumulation by cultivated Agaricus bisporus from artificially enriched substrates // Zeitschrift fur Lebensmitteluntersuchung und Forschung A. 1998. Vol. 206. № 6. P. 417-419.

135. Tiizen M., Sesli E., Soylak M. Trace element levels of mushroom species from East Black Sea region of Turkey // Food Control. 2007. Vol. 18. № 7. P. 806810.

136. Tyler G. Metals in sporophores of basidiomycetes // Transaction of the British Mycological Society. 1980. Vol. 74. № 1. P. 41-49.

137. Vetter J. Data on arsenic and cadmium contents of some common mushrooms // Toxicon. 1994. Vol. 32. № 1. P. 11-15.

138. Vetter J. Toxic elements in certain higher fungi // Food Chemistry. 1993. Vol. 48. № 2. P. 207-208.

139. Wang C., Butt T.M., Leger R.J. Colony sectorization of Metarhizium anisopliae is a sing of ageing //Microbiology. 2005. Vol. 151. P. 3223-3236.

140. WHO. Environmental health criteria 17 Manganese. 1st edition. World Health Organization. Geneva. 1981.

141. WHO. Environmental health criteria 61 Chromium. 1st edition. World Health Organization. Geneva. 1988.

142. WHO. Environmental health criteria 108 Nickel. 1st edition. World Health Organization. Geneva. 2001.

143. WHO. Environmental health criteria 165 Inorganic lead. 1st edition. World Health Organization. Geneva. 1995.

144. WHO. Environmental health criteria 221 Zinc. 1st edition. World Health Organization. Geneva. 2001.

145. WHO. Environmental health criteria 224 Arsenic and arsenic compounds, second edition. World Health Organization. Geneva. 2001.

146. WHO. Trace elements in human nutrition and health. World Health Organization. Geneva. 1996.

147. Yama? M., Yildiz D., Sarikurkcii C., £elikkollu M., Halil Solak M. Heavy metals in some edible mushrooms from the Central Anatolia, Turkey // Food Chemistry. 2007. Vol. 103. № 2. P. 263-267.

148. Yilmaz F., I§iloglu M., Merdivan M. Heavy metal levels in some macrofimgi // Turk J Bot. 2003. Vol. 27. P. 45-46.

Информация о работе

Костычев, Андрей Александрович
кандидата биологических наук
Москва, 2009
ВАК 03.00.24

Диссертация

Биоабсорбция тяжелых металлов и мышьяка агарикоидными и гастероидными базидиомицетами - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы