Влияние селена на морфо-функциональные характеристики морской одноклеточной водоросли Dunaliella salina (Chlorophyta)

Реунова, Юлия Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Влияние селена на морфо-функциональные характеристики морской одноклеточной водоросли Dunaliella salina (Chlorophyta)
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Влияние селена на морфо-функциональные характеристики морской одноклеточной водоросли Dunaliella salina (Chlorophyta)"

На правах рукописи

РЕУНОВА Юлия Александровна

ВЛИЯНИЕ СЕЛЕНА НА МОРФО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОРСКОЙ ОДНОКЛЕТОЧНОЙ ВОДОРОСЛИ DUNALIELLA SALINA (CHLOROPHYTA)

03.00.16 - экология 03.00.25 - гистология, цитология, клеточная биология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Владивосток — 2007

003052770

Работа выполнена в Лаборатории физиологии Института биологии моря имени A.B. Жирмунского ДВО РАН

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Христофорова Надежда Константиновна,

доктор биологических наук, старший научный сотрудник Реунов Аркадий Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Хотимченко Юрий Степанович

доктор биологических наук Лукьянова Ольга Николаевна

Ведущая организация: Институт экологического почвоведения

Московского Государственного Университета им. М.ВЛомоносова

Защита состоится ¡7 апреля 2007 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.056.02 при Дальневосточном государственном университете МОН РФ по адресу: 690600, г. Владивосток, Океанский пр-т, 37. Научный музей ДВГУ. Факс: (4232) 26-85-43

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Дальневосточного государственного университета МОН РФ

Автореферат разослан 2 марта 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук —" Ю.А. Галышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований

В Мировом океане содержание селена может превышать предельно допустимые концентрации. Например, в районах апвеллингов вследствие поднятия глубинных вод поверхностные слои обогащаются селеном (Cutter, Cutter, 1995; Boisson, Romeo, 1996). Кроме того, содержание селена в водных экосистемах увеличивается в результате деятельности человека. Источниками поступления высоких концентраций селена в поверхностные слои вод Мирового океана и особенно в эстуарии и прибрежные воды являются сбросы горно-перерабатывающей, металлургической, химической и электронной отраслей промышленности, а также канализационные стоки и сельскохозяйственные дренажные воды (Burau, 1985; Mäher, 1985; Wong, Oliveira, 1991; Abdel-Moati, 1998). Токсичные дозы селена 100 мг/л были, например, обнаружены в водохранилище Кестерсон (Калифорния, США) в результате поступления загрязненных селеном сельскохозяйственных дренажных вод (Ohlendorf et al., 1986; Saiki et al., 1987; Hoffman, 2002). В российских морях также отмечены районы с повышенным количеством этого элемента в донных отложениях. Например, в устьевом районе р. Туманной, впадающей в юго-западную часть зал. Петра Великого (Японское море), концентрация селена в 9 раз превысила его фоновый уровень, а в б. Западной зал. Петра Великого наблюдалось превышение фонового уровня в 12.7 раза (Ковековдова и др., 2000; Иваненко, 2002). Таким образом, селен является одним из экологически агрессивных факторов, оказывающих существенное влияние на окружающую среду.

С другой стороны, многочисленные исследования показывают, что с фармакологической точки зрения селен - универсальная защита от множества негативных факторов, включая определенные вирусы, токсичные тяжелые металлы, озон, ионизирующее излучение, микотоксины, промышленные канцерогены (Голубкина и др., 1998; Давыдова, 1999). Кроме того, данный элемент способен действовать как антираковый и антимутагенный агент (Shamber, 1983; Bronzetti, Croce, 1993).

Таким образом, селен является элементом, обладающим как отрицательным, так и положительным потенциалом влияния на экосистемы, характер которого,

видимо, зависит от концентрации элемента. Очевидно, что актуальным является исследование последствий влияния различных концентраций селена на биологические объекты.

Микроводоросли играют ключевую роль в биотрансформации селена в водных экосистемах (Besser et al., 1993; Bowie et al., 1996; Dobbs et al., 1996; Riedel et al., 1996). Однако остается невыясненным, при каких концентрациях селена появляются первые ультраструктурные изменения в клетке, какие типы повреждений возникают при этом и какие концентрации селена приводят к тотальной клеточной деструкции. Таким образом, исследования взаимодействия фитопланктона с этим элементом являются актуальными как с экологической, так и цитологической точек зрения.

Цель и задачи работы. Исследовать хроническое влияние различных концентраций селена на морфо-функциональные характеристики морской микроводоросли Dunaliella salina (Chlorophyta).

Для достижения поставленной цели предполагалось решить следующие задачи:

1. Исследовать рост численности, содержание хлорофилла а и ультраструктуру клеток D. salina в контроле;

2. Выявить для D. salina пороговую и летальную концентрации путем оценки численности клеток и определения содержания хлорофилла а.

3. Исследовать влияние тестовых концентраций на ультраструктуру клеток D. salina.

4. Провести оценку выживаемости D. salina путем пересева культур из тестовых концентраций в чистую среду.

Научная новизна. Впервые на ультраструктурном уровне выявлены особенности строения вакуолярной системы D. salina. Новыми являются данные о функциональной двоякости данной системы, которая может быть как экскреторной, так и деструктивной. Показано, что на основе переориентации вакуолярной системы от экскреции к деструкции может быть установлена пороговая концентрация микроэлемента.

Защищаемое положение. Ультраструктурная оценка вакуолярной системы микроводоросли D. salina является методом наиболее точного определения пороговой концентрации селена, позволяющим обнаружить изменения в

функционировании клетки раньше, чем это можно сделать методами учета численности клеток и определения содержания хлорофилла а.

Теоретическое и практическое значение работы. Полученные данные могут быть использованы в чтении курса лекций по экологии и клеточной биологии. Практическое применение результатов работы может быть найдено при разработке методик тестирования воды и при выработке оптимального режима для изготовления пищевых добавок на основе микроводорослей.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на ежегодной научной конференции Института биологии моря им. A.B. Жирмунского ДВО РАН (2000); на VII Региональной конференции по актуальным проблемам экологии морской биологии и биотехнологии (Владивосток, 2004); на Международной научно-практической конференции "Экологические проблемы использования прибрежных морских акваторий" (Владивосток, 2006); на научных семинарах ИБМ ДВО РАН (2000, 2006) и кафедре общей экологии АЭМББТ ДВГУ (2006).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, четырех глав, выводов, списка литературы (206 источников, из них 145 на иностранных). Работа изложена на 111 страницах, включает 7 таблиц и 22 рисунка.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своим научным руководителям: д.б.н., проф. Н.К. Христофоровой и д.б.н. A.A. Реунову за огромную помощь на всех этапах планирования и выполнения работы. Особую признательность выражаю к.б.н., доценту H.A. Айздайчер за практическую помощь в освоении методик и участие в обсуждении результатов исследования, к.б.н., ст.н.с. Э.И. Хасиной за консультации на первых этапах работы, к.б.н., ст.н.с. М.А. Ващенко, сотрудникам Лаборатории физиологии водных растений ИБМ ДВО РАН за предоставленную возможность проведения спектрофотометрического исследования. Автор также благодарит за моральную поддержку сотрудников Лаборатории физиологии ИБМ ДВО РАН.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Обобщены литературные данные о распределении и формах нахождения селена в почвах и водных экосистемах, а также распределении и особенностях метаболизма этого элемента в микроводорослях. Рассмотрена токсичность селена для животных и растительных организмов. Обобщены современные представления о биологической роли селена и его значении для здоровья человека.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Объекты исследования и условия экспериментов

Dunaliella salina - морская одноклеточная водоросль Teod. (Chlorophyta), легко культивируемый, широко распространенный вид. Альгологически чистую культуру D. salina выращивали в жидкой питательной среде Гольдберга, приготовленной на основе фильтрованной и пастеризованной морской воды соленостью 32%о. Водоросли культивировали при температуре 20±2°С, освещении люминесцентными лампами 3000-3500 лк, светотемновом периоде 12 ч свет: 12 ч темнота. Эксперимент проводили в двух повторностях в колбах Эрленмейера с объемом культуральной среды 200 мл в течение 14 сут.

Селен в концентрациях 0.01, 0.5, 1, 5 и 10 мг/л вносили в колбы с микроводорослями ежедневно в одно и то же время суток. Для приготовления маточного раствора использовали селенит натрия Na2Se03 (отечественная фирма "НеваРеактив", ГОСТ ТУ 6-09-1315-76), производя пересчет на ионы Se+4. Контролем в опытах служила суспензия водорослей, выращенная в питательной среде без добавки селена.

После окончания эксперимента опытные варианты микроводоросли пересаживали из колб с тестовыми концентрациями в чистую среду. Контролем в опытах служила суспензия водорослей, пересеянная в чистую среду из контрольных колб предыдущего эксперимента.

Метод количественного учета численности популяции микроводорослей

Для изучения влияния селена на рост D. salina образцы для подсчета клеток по две повторности отбирали после тщательного перемешивания в одно и то же время суток через 3-4 ч после окончания темнового периода и фиксировали

раствором Утер меля (Utermohl, 1958). Численность клеток в каждой колбе определяли путем их подсчета в 4-6 камерах Горяева.

Метод спектрофотометрического определения хлорофилла а

Пробы объемом 20 мл по четыре повторное™ отбирали на 4, 7, 10 и 14 сут

эксперимента и фильтровали через мембранные фильтры Владипор типа МФАС-ОС-2. После осаждения последние заливали 90% ацетоном и выдерживали в холодильнике 2 сут. Затем центрифугировали 20 мин. при 5 тыс. оборотов/мин. Оптические плотности определяли на спектрофотометре Zhimadzu UV- 2101 PC при длинах волн - 664, 647, 630 и 750 нм (Jefrry, 1975; Вода..., 1990).

Электронно-микроскопическое исследование

Для электронно-микроскопического исследования образцы микроводорослей

отбирали через 4, 7, 10 и 14 сут после начала эксперимента и фиксировали 2.5% раствором глютаральдегида в 0.1 M какодилатном буфере (pH 7.5, с добавлением МзС7) в течение 2 ч, при температуре 4°С. Материал дофиксировали в 2% растворе четырехокиси осмия (OsO_t) в течение 1 ч при комнатной температуре. После дегидратации в этаноле и ацетоне образцы были высушены и исследованы в сканирующем электронном микроскопе LEO - 340. Для исследования методом трансмиссионной микроскопии образцы заключали в смесь смол Эпон и Аралдит. Ультратонкие срезы клеток получали на ультратоме Reichert, контрастировали раствором уранил-ацетата и раствором цитрата свинца по методу Рейнольдса (Reinolds, 1976) и изучали в трансмиссионном электронном микроскопе JEM 100S.

Морфометрня

Для морфометрического исследования через 4, 7, 10 и 14 сут после начала эксперимента из каждой колбы отбирали по 2 пробы объемом 20 мл, которые осаждали в течение 20 мин в центрифуге ОПн-8 при 5 тыс. оборотов/мин. Полученный осадок заключали в смесь смол эпон и аралдит, всего было изготовлено 60 блоков. С каждого блока получали по 1 срезу, на котором было исследовано 100 клеток. Всего изучено 6000 клеток. Морфометрические показатели определяли как число различных повреждений на 100 клеток на один срез. Суммируя средние показатели, вычисляли среднее количество клеток с различными повреждениями в выборке. Количество экскреторных и

аутолитических вакуолей определяли аналогичным образом. Статистическую обработку данных (среднее значение, стандартное отклонение) проводили с использованием стандартных статистических методов. Достоверность различий определяли по критерию Стьюдента (Лакин, 1973).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Морфофункциональные характеристики микроводоросли D. salina в контроле

Клетки D. salina в норме имеют овальную форму. От апикальной части

клетки отходят два жгутика (рис. 1А). D. salina лишена плотной целлюлозной оболочки и окружена протоплазматической мембраной или плазмалеммой (рис. 1Б, В). В центральной части клетки присутствует округлое ядро, заполненное мелко гранулированным хроматином (рис. 1Б). Большую часть внутреннего пространства клетки занимает чашевидный хлоропласт (рис. 1Б). В базальной расширенной части хлоропласта расположен пиреноид, окруженный амилосферой, состоящей из крупных крахмальных зерен (рис. 1В). Для D. salina характерны удлиненные митохондрии (рис. 1Г). В апикальной части цитоплазмы локализован комплекс Гольджи, продуцирующий мелкие электроносветлые везикулы (рис. 1 Д). Благодаря слиянию данных везикул в цитоплазме формируются довольно крупные электроносветлые вакуоли, которые локализуются вокруг ядра (рис. 1 Б). Некоторые вакуоли наблюдались в интактном состоянии (рис. 2 А). Но встречались вакуоли, функционирующие как аутофагосомы, поглощающие участки цитоплазмы (рис. 2 Б). Каждая аутофагосома способна к неоднократному формированию инвагинаций, в результате чего в ней накапливается электроноплотный материал (рис. 2 Б). Аутофагосомы, накопившие большое количество электроноплотного материала, утрачивают способность к фагоцитозу (рис.2 В) и вскоре экскретируют свое содержимое из клетки в ее апикальной части (рис. 2 Г). В контроле экскреторные вакуоли можно наблюдать в клетке наряду с обычными вакуолями (рис. 1 Б). Морфометрическое исследование показало, что экскреторные вакуоли встречаются достаточно часто, что говорит о высоком уровне экскреции, происходящей в процессе жизнедеятельности D. salina (табл. 1).

Рис, 1. Строение клеток Dunaliella salina в контроле. А — общий вид микроводоросли; Ь - продольный срез через клетку микроводоросли; В - Д — клеточные органоиды. Обозначения: аг — аппарат Гольджи, ам - амилосфера, а -вакуоль, эв - экскреторная вакуоль, жг - жгутик, кр — крахмальное зерно, м — митохондрия, пл - плазмалемма, пр - пиреноид, тл — тилакоиды, \л — хлоропласт, я - ядро, яд - ядрышко.

Таблица 1.

Среднее число экскреторных вакуолей (± стандартное отклонение) в ]00

клетках Dunaliella salina при различных концентрациях селена в среде

Экспози ция. сут Концентрация селена, мг/л

контроль 0.01 0.5 1 5 10

0 216±3.7 209± 1.7 211±3.7 213±3,3 207±3.! 209±4.1

4 223±4.1 218:14.1 221 ±2.9 219±2.6 !27±3.9* П9±3.8*

7 22Ш. 7 231 ±2.5 22ó±6.9 241 ±2.9** 87±2.5* 76±3.2*

10 231 ±7.1 229Ü.4 231 ±5.1 221 ±3.8* 63±3.5* 54±4.7*

14 238±5.6 24 Í ¿4.9 240±4,3 190±1.9* 0 0

Примечание, Различия достоверны при: - Р < 0.05. - р < 0.01.

Рис. 2. Экскреторные вакуоли в клетках микроводоросли Dunaliella salina. А - вакуоли а иитактпом состоянии; К - вакуоль - аутофагосома, формирующая инвагинацию; В - экскреторные вакуоли - аутофагосомы. накопившие экскреторный материал; Г — экскреторная вакуоль, экскретируемая в апикальной части клетки. Обозначения: в - вакуоль, эв - экскреторная вакуоль, я - ядро. Звездочка указывает участок цитоплазмы, поглощаемый вакуолью, функционирующей как аутофагосома; стрелка показывает материал, ранее поглощенный аутофагосомой.

В отдельных клетках отмечались ультрастру ктурные повреждения хлоропластов, которые выражались в отсутствии тилакоидов (рис, 3 А). Кроме того, встречались клетки, в которых митохондрии подвергались аутолитическоЙ деструкции (рис. 3 Б). В некоторых случаях удавалось наблюдать вакуоли, утратиишие мембрану, около которых возникали зоны цитоплазматичеСкого

Рис. 3. Ультраструктурные изменения клеток Dunaliella salina в эксперименте с селеном. А - хлоропласт, утративший тилакоиды; Б — митохондрии, подвергающиеся аутолнтической деструкции; В — вакуоль, утратившая мембрану и аутолизирующая цитоплазму; Г - разрушенная клетка; Д -аппарат Гольджи, активно продуцирующий электроносветлые везикулы; Н -сливающиеся вакуоли; Ж - крупная вакуоль; 3 - вакуоли, локализованные вокруг ядра; И - вакуоль, аутолизирующая ядро. Обозначения: аг - аппарат Гольджи, в — вакуоль, з - зона взаимодействия вакуоли с ядром, м - митохондрия, пр -пиреноид, хл — хлоропласт, я — ядро. Маленькая стрелка указывает зону цитоплазматичеекого аутолиза вблизи вакуоли, утратившей мембрану; большая стрелка указывает везикулы, активно продуцируемые аппаратом Гольджи.

аутолиза (рис. 3 В). Присутствовали также абсолютно разрушенные клетки, характерной особенностью которых является сохранность пиреноида, который, согласно нашим наблюдениям, сохраняет целостность даже при полном клеточном

распаде (рис. 3 Г). Однако данные повреждения в контроле встречались довольно редко даже в последние дни эксперимента (табл. 2) и популяция в целом демонстрировала стабильный рост численности и содержание хлорофилла а (рис.

4).

Определение типов концентраций путем количественного учета численности клеток/), salina

Исследовано влияние селена в концентрациях 0.001, 0.01, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4,

0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.3, 1.5, 1.7, 2, 2.3, 2.5, 2.7, 3, 3.3, 3.5, 3.7, 4, 4.3, 4.5, 5 и 10 мг/л на рост численности клеток микроводоросли D. salina. Показано, что численность клеток при концентрациях селена в диапазоне от 0.001 до 0.01 не отличалось от таковой в контроле в течение 10 сут. Однако через 14 сут рост численности клеток достоверно (Р < 0.05) увеличился по сравнению с таковым в контроле (рис. 4). При концентрациях селена от 0.1 до 0.9 мг/л в течение 10 сут число клеток было сравнимо с таковым в контроле. Через 14 сут данные концентрации селена достоверно (Р < 0.05) стимулировали рост численности клеток D. salina по сравнению с контролем (рис. 4). При концентрациях селена в пределах от 1 до 2 мг/л в течение 10 сут численность

о н и Ч В

н о о

600 500 400

300 -

S 200

а юо -

-о- контроль -о-0.001-0.01 мг/л 0.1-0.9 мг/л 1-2 мг/л -Л- 2.3-3.5 мг/л 3.7-4.5 мг/л 5 мг/л -•— 10 мг/л

1 2 3 4 7 Экспозиция, сут

Рис. 4. Динамика численности клеток микроводоросли Dunaliella salina при различных концентрациях селена в среде.

клеток соответствовала контролю, после чего этот показатель достоверно (Р < 0.05) снижался (рис. 4). В диапазоне концентраций 2.3-3.5 мг/л наблюдалось достоверное (Р < 0.05) снижение численности клеток уже через 10 и 14 суток. Концентрации в пределах от 3.7 до 4.5 мг/л достоверно (Р < 0.05) ингибировали рост численности клеток через 7, 10 и 14 суток. В колбах с концентрацией селена 5 мг/л отмечено достоверное (Р < 0.05) ингибирование роста численности популяции D. salina через 7, 10 и 14 сут. В это же время значительная часть клеток оседала на дно колбы, некоторые клетки собирались в комочки. Концентрация селена 10 мг/л приводила к достоверному (Р < 0.05) снижению числа клеток уже через 4 сут. Через 7 сут число клеток резко уменьшилось. В последующие дни численность популяции микроводоросли продолжала сокращаться.

Таким образом, были определены пороговая и летальная концентрации. Для дальнейшего исследования были отобраны тестовые концентрации, в качестве которых были выбраны две допороговые концентрации (0.01 и 0.5 мг), пороговая концентрация (1 мг/л) и две летальные концентрации (5 и 10 мг/л).

Исследование D. salina из тестовых концентраций методом спектрофотометрического определения хлорофилла а

Концентрации селена 0.01 и 0.5 мг/л достоверно (Р < 0.05) стимулировали

содержание хлорофилла а у D. salina по сравнению с таковыми в контроле через 10 сут. При концентрации элемента 1 мг/л в течение 10 сут содержание хлорофилла а соответствовало контролю. Однако через 14 сут этот показатель достоверно (Р < 0.05) снижался и суспензия приобретала буроватую окраску. В колбах с концентрацией селена 5 и 10 мг/л отмечено ингибирование содержания хлорофилла а в клетках D. salina через 7 сут. В последующие сут концентрация пигмента снижалась и к концу эксперимента присутствовало в следовых количествах. Таким образом, спектрофотометрический анализ подтвердил тот факт, что концентрацию селена 1 мг/л можно считать пороговой, а 5 и 10 мг/л являются летальными.

Исследование/), salina из тестовых концентраций электронно-микроскопическим и морфометрическим методами

Показано, что при воздействии концентраций селена 0.01 и 0.5 мг/л в

клетках наблюдались ультраструктурные изменения аналогичные таковым в

контроле, а именно поврежденные хлоропласты, митохондрии, вакуоли и разрушенные клетки. Однако их количество не превышало соответствующие показатели контроля (табл. 2). Количество экскреторных вакуолей соответствовало контролю (табл. 1). Наличие ультраструктурных изменений в клетках микроводоросли, обнаруженное в небольших количествах, вероятно, связано с их естественной гибелью в результате старения. При концентрации селена 1 мг/л в течение 7-ми сут возрастала активность аппарата Гольджи (рис. 3 Д), в результате чего формировалось большее количество экскреторных вакуолей (табл. 1). Тем не менее, в дальнейшем наблюдалось снижение количества данных органелл (табл. 1). Типы повреждений и их количество через 10 сут возрастало (табл. 2). Кроме того, через 10 сут отмечено достоверное увеличение по сравнению с контролем количества разрушенных клеток и клеток с поврежденными органоидами. На основе данного наблюдения можно предполагать, что в течение нескольких суток клетки были устойчивы к накоплению селена в данной концентрации, но 7-е сут являются пороговым этапом, после которого накопленный селен стал токсичным и его избыток начал выводиться за пределы клеток. Так как процесс экскреции вскоре прекращался на фоне увеличения аутолитической специализации вакуолей, можно допустить возможность переориентации вакуолярной системы от экскреции к деструкции. Таким образом, можно предполагать функциональную двоякость вакуолей дюналиеллы. С одной стороны данные органоиды регулируют клеточный гомеостаз путем выведения продуктов жизнедеятельности и искусственно привнесенных токсикантов. С другой стороны, те же вакуоли обеспечивают деструкцию клетки, связанную с ее гибелью как от естественных, так и внешних причин. По-видимому, концентрацию, при которой вакуолярная система клетки переходит от экскреторной функции к деструктивной можно считать пороговой и в случае с дюналиеллой такой концентрацией селена является 1 мг/л. Вероятно, оценка состояния вакуолярной системы одноклеточных микроводорослей может быть использована как метод определения пороговых концентраций токсикантов.

В колбах с концентрацией селена 5 мг/л обнаружен значительный рост количества ультраструктурных повреждений всех типов, который наблюдался

Таблица 2.

Среднее число ультраструктурных повреждений (± стандартное отклонение)

в 100 клетках Dunaliella salina при различных концентрациях селена в среде

Экспо зиция, сут Разновидность повреждений клетки Концентрация селена, мг/л

контроль 0.01 0.5 1 5 10

0 Повреждение хлоропласта 0 0.1±0.2 0.1±0.2 0.1±0.2 0.1±0.2 0.1±0.2

Повреждение митохондрий 0 0 0 0 0 0

Разрыв вакуолей 0 0 0 0 0 0

Целые клетки 99.7±5.7 99.7±4.1 99.7±6.3 99.7±5.9 99.5±4.2 99.5±4.8

Разрушенные клетки 0.3±0.5 0.3±0.5 0.3±0.5 0.3±0.5 0.5±0.6 0.5±1.0

4 Повреждение хлоропласта 0 0.2±0.3 0.1±0.2 0.2±0.1 5.4±1.3* 10.2±0.7*

Повреждение митохондрий 0 0 0 0 4.5±0.8* 6±1.2

Разрыв вакуолей 0 0 0 0.1±0.3 4.2±1.1 5±0.8

Целые клетки 99.7±6.1 99.5±4.7 99.5±7.8 99.7±6.2 99±4.4 90±5.7

Разрушенные клетки 0.3±0.5 0.5±0.6 0.5±0.6 0.3±0.5 1±0.8* 10±3.6*

7 Повреждение хлоропласта 0.1 ±0.1 0.1±0.6 0.1±0.11 0.6±0.3 32±1.8 45±2.7

Повреждение митохондрий 0 0 0 0.1±0.3 7.4±2.3 15±0.4

Разрыв вакуолей 0 0 0 0.1±0.2 5.5±1.4 10±0.7

Целые клетки 99.5±2.7 99.7±4.9 99.7±1.4 99.7±5.8 70.7±4.1 51±3.6

Разрушенные клетки 0.5±0.6 0.3±0.5 0.3±0.5 0.3±0.4 29.3±2.2* 49±2.5*

10 Повреждение хлоропласта 0 0.1±0.11 0.2±0.7 9±2.7* 20±4.1* 22±3.1*

Повреждение митохондрий 0 0 0 4±3.5* 18±2.9* 17±3.6*

Разрыв вакуолей 0.1 ±0.3 0.1±0.5 0.2±0.5 3.3±2.4 15.2±1.8 11.1±2.5

Целые клетки 99.5±3.7 99.5±6.9 99.5±3.8 97.5±4.3 37±4.1 25±2.4

Разрушенные клетки 0.5±0.6 0.5±0.6 0.5±0.6 2.5±1.3* 63±3.7* 75±4.3*

14 Повреждение хлоропласта 0.1±0.9 0.1±0.2 0.2±0.8 28±3.2* 15±3.8 10±4.7

Повреждение митохондрий 0.1±0.2 0.1±0.5 0.1±0.2 10.2±1.3 14.2±2.9* 7.3±2.5*

Разрыв вакуолей 0.2±0.2 0.3±0.4 0.3±0.2 15±1.02 12.3±2.1* 7.5±1.6*

Целые клетки 99.2±4.8 99.2±3.3 99.5±4.4 96±3.8 15±3.1* 10±2.5*

Разрушенные клетки 0.8±0.5 0.8±0.4 0.5±0.7 4±2.9* 85±4.3* 90±17.6*

* Различия достоверны при Р < 0.05.

через 4 сут от начала эксперимента (табл. 2.). Количество экскреторных вакуолей существенно сократилось (табл. 1). Однако отмечено увеличение числа вакуолей и объединение мелких вакуолей в более крупные (рис. 3 Е). В некоторых случаях образовывалась весьма крупная вакуоль, занимающая большую часть внутреннего пространства клетки (рис. 3 Ж). Как правило, вакуоли окружали ядро и находились в непосредственном контакте с ним (рис. 3 3). Наблюдалась прямая связь внутренних пространств вакуоли и ядра, причем в последнем появлялись электроносветлые аутолитические пространства (рис. 3 И).

Концентрация селена 10 мг/л приводила к уменьшению числа экскреторных вакуолей, что наблюдалось через 4 сут (табл. 1), однако возрастало количество повреждений структуры хлоропластов, митохондрий и разрушенных клеток (табл. 2). На этом этапе, как и в эксперименте с концентрацией 5 мг/л, возрастала активность комплекса Гольджи и, как следствие, увеличивалось количество деструктивно ориентированных вакуолей, которые можно наблюдать в состоянии слияния. В некоторых клетках присутствовали очень крупные вакуоли. Через 7 сут активно происходило исчезновение мембран вакуолей, что сопровождалось возникновением аутолитических зон в цитоплазме и ядре. К концу эксперимента наблюдался тотальный аутолиз цитоплазмы и ядра.

Необходимо отметить, что при концентрациях селена 5 и 10 мг/л, количество экскреторных вакуолей не только не увеличивалось, а постепенно редуцировалось. Данный факт свидетельствует в пользу того, что токсичные концентрации селена довольно быстро подавляют экскреторную функцию вакуолей, которые после этого становятся органоидами клеточной деструкции.

ПОСЛЕДСТВИЯ ХРОНИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ СЕЛЕНА ПОСЛЕ

ПЕРЕСЕВА D. SALINA В ЧИСТУЮ СРЕДУ Количественный учет численности клеток D. salina в тестовых концентрациях

Показано, что численность клеток из опыта с концентрацией селена 0.01 мг/л в чистой среде в течении 10 сут была достоверно ниже (Р < 0.05), чем таковая в контроле (рис. 6). Однако восстановление этого показателя до контрольного уровня происходило через 14 сут. Численность популяции D. salina из опыта с концентрацией 0.5 мг/л в течение 7 сут была аналогична таковой в контроле. Через 10 и 14 сут количество клеток достоверно снижалось. Достоверное уменьшение

400

о 300 Й

g 200

о я

¡ 100 о

■ контроль ■0.01 мг/л • 0.5 мг/л

■ 1 мг/л

■ 5 мг/л

■ 10 мг/л

2 3 4 7

Экспозиция, сут

Рис. 6. Динамика численности клеток микроводоросли Dunaliella salina после пересева микроводоросли из колб с разными концентрациями селена в чистую среду.

числа клеток из опыта с концентрацией селена 1 мг/л отмечено через 2-е сут, лаг-фаза продолжалась в течение 4-х сут и через 7 сут численность клеток начала увеличиваться, однако к концу эксперимента она достоверно оставалась ниже, чем в контроле. Численность клеток D. salina из опыта с концентрациями селена 5 и 10 мг/л резко снижалась через сутки после перенесения микроводоросли в чистую среду, а в дальнейшем клетки оседали на дно колбы. В последующие дни численность популяции сокращалась и к концу эксперимента численность клеток держалась у нулевой отметки.

Исследование D. salina из тестовых концентраций методом спектрофотометрического определения хлорофилла а

В чистой среде количество пигмента из опыта с концентрацией селена 0.01

мг/л увеличивалось в течение 10 сут, однако этот показатель был достоверно ниже, чем в контроле. Однако к концу эксперимента содержание хлорофилла а достигло такового в контроле. Содержание хлорофилла а в клетках D. salina из опыта с концентрацией микроэлемента 0.5 мг/л в течение всего эксперимента было достоверно ниже, чем в контроле. Содержание хлорофилла а в клетках D. salina из

колб с концентрацией микроэлемента 1 мг/л в течение всего эксперимента увеличивалось, однако, данный показатель был достоверно ниже, чем в контроле. Пересев микроводоросли из колб с концентрациями селена 5 и 10 мг/л в чистую среду показал, что содержание пигмента достоверно снижалось через 4 сут, а суспензия становилась бесцветной. С увеличением времени экспозиции концентрация хлорофилла а в клетках микроводоросли продолжала убывать и через 14 сут присутствовала в следовых количествах.

Исследование D. salina из тестовых концентраций электронно-микроскопическим и морфометрическим методами

В чистой среде в клетках из опытов с концентрациями селена 0.01 и 0.5 мг/л

через 4-е и 7-е сут отмечено резкое. увеличение числа экскреторных вакуолей. Однако через 10 сут их количество сокращалось и к концу эксперимента соответствовало контролю (табл. 3). Электронно-микроскопический анализ показал, что ультраструктурные изменения были аналогичны таковым в контроле, а именно были найдены поврежденные хлоропласта, митохондрии, утратившие мембрану вакуоли и разрушенные клетки. В то же время, их количество не превышало соответствующие показатели контроля (табл. 4). По-видимому, увеличение количества экскреторных вакуолей связано с выведением накопленного в клетке избыточного количества селена за пределы клетки. При пересеве D. salina в чистую среду из колб с концентрацией селена 1 мг/л

Таблица 3.

Среднее число экскреторных вакуолей (± стандартное отклонение) в 100 клетках Dunaliella salina после пересева микроводоросли из колб с разными

концентрациями селена в чистую среду

Экспозиция, сут Концентрация селена, мг/л

контроль 0.01 0.5 1 5 10

0 211±4.7 212±1.7 211±3.7 187±3.8* 0 0

4 219±3.9 227±4.1** 229±4.9** 209±2.6* - -

7 227±5.8 242±2.5** 240±5.9** 226±7.9 - -

10 233±7.4 239±2.7 238±5.1 231±3.3 - -

14 238±6.1 236±4.9 237±4.3 237±7.9 - -

Примечание. "— "- культура погибла, "*" - Р < 0.05. "**" - Р < 0.01

Таблица 4.

Среднее число ультраструктурных повреждений (± стандартное отклонение) в 100 клетках Dunaliella salina после пересева микроводоросли из колб с разными концентрациями селена в чистую среду_

Экс пози ция, сут Разновидность повреждений клетки Концентрация селена, мг/л

контроль 0.01 0.5 1 5 10

0 Повреждение хлоропласта 0 0.1±0.2 0.1±0.2 31±3.2 12±3.8* 6±4.7

Повреждение митохондрий 0 0 0 12.3±1.3 11±2.9* 6±2.5

Разрыв вакуолей 0 0 0 16±1.02* 11±2.1 5±1.6

Целые клетки 99.8±5.7 99.7±4.1 99.8±6.3 93±3.8 12±3.1 6±2.5

Разрушенные клетки 0.2±0.5 0.3±0.5 0.2±0.5 7±2.9* 88±4.3* 94±17.6

4 Повреждение хлоропласта 0 0.2±0.3 0.1±0.2 13.4±0.1* - -

Повреждение митохондрий 0 0 0 2.6±1.3 - -

Разрыв вакуолей 0 0 0 7.1±0.3* - -

Целые клетки 99.7±6.1 99.5±4.7 99.5±7.8 97.6±6.2 - -

Разрушенные клетки 0.3±0.5 0.5±0.б 0.5±0.6 2.4±0.5* - -

7 Повреждение хлоропласта 0.1±0.1 0.1 ±0.6 0.1±0.11 3.7±0.3 - -

Повреждение митохондрий 0 0 0 0.9±0.3 - -

Разрыв вакуолей 0 0 0 1.1±0.2 - -

Целые клетки 99.5±2.7 99.7±4.9 99.7±1.4 99.0±5.8 - -

Разрушенные клетки 0.5±0.6 0.3±0,5 0.3±0.5 1.0±0.4 - -

10 Повреждение хлоропласта 0 0.1±0.11 0.2±0.7 0.2±2.7 - -

Повреждение митохондрий 0 0 0 0 -

Разрыв вакуолей 0.1±0.3 0.1±0.5 0.2±0.5 0.3±2.4 - -

Целые клетки 99.5±3.7 99.5±6.9 99.5 ±3.8 99.3±4.3 - -

Разрушенные клетки 0.5±0.6 0.5±0.6 0.5±0.6 0.7±0.8 - -

14 Повреждение хлоропласта 0.1±0.9 0.1 ±0.2 0.2±0.8 0.2±0.2 - -

Повреждение митохондрий 0.1±0.2 0.1±0.5 0.1±0.2 0.1±0.3 - -

Разрыв вакуолей 0.2±0.2 0.3±0.4 0.3±0.2 0.3±1.02 - -

Целые клетки 99.2±4.8 99.2±3.3 99.5±4.4 99.3±3.8 - -

Разрушенные клетки 0.8±0.5 0.8±0.4 0.5±0.7 0.7±0.6 - -

Примечание. "- "- культура погибла, "*" - Р < 0.05.

количество экскреторных вакуолей в начале эксперимента было ниже, чем в контроле. В течение следующих суток их число увеличивалось и на 7-е, 10-е и 14-е сут соответствовало контролю (табл. 3). Электронно-микроскопическое исследование показало, что в начале эксперимента наблюдалось значительное количество ультраструктурных изменений хлоропластов, которое выражалось в отсутствии тилакоидов. Встречались клетки, в которых митохондрии подвергались аутолитической деструкции и клетки с вакуолями, утратившие мембрану, около которых возникали зоны цитоплазматического аутолиза (табл. 4). Однако отмечено увеличение числа вакуолей и объединение мелких вакуолей в более крупные. Как правило, вакуоли окружали ядро и находились в непосредственном контакте с ним. Кроме того, встречались и полностью разрушенные клетки. Количество таких ультраструктурных изменений значительно превышало таковые в контроле (табл. 4). При перенесении микроводоросли из колб с концентрациями селена 5 и 10 мг/л в начале эксперимента большая часть популяции микроводоросли была разрушена, а клетки, которые сохраняли целостность, имели ультраструктурные нарушения. Через 4 сут культура погибала. Возможной причиной тотальной гибели D. salina стало большое количество необратимых ультраструктурных повреждений, которые клетки получили под воздействием таких концентраций микроэлемента.

ВЫВОДЫ

1. Вакуолярная система клеток D. salina функционально двояка. С одной стороны, вакуоли способны к фагоцитозу и экскретируют отработанные метаболиты за пределы клетки, с другой стороны, эти структуры способны аутолизировать клетки в случае их естественной гибели.

2. Концентрации селена 0.01 и 0.5 мг/л стимулируют рост численности клеток и содержание хлорофилла а, не оказывая влияния на ультраструктуру клеток.

3. Концентрация селена 1 мг/л оказывает незначительное ингибирующее действие на рост численности клеток и содержание хлорофилла а. Появляются ультраструктурные изменения. Происходит ингибирование экскреции и переориентация вакуолярной системы от экскреции к деструкции. Таким образом, данную концентрацию можно считать пороговой для D. salina.

4. При концентрациях селена 5 и 10 мг/л происходит резкое снижение численности популяции и уменьшается содержание хлорофилла а. Количество экскреторных вакуолей сокращается и к концу эксперимента данный тип органелл отсутствует. Наблюдается большое число деструктивных вакуолей, осуществляющих клеточный аутолиз.

5. После пересева в чистую среду микроводоросли из летальных концентраций селена 5 и 10 мг/л погибали. Полное восстановление численности происходило только у микроводоросли из концентрации 0.01 мг/л, тогда как у популяций из концентраций 0.5 и 1 мг/л наблюдались замедленные темпы роста, что свидетельствует о существовании длительного периода последействия селена, примененного в данных концентрациях. Тем не менее, устойчивость роста численности популяции из концентрации 1 мг/л подтверждает, что данная концентрация является не летальной, а пороговой.

6. Ультраструктурная оценка состояния вакуолярной системы микроводорослей может быть рекомендована как метод определения пороговых концентраций токсикантов для микроводорослей.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах

1. Реунова Ю.А., Айздайчер H.A., Христофорова Н.К., Реунов A.A. Влияние селена на рост и ультраструктуру клеток морской одноклеточной водоросли Dunaliella salina (Chlorophyta) // Биол. моря. 2007. Т. 33, № 2. С.150-157.

Работы, опубликованные в материалах региональных, всероссийских и международных конференций

2. Реунова Ю.А., Айздайчер H.A. Влияние селена на рост морских

микроводорослей Dunaliella salina и Phaeodactylum tricornutum II Материалы международной конференции "Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов" (6-9 сентября 2004 г. г. Петрозаводск) Петрозаводск, 2004. С. 116-117.

3. Реунова Ю.А., Айздайчер H.A. Влияние селена на динамику численности морской диатомовой водоросли Phaeodactylum tricornutumlI Тезисы докладов VII Региональной конференции по актуальным проблемам экологии, морской биологии и биотехнологии студентов, аспирантов, молодых преподавателей и

сотрудников вузов и научных организаций Дальнего Востока России (18-20 ноября 2004 г. г. Владивосток) Владивосток: Изд-во Дальневосточного ун-та. 2004. С. 98100.

4. Реунова Ю.А., Айздайчер H.A., Христофорова Н.К. Морфо-функциональные характеристики морской микроводоросли Dunaliella salina при хроническом воздействии селена // Матер. II Всероссийской научн. конф. "Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды"( 9-11 октября г. Челябинск 2006) г. Челябинск, 2006. С. 144-147.

5. Реунова Ю.А., Айздайчер H.A., Христофорова Н.К. Динамика численности и изменение содержания хлорофилла а у микроводоросли Dunaliella salina (Chlorophyta) при хроническом воздействии селена // "Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем". Материалы Междунар. научн. конф. (9-12 октября 2006 г. Ростов-на-Дону) г. Ростов-на-Дону, 2006. С. 349-351.

6. Реунова Ю.А., Христофорова Н.К., Айздайчер H.A., Реунов A.A. Ультраструктурная оценка состояния клеточных вакуолей как метод определения пороговой концентрации при воздействии селена на микроводоросль Dunaliella salina (Chlorophyta) II "Экологические проблемы использования прибрежных морских акваторий" Материалы междунар. научно-практич. конф. (26-28 октября 2006 г. Владивосток) Владивосток, 2006. С. 165-168.

7. Реунова Ю.А. Ультраструктурное исследование клеток морской микроводоросли Dunaliella salina (Chlorophyta) при воздействии селена // Доклады Московского общ. испытателей природы, Т. 39: Биотехнология - охране окружающей среды (21-23 ноября 2006 г. Москва, МГУ им. В.М. Ломоносова) Москва, 2006. С. 246-247.

8. Реунова Ю.А., Айздайчер H.A. Dunaliella salina (Chlorophyta) как тест-объект для оценки загрязнения морской среды селеном II Сборник научных статей "Актуальные проблемы гидроэкологии". Казань: Отечество, 2006. С.234-241.

РЕУНОВА Юлия Александровна

ВЛИЯНИЕ СЕЛЕНА НА МОРФО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОРСКОЙ ОДНОКЛЕТОЧНОЙ ВОДОРОСЛИ DUNALIELLA SALINA (CHLOROPHYTA)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Зак. № 55п. Формат 60x84 '/16. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100 экз. Подписано в печать 28.02. 2007 г. Печать офсетная с оригинала заказчика

Отпечатано в типографии ОАО «Дальприбор» 690105, г. Владивосток, ул. Бородинская, 46/50, тел.: 32-70-49

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Реунова, Юлия Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Селен в окружающей среде.

1.2. Биологическая роль селена.

1.3. Токсичность селена.

1.4. Последствия дефицита селена.

1.5. Селеновые провинции.

1.6. Особенности ассимиляции и внутриклеточного метаболизма

Se у микроводорослей.

1.7. Влияние селена микроводоросли.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1. Краткая характеристика объекта исследования.

2.2. Условия культивирования рабочей коллекции водорослей.

2.3. Метод определения тестовых концентраций.

2.4. Условия проведения экспериментов.

2.5. Метод количественного учета численности популяции микроводорослей.

2.6. Метод спектрофотометрического определения хлорофилла а.

2.7. Электронно-микроскопическое исследование.

2.8. Морфометрия.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ.

3.1. Морфо-функциональные характеристики микроводоросли D. salina в контроле.

Динамика численности.

Изменение содержания хлорофилла а.

Ультраструктура клеток.

Морфометрическое исследование.

3.2. Определение типов концентраций путем количественного учета численности клеток!), salina.

3.3. Исследование D. salina из тестовых концентраций методом спектрофотометрического определения хлорофилла а.

0.01 мг Se/л.

0.5 мг Se/л.

1 MrSe/л.

5 мг Se/л.

10 мг Se/л.

3.4. Исследование D. salina из тестовых концентраций методом ультраструктурного анализа.

0.01 мг Se/л.

0.5 мг Se/л.

1 мг Se/л.

5 мг Se/л.

10 мг Se/л.

3.5. Количественная оценка ультраструктурных изменений у D. salina из тестовых концентраций.

0.01 мг Se/л.

0.5 мг Se/л.

1 мг Se/л.

5 мг Se/л.

10 мг Se/л.

3.6. Последствия хронического действия селена после пересева

D. salina в чистую среду.

3.6.1. Морфо-функциональные характеристики микроводоросли D. salina в контроле.

Рост численности.

Изменение содержания хлорофилла а.

Ультраструктура клеток.

Морфометрическое исследование.

3.6.2 Количественный учет численности клеток D. salina в тестовых концентрациях.

0.01 мг Se/л.

0.5 мг Se/л.

1 мг Se/л.

5 мг Se/л.

10 мг Se/л.

3.6.3 Спектрофотометрическое определение хлорофилла а в клетках D. salina из тестовых концентраций.

0.01 мг Se/л.

0.5 мг Se/л.

1 мг Se/л.

5 мг Se/л.

10 мг Se/л.

3.6.4 Ультраструктурный анализ клеток D. salina из тестовых концентраций.

0.01 мг Se/л.

0.5 мг Se/л.

1 мг Se/л.

5 мг Se/л.

10 мг Se/л

3.6.5 Количественная оценка ультраструктурных изменений у D. salina из тестовых концентраций.

0.01 мг Se/л.

0.5 мг Se/л.

1 мг Se/л.

5 мг Se/л.

10 мг Se/л.

4. ОБСУЖДЕНИЕ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние селена на морфо-функциональные характеристики морской одноклеточной водоросли Dunaliella salina (Chlorophyta)"

В Мировом океане содержание селена колеблется в границах предельно допустимой концентрации (ПДК) - 0.001 мг/л и ниже (Kai et al., 1993). Однако количество этого элемента может превышать ПДК в верхних горизонтах морских и океанических вод. Например, в районах апвеллингов вследствие поднятия глубинных вод поверхностные слои обогащаются селеном (Cutter, Cutter, 1995; Boisson, Romeo, 1996). Кроме того, содержание селена в водных экосистемах увеличивается в результате деятельности человека. Источниками поступления высоких концентраций селена в поверхностные слои вод Мирового океана и особенно в эстуарии и прибрежные воды являются сбросы горно-перерабатывающей, металлургической, химической и электронной отраслей промышленности, а также канализационные стоки и сельскохозяйственные дренажные воды (Burau, 1985; Maher, 1985; Wong, Oliveira, 1991; Abdel-Moati, 1998). Например, в озерах Финляндии концентрация селена варьирует от 0.0027 мг/л и ниже, что в несколько раз превышает ПДК (Alfthan et al., 1995). Токсичные дозы селена 100 мг/л были обнаружены в водохранилище Кестерсон (Калифорния, США) в результате поступления загрязненных селеном сельскохозяйственных дренажных вод (Ohlendorf et al., 1986; Saiki et al., 1987; Hoffman, 2002). В российских морях также отмечены районы с повышенным количеством этого элемента в донных отложениях. Например, в устьевом районе р. Туманной, впадающей в юго-западную часть зал. Петра Великого (Японское море), концентрация селена в 9 раз превысила его фоновый уровень, а в б. Западной зал. Петра Великого наблюдалось превышение фонового уровня в 12.7 раза (Ковековдова и др., 2000; Иваненко, 2002). Таким образом, селен является одним из экологически агрессивных факторов, оказывающих существенное влияние на окружающую среду.

С другой стороны многочисленные исследования показывают, что с фармакологической точки зрения селен - универсальная защита от множества биологических и небиологических факторов, включая определенные вирусы, токсичные тяжелые металлы, озон, ионизирующее излучение, микотоксины, промышленные канцерогены (Голубкина и др., 1998; Давыдова, 1999). Как показали клинические испытания, селен способен действовать как антираковый и антимутагенный агент (Shamber, 1983; Bronzetti, Croce, 1993). Имеются также свидетельства того, что селен смягчает действие токсикантов на человека и водные организмы (Robberecht, Grieken, 1982; Rudd et al., 1983; Rudd, Turner, 1983; Klaverkamp et al., 1983).

Резюмируя сказанное выше, можно подчеркнуть, что селен является элементом, обладающим как отрицательным, так и положительным потенциалом влияния на экосистемы, характер которого, видимо, зависит от концентрации элемента. Очевидно, что является актуальным исследование последствий влияния различных концентраций селена на биологические объекты.

Микроводоросли являются важнейшим средством биотрансформации селена в водных экосистемах (Besser et al., 1993; Bowie et al., 1996; Dobbs et al., 1996; Riedel et al., 1996). Однако остается невыясненным при каких концентрациях селена появляются первые ультраструктурные изменения в клетке, какие типы повреждений возникают при этом и какие концентрации селена приводят к тотальной клеточной деструкции. Таким образом, исследования взаимодействия фитопланктона с этим элементом являются актуальными как с экологической, так и цитологической точек зрения.

Цель работы состояла в исследовании хронического влияния различных концентраций селена на морфо-функциональные характеристики морской микроводоросли Dunaliella salina (Chlorophyta).

Для достижения поставленной цели предполагалось решить следующие задачи:

1. Исследовать рост численности, содержание хлорофилла а и ультраструктуру клеток D. salina в контроле;

3. Исследовать влияние тестовых концентраций на ультраструктуру клеток D. salina.

4. Провести оценку выживаемости D. salina путем пересева культур из тестовых концентраций в чистую среду.

Научная новизна. Впервые на ультраструктурном уровне выявлены особенности строения вакуолярной системы D. salina. Абсолютно новыми являются данные о функциональной двоякости данной системы, которая может быть как экскреторной, так и деструктивной. Показано, что на основе переориентации вакуолярной системы от экскреции к деструкции может быть установлена пороговая концентрация микроэлемента.

Защищаемое положение. Ультраструктурная оценка вакуолярной системы микроводоросли Dunaliella salina является методом наиболее точного определения пороговой концентрации селена, позволяющим обнаружить изменения в функционировании клетки раньше, чем это можно сделать методами учета численности клеток и определения содержания хлорофилла а.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на ежегодной научной конференции Института биологии моря им. А.В. Жирмунского ДВО РАН (2000); на VII Региональной конференции по актуальным проблемам экологии, морской биологии и биотехнологии (Владивосток, 2004); на Международной научно-практической конференции

Экологические проблемы использования прибрежных морских акваторий" (Владивосток, 2006); на научных семинарах ИБМ ДВО РАН (2000, 2006) и кафедре общей экологии АЭМББТ ДВГУ (2006).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своим научным руководителям: д.б.н., проф. Н.К. Христофоровой и д.б.н. А.А. Реунову за огромную помощь на всех этапах планирования и выполнения работы. Особую признательность автор выражает к.б.н., доценту Н.А. Айздайчер за практическую помощь в освоении методик и участие в обсуждении результатов исследования, к.б.н., ст.н.с. Э.И. Хасиной за консультации на первых этапах работы, к.б.н., ст.н.с. М.А. Ващенко, сотрудникам Лаборатории физиологии водных растений ИБМ ДВО РАН за предоставленную возможность проведения спектрофотометрического исследования. Автор также благодарит за моральную поддержку сотрудников Лаборатории физиологии ИБМ ДВО РАН.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Экология", Реунова, Юлия Александровна

ВЫВОДЫ

4. При концентрациях селена 5 и 10 мг/л происходит резкое снижение численности популяции микроводоросли и уменьшается содержание хлорофилла а. Количество экскреторных вакуолей сокращается и к концу эксперимента данный тип органелл отсутствует. Наблюдается большое число деструктивных вакуолей, осуществляющих клеточный аутолиз.

Тем не менее, устойчивость роста численности популяции из концентрации 1 мг/л подтверждает, что данная концентрация является не летальной, а пороговой.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Реунова, Юлия Александровна, Владивосток

1. Артюхова В.И., Дмитриева А.Г., Филенко О.Ф., Чжао Ицзюнь Последствие действия бихромата калия на культуру водоросли Scenedesmus quadricauda (Тиф.) Breb. При изменениях токсической нагрузки // Изв. РАН. Сер. биол. 1997. № 4. С. 440-445.

2. Баулина О.И., Корженевская Т.Г., Гусев М.В. Электронно-микроскопическое изучение темновой и фотоокислительной деградации синезеленой водоросли Anabaena variabilis II Микробиология. 1977. Т. 46, № 1.С. 128.

3. Бериша А., Бузников Г.А., Мальченко JI.A., Ракич Л. Действие солей тяжелых металлов на развитие зародышей морских ежей и на синтез белков клетками мышиных перевивных опухолей // Онтогенез. 1983. Т. 14, № 2. С. 173-179.

4. Беспамятнов Г.П., Коротов Ю.А. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде: Справочник. Л.: Химия, 1985. 528 с.

5. Божков А.И., Могилянская С.М. Адаптация Dunaliella viridis Teod. К различным концентрациям сернокслой меди. Роль системы экскреции ионов меди в среду // Альгология. 1996. Т. 6, № 2. С. 122-132.

6. Ващенко М.А. Авторадиографическое исследование влияния водорастворимых углеводородов легкого дизельного топлива на синтез РНК и белка в овоцитах морского ежа Strongylocentrotus intermedins II Биол. моря. 1983. № 1.С. 47-51.

7. Ващенко М.А. Загрязнение залива Петра Великого Японского моря и его биологические последствия // Биол. моря. 2000. Т. 26, № 3. С. 149-159.

8. Ващенко и др., Жадан П.М., Евтушенко З.С. Изменение биосинтеза белка и активности ферментов в гонадах и потомстве морских ежей, содержавшихся в среде с углеводородами // Биол. моря. 1990. № 4. С. 40-44.

9. Вендт В.П., Кузнецов В.И., Дрокова И.Г., Масюк Н.П., Гелескул Ю.Ф., Гусев М.Г. Способ получения концентрата каротина. Авт. свид. № 173885, кл. 30h, 220, Бюлл. № 16,1965.

10. Вода. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла а И Гос. стандарт СССР. Гос. ком. СССР по охране природы. М.: Изд. стандартов. 1990. 15 с.

11. Гнездилова С.М., Щепин Ю.В. Гистологические и биохимические изменения в гонаде морского ежа Strongylocentrotus intermedins при действии кадмия // Биол. моря. 1983. № 6. С. 44-49.

12. Голубкина Н.А., Гмошинский И.В., Зорин С.Н., и др. Влияние биологически активной добавки автолизата обогащенных селеном пекарских дрожжей на состояние кишечного барьера у крыс при анафликсии // Вопр. Питания. 1998. № 3. С. 18-22.

13. Елизарова В.П. Хлорофилл как показатель биомассы фитопланктона // Изучение первичной продукции планктона внутренних водоемов. СПб. Гидрометеоиздат, 1993. С. 158-166.

14. Ермаков В.В., Ковальский В.В. Геохимическая экология организмов при высоких уровнях селена в окружающей среде // Труды Биогеохимической лаборатории. М.: Наука, 1968а. Т. 112. С. 204-208.

15. Ермаков В.В., Ковальский В.В. Биологическое значение селена. Селеновые эндемики // Успех. Совр. Биол. 19686. Т. 65. Вып. 2. С. 267-284.

16. Ермаков В.В., Ковальский В.В. Биологическое значение селена. М.: Наука, 1974. 300 с.

17. Ермаков В.В. Геохимическая экология как следствие системного изучения биосферы // Проблемы биогеохимии и химической экологии. Тр. Биогеохим. Лаб. Т. 23. М.: Наука, 1999. С. 152-183.

18. Ермаков В.В. Биогеохимическая эволюция таксонов биосферы в условиях техногенеза // Техногенез и биогеохимическая эволюция таксонов биосферы. Тр. Биогеохим. Лаб., Т. 24. М.: Наука, 2003. С. 5-22.

19. Ермаков В.В. Биогеохимия селена и его значение в профилактике эндемических заболеваний человека // Вестн. отдел. Наук о Земле РАН. Электронный научно-информационный журнал. 2004. Т. 22, № 1. С. 1-17.

20. Заходнова Т.А. Содержание хлорофилла а в литорали мезотрофного озера // Гидробиол. ж. 1989. Т. 25, № 2. С. 24-30.

21. Золотова Т.В., Давыдова А.П. Клинико-иммунологическое применение "Биоселена" в лечении хронических аденоидитов у детей с вторичным иммунодефицитом // Рос. Ринол. 1999. № 1. С. 80.

22. Иваненко Н.В. Химико-экологическая оценка прибрежных акваторий северо-западной части Японского моря по содержанию селена и мышьяка в компонентах экосистем / Автореф. канд. дисс. Владивосток: 2002. 25 с.

23. Изместьева Л.Р., Кожова О.М., Усенко Н.Б. Динамика хлорофилла а в сейстоне иркутского водохранилища // Гидробиол. ж. 1990. Т. 26. № 1. С. 714.

24. Кабанова Ю.Г. О культивировании в лабораторных условиях морских планктонных диатомовых и перидиниевых водорослей // Тр. ИО АН СССР. 1961. Т. 47. С. 203-216.

25. Ковальский В.В., Ермаков В.В., Летунова С.В. Геохимическая экология микроорганизмов в условиях различного содержания селена в почвах // Микробиология. 1968. Т. 37. С. 122-125.

26. Кордюм В.А. Перспективы массового выращивания водорослей в целях получения кормовой биомассы. / В кн.: Управляемый биосинтез. М.: Наука. 1966.

27. Курейшевич А.В., Сиренко Л.А., Медведь В.А. Многолетняя динамика содержания хлорофилла а и особенности развития фитопланктона в Днепродзержинском водохранилище // Гидробиол. ж. 1999. Т. 35. № 2. С. 4962.

28. Ладыгин В.Г., Ширшикова Г.Н., Семенова Г.А., Креславский В.Д. Ультраструктура хлоропластов и рост клеток Chlamydomonas reinhardtii при действии холинхлорида// Биофизика. 2001. Т. 46, № 2. С. 256-264.

29. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа. 1973. 343 с.

30. Ланская Л.А. Культивирование водорослей // Экологическая физиология морских планктонных водорослей. Киев: Наукова думка. 1971. С. 9-24.

31. Левагина Н.М., Степанова В.А., Колотухина Н.К., Щепин Ю.В. Влияние дизельного топлива (1 мг/л) на метаболизм свободных аминокислот развивающейся икры тихоокеанской сельди // Тез. докл. 14-го Тихоокеанского научного конгресса, Владивосток. 1979. С. 92.

32. Ленинджер А. Биохимия. М.: Мир. 1974. 958 с.

33. Липницкая Г.П., Паршикова Т.В. Изменения в прочности связи хлорофилл-белково-липидного комплекса водорослей под влиянием поверхностно-активных веществ//Гидробиол. ж. 1992. Т. 28, № 6. С. 60-67.

34. Масюк Н.П. Морфология, систематика, экология, географическое распространение рода Dunaliella Teod. Киев: Наукова думка. 1973. 244 с.

35. Минюк Г.С., Дробецкая И.В. Влияние селена на жизнедеятельность морских и пресноводных микроводорослей (обзор) // Экол. моря. 2000. Вып. 54. С. 26-37.

36. Минюк Г.С., Тренкеншу Р.П., Алисиевич А.В., Дробецкая И.В. Влияние селена на рост микроводоросли Spirulina Platensis (Nords.) в накопительной и квазенепрерывной культурах // Экол. моря. 2000. Вып. 54. С. 42-49.

37. Назаренко И.И., Ермаков А.Н. Аналитическая химия селена и теллура.-М.: Наука, 1971.251с.

38. Печенникова Е.В., Вашкова В.В., Можаев Е.А. О биологической значении микроэлементов // Гигиена и санитария. 1997. № 4. С. 41-43.

39. Подколзин А.А., Гуревич К.Г. Действие биологически активных веществ в малых дозах. М.: Изд-во КМК. 2002.170 с.

40. Попова А.Ф., Паршикова Т.В., Кемп Р. Влияние катамина на структурно-функциональные характеристики клеток Chlamydomonas reinhardtii Dang. // Альгология. 2004. Т. 14, № 1. С. 229-239.

41. Реунова Ю.А., Айздайчер Н.А. Влияние детергента на содержание хлорофилла а и динамику численности у микроводоросли Chroomonas salina (Wils.) Butch. (Cryptophyta)//Альгология. 2004. Т. 14, № 1. С. 32-38.

42. Саут Р., Уиттик А. Основы альгологии. М.: Мир. 1990. 595 с.

43. Седова Т.В. Основы цитологии водорослей. Д.: Наука. 1977. 172 с.

44. Селен. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Женева: ВОЗ. 1989.

45. Селях И.О., Минеева JI.A., Гусев М.В. Особенности ультраструктуры клеток Cyanidium caldarium на разных стадиях роста периодической культуры Изв. РАН. Сер. биол. 1984. № 1. С. 74-81.

46. Силаева A.M. Структура хлоропластов и факторы среды. Киев: Наукова Думка. 1978. 204 с.

47. Симм Х.А. Проблемы антропогенного эвтрофирования водоемов Сов. Союза // Проблемы качества природных вод. Черниголовка. 1981. С. 96-103.

48. Сиренко JI.A. Информационное значение хлорофильного показателя // Гидробиол. ж. 1988. Т. 24, № 4. С. 49-53.

49. Строганов Н.С. и др. Водоросли и макрофиты как объекты для биотестирования. Волгоград. 1983. С. 153-158.

50. Струппуль Н.Э., Лукьянова О.Н., Приходбко Ю.В. Селен как важный микронутриент в питании человека XXI века // Вестн. ДВГАЭУ. 2001. № 2. С. 80-90.

51. Сучков Б.П., Касан И.М., Гулгазенко А.И. Кариес у жителей Черновицкой областиб взаимосвязь с содержанием селена в зубах // Стоматология. 1973. Т. 52. С. 21-25.

52. Ткаченко Ф.П., Коваль В.Т. Содержание фотосинтетических пигментов и накопление биомассы у кладофор северо-западной части черного моря // Гидробиол. ж. 1983. Т. 19, № 6. С. 53-57.

53. Тутельян В.А., Княжев В.А., Хотимченко С.А., Голубкина Н.А., Кушлинский Н.Е., Соколов Я.А. Селен в организме человека. Метаболизм. Антиоксидантные свойства. Роль в канцерогенезе. М.: Издат-во РАМН. 2002. 221 с.

54. Феник С.И., Трофимяк Т.Б., Блюм Я.Б. Механизмы формирования устойчивости растений к тяжелым металлам // Успехи Соврем. Биол. 1995. Т. 115, Вып. 3. С. 261-275.

55. Хомяков Т.В., Догадина Т.В., Комаристая В.П. Действие сублетальных доз ионов меди на культуру Dunaliella viridis Teod (Chlorophyta) II Альгология. 1994. Т. 4. № 4. С. 30-36.

56. Чербаджи И.И. Определение фотосинтетических пигментов // Методы химического анализа в гидробиологических исследованиях. АН СССР ДВНЦ. Институт биол. моря. Владивосток: Дальнаука. 1979.131 с.

57. Шаховская А.К., Гмошинский И.В., Васильев А.В. и др. О применении органической формы селена в питании гастроэнтерологических больных // Экология моря. Севастополь, 2000. Т. 54. С. 83-86.

58. Щеглов В.В., Гигорай Г.В. Влияние дизельного топлива на синтез белка и РНК у эмбрионов морского ежа // Биология шельфовых зон Мирового океана. Тез. докл. 2-й Всесоюзной конф. По морской биологии. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1982. Ч. 3. С. 155-156.

59. Djujic I.S., Josanov-Stankov O.N., Milovac М. Преимущества использования пшеницы при природном обогащении ее селеном // Сибирский экологический журнал. 2001. Т. 8. No. 2. С. 153-166.

60. Abdel-Hamid M.I., Skulberg О.М. Effect of selenium on the growth of some selected green and blue-green algae // Lakes Reserv.: Res. Manage. 1995. Vol. 1. No. 3. P. 205-211.

61. Abdel-Moati M.A.R. Speciation of selenium in a Nile Delta Lagoon and SE Mediterranean Sea mixing zone //.Estuar. Coast. Shelf Sci. 1998. Vol. 46, No. 5. P. 621-628.

62. Ahlgren G., Forsberg C. Effects of selenium on fatty acid content in the green alga Scenedesmus quadricauda II Meet. Phycol. Soc. America, Ames, IA (USA), 1-5 Aug 1993. J.Phycol. 1993. Vol. 29, No. 3. suppl. P. 20.

63. Alfthan G. The effects of selenium fertilization on glutathione peroxidase and selenoprotein P in Finland // Proc. 7th Nordic Symp. On trace elements in human health and disease. Espoo. 1999. P. 39.

64. Alfthan G., Wang D., Aro A. Et al. The geochemistry of selenium in groundwaters in Finland // Sci. Total Environ. 1995. Vol. 162, No. 2-3. P. 93-103.

65. Ansell A.D., Raymont J.E., Lander K.F., Crowley E., Shachley P. Studies on the mass culture Phaeodactylum. II The growth of Phaeodactylum and other species in outdoor thanks // Limnol. And Oceanogr. 1963. Vol. 8, No 2. P. 184206.

66. Assa Y. et al. The effect of alfalfa saponins on the growth and lysis of

67. Physarum polycephalum // Arch. Microbiol. 1975. Vol. 103, No 1. P. 77-83.

68. Bayne B.L. Some effects of stress in the adult on the larval development of Mytilus edulis //Nature. 1972. Vol. 237. No. 53-56. P. 459.

69. Bender J., Lee R.F., Phillips P. Uptake and transformation of metals and metalloids by microbial mats and their use in bioremediation // J. Ind. Microbiol. 1995. Vol. 14, No. 2. P. 113-118.

70. Bennett B.G. Exposure of man to environmental selenium: An exposure commitment assessment. Sci. Total Environ. 1983.Vol. 31. P. 117-127.

71. Besser J.M., Ganfield T.J., La-Point T.W. Bioaccumulation of organic and inorganic selenium in a laboratory food chain // Environ. Toxicol. Chem. 1993. Vol. 12, No. l.P. 57-72.

72. Board on Agriculture, Committee on Animal Nutrition, National Research Council. Selenium in nutrition. Washington, National Academy of Sciences. 1983.

73. Boisson F., Romeo M. Selenium in plankton from the northwestern Mediterranean Sea // Water Res. 1996. Vol. 3, No.l 1. P.2593-2600.

74. Boisson F., Romeo M., Gnassia-Barelli M. Effect of selenium on marine algae // Map Tech. Rep. Ser. 1994. Vol. 79. P. 13-31.

75. Bottino N.R., Banks C.H., Irgolic K.J. et al. Selenium-containing amino acids and proteins in marine algae // Phytochemistry. 1984. Vol. 23, No. 11. P. 2445-2452.

76. Bowen W.H. The effects of selenium and vanadium on caries activity in monkeys (M virus) II J. Irish Dent. Assos. 1972. Vol. 18. P. 83-86.

77. Bowie G.L., Sanders J.G., Riedel G.F. et al. Assessing selenium cycling and accumulation in aquatic ecosystems // Water, Air Soil pollution. 1996. Vol. 90, No. 1-2. P. 93-104.

78. Bronzetti G., С. della Croce. Selenium: Its important roles in life and contrasting aspects. J. Environ. Pathol. Toxicol. Oncol. 1993. Vol. 12. P. 59-71.

79. Burau R.G. Environmental chemistry of selenium // Calif. Agric. 1985. Vol. 39, No. 7-8. P. 16-18.

80. Canton S.P, Van-Derver W.D. Selenium toxity to aquatic life: An argument for sediment-based water quality criteria // Environ. Toxicol. Chem. 1997. Vol. 16, No. 6. P. 1255-1259.

81. Chen X., Yang G., Chen J., et al. Studies on the relations of selenium and Keshan disease // Biol. Trace Elem. Res. 1980. Vol. 2. P. 91-107.

82. Commins L.M., Kimura E.T. Safety evaluation of selenium sulfide antidandruff shampoos //Toxicol. Appl. Pharmacol. 1971. Vol. 20. P. 89-92.

83. Conceptual model for selenium. Newport Bay watershed. Interim report. May 15. 2006 // Nitrogen and selenium management program (NSMP) working group. 2006. P. 1-52.

84. Cutter G.A., Cutter L.S. Behavior of dissolved antimony, arsenic, and selenium in the Atlantic Ocean // Mar. Chem. 1995. Vol. 49, No. 4. P. 295-306.

85. Davis H. C., Guillard R.R. Relativ value of ten genera of microorganisms as foods for oyster and clam larvae. Fish. Bull. U.S., 1958, Vol. 58. P. 137-149.

86. Davis, E.A., Maier, K.J., Knight, A.W. The biological consequences of selenium in aquatic ecosystems // Calif. Agric. 1988. Vol. 42, No. 1. P. 18-20.

87. Department of Health. Dietary reference values for energy and nutrients for the United Kingdom. Report on Health and Social Subjects. No. 41-HNSO. L., 1991.

88. Dobbs M.G., Cherry D.S., Cairns J. Jr. Toxicity and bioaccumulation of selenium to a three-trophic level food chain // Environ. Toxicol. Chem. 1996. Vol. 15, No. 3. P. 340-347.

89. Doucette G.J., Price N.M., Harrison P.G. Effect of selenium deficiency on the coastal marine diatom and ultrustructure of the coastal marine diatom Thalassiosira pseudonana (Bacillariophyceae) // J. Phycol. 1987. Vol. 23. P. 917.

90. Fatoki O.S. Biomethylation in the natural environment. A review // S. Afr. J. Sci. 1997. Vol. 93. No. 8. P. 366-368.

91. Fleming C.R., McCull J.T., O'Brien J.F. Selenium status in patients receiving home parenteral nutrition // J. Parenter. Enter. Nutr. 1986. Vol. 8. P. 258262.

92. Franke K.W., Potter W.R. A new toxicant occurring naturally in certain samples of plant foodstuffs. IX. Toxic effects of orally ingested selenium // J. Nutr. 1936. Vol. 10. P. 213.

93. Fretter V., Montgomery M.C. The treatment of food by prosobranch velligers. J. Mar. boil. Ass., 1968. Vol. 48. P. 127-131.

94. Gennity J.M., Bottino N.R., Zingaro R.A. et al. The binding of selenium to the lipids of two unicellular marine algae // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1984. Vol. 118, No. 1. P. 176-182.

95. Gladyshev V.N., Hatfield D.L. Selenocysteine-containing proteins in mammals // J. Biomed. Sci. 1999. Vol. 6, No. 3. P. 151-160.

96. Gotsis 0. Combined effects selenium/mercury and selenium/copper on the cell population of the algae Dunaliella minuta // Mar. biol. 1982. 71. P. 217-222.

97. Gruenwald P. Malformations caused by necrosis in the embrio. Illustrated the effect of selenium compounds on chick embrios // Am. J. Pathol. 1959. Vol. 34. P. 77-80.

98. Guillard R.R.L., Ryther J.H. Studies of marine planktonic diatoms. I. Cyclotella nana Hustedt, and Detonula confervacea (Cleve) Gran // Can. J.

99. Microbiol. 1962. Vol. 8. P. 229-239.

100. Gutenmann W.H., Bache C.A., Youngs W.D., Lisk D.J. Selenium in fly ash. Science. 1976.Vol. 191. P. 966.

101. Hadjimarkos D.M., Bonhorst C.W. The trace element selenium and influence on dental caries susceptibility // J. Pediatr. 1958. Vol. 52. P. 274-276.

102. Harrison P.G., Yu P.W., Thompson P.F., Price N.M., Phillips Survey of selenium requirements in marine phytoplankton //Mar. Ecol. 1988. Vol. 47. P. 8996.

103. Helzsouer K., Jackobs R., Morris S. Acute selenium intoxication in the United States //Fed. Proc. 1985. Vol. 44. P. 1670-1674.

104. Hodson P.V., Hilton J.W. The nutritional requirements and toxicity to fish of dietary and waterborne selenium // Ecol. Bull. 1983. Vol. 35. P. 335.

105. Hoffman D.J. Role of selenium toxicity and oxidative stress in aquatic birds // Aquatic Toxicol. 2002. Vol. 57. P. 11-26.

106. Holmberg R.E., Ferm V.H. Interrelationships of selenium, cadmium and arsenic in mammalian teratogenesis // Arch. Environ. Health. 1969. Vol. 18. P. 873-875.

107. Hoshaw R.W., Maluf L.Y. Ultrastructure of the green flagellate Dunaliella tertiolecta (Chlorophyceae, Volvocales) with comparative notes on three other species. Phycologia. 1981. Vol. 20. P. 199-206.

108. Jacobs M., Forst C. Toxicological effects of sodium selenite in Sprague-Dawley rats // J. Toxicol. Environ. Health. 1981. Vol. 8. P. 575-579.

109. Jaffe W.G., Mondragon C. Effect of ingestion of organic selenium in adapted and non-adapted rats // Br. J. Nutr. 1975. Vol. 33. P. 387.

110. Jeffrey S.W., Humphrey G.F. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a, b, C\ and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton // Biochem. Physiol. Pflanzen (BPP). 1975. Bd. 167. P. 191-194.

111. Kabata-Pendias A. Geochemistry of selenium // J. of Environmental Pathology, Toxicology and Oncology. 1998. Vol. 17. No. 3-4. P. 137-177.

112. Kalouskova J., Korunova V., Zouucbova Z. et al. Factors influencing selenium metabolism and toxicity // Spurenelement symposium. Leipzig, Jena, 1983. P. 254-257.

113. Kien C.L., Ganther H.E. Manifestation of chronic selenium deficiency in a child receiving total parenteral nutrition // Ibid. 1983. Vol. 37. P. 319-328.

114. Kiffney P., Knight A. The toxicity and bioaccumulation of selenate, selenite and seleno-L-methionine in the cyanobacterium Anabaena flos-aquae II. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1990. Vol. 19, No. 4. P. 488 494.

115. Klaverkamp, J.F., D.A. Hodgins and A. Lutz. 1983. Selenite toxicity and mercury-selenium interactions in juvenile fish. Arch. Environ. Contain. Toxicol. Vol. 12. No. 405-413.

116. Maher W.A. Selenium in macroalgae // Bot. Mar. 1985. Vol. 28, No. 7. P. 269-273.

117. Malchow D.E., Knight A.W., Maier K.J. Bioaccumulation and toxicity of selenium in Chironomus decorus larvae fed a diet of seleniferous Selenastrum capricornutum // Arch.-Environ. Contam. Toxicol. 1995. Vol. 29, No. 1. P. 104 -109.

118. Measures C.I., Burton J. The vertical distribution and oxidation states of dissolved selenium in the northeast Atlantic Ocean and their relationship to biological processes. Earth Planet. Sci. Lett. 1980. Vol. 46, No. 3. P. 385 396.

119. McCoy K.E.M., Weswing P.H. Some selenium responses in the rat not related to vitamin E // J. Nutr. 1969. Vol. 97. P. 383-389.

120. Mertz W. Use and misuse of balance studies // J. Nutr. 1987. Vol. 117. P. 1811-1813.

121. Meyer R.W., Maban D.C., Moxon A.L. Value of dietary selenium and vitamin E for weanling swine as measured by performance and tissue selenium and glutathione peroxidase activities // J. Anim. Sci. 1981. Vol. 52. P. 302-311.

122. Miyachi S. Diversity of microalgae and their possible application // Environmental impacts of aquatic-biotechnology. Paris-France: OECD. 1995. P. 28-31.

123. Mo D.X. Pathology and selenium deficiency in Kaschin-Beck disease // Selenium in biology and medicine // Eds. G.F. Combs et al. N.Y.: A VI. 1986. Pt. B. P. 924-933.

124. Moede AR., Greene W., Spenser D.F. Effect of selenium on the grows and phosphorus uptake of Scenedesmus dimorfus and Anabena cylindrica II Environ. Exp. Bot. 1980. Vol. 20. P. 207 212.

125. Moxon A.L., Rbian M.A. Selenium poisoning // Physiol. Rev. 1943. Vol. 23. P. 305.

126. Nakaguchi Y., Hiraki K. Selenium (IV), selenium (VI) and organic selenium in Lake Biwa, the Yodo River and Osaka Bay// Geochem.J. 1994. Vol. 28, No. 6. P. 347-374.

127. National Research Council recommended dietary allowances. 9th ed. National Academy Press. 1980. 310 p.

128. Nishikawa K., Yamakoshi Y., Uemura I., Tominaga N. Ultrastructural changes in Chlamydomonas acidophila (Chlorophyta) induced by heavy metals and polyphosphate metabolism // FEMS Microbiol. Ecol. 2003. V. 44, no 2. P. 253-259.

129. Ohlendorff H.M., Hoffman D.J., Saiki M.K., Aldrich T.W. Embryonic mortality and abnormalities of aquatic birds: apparent impacts by selenium from irrigation drainwater// Sci. Total Environ. 1986. Vol. 52. P. 49-63.

130. Olson R., Schwarz K., Horwitt M. et al. Nutrition symposium: interrelationships among vitamin E, coenzyme Q and selenium // Fedn. Proc.fedn Am. Socs exp. Biol. 1965. Vol.24. P. 55-92.

131. Oremland R.S., Steinberg N.A., Presser T.S. et al. In situ bacterial selenate reduction in the agricultural drainage systems of western Nevada. // Environ. Microbiol. 1991.Vol. 57, No. 2. P. 615-617.

132. Oremland R.S., Zehr J.P. Formation of methane and carbon dioxide from dimethylselenide in anoxic sediments and by a methanogenic bacterium // Appl. Environ. Microbiol. 1986. Vol. 52, No. 5. P. 1031-1036.

133. Ostadalova I., Babicky A. Delimination of the period of sensitivity to the cataractogenic action of selenite in rats // Physiol. Bohemoslov. 1983. Vol. 32. P. 324-327.

134. Oyamada N., Takahashi G., Ishizaki M. Methylation of inorganic selenium compounds by freshwater green algae, Ankistrodesums sp., Chlorella vulgaris and Selenastrum sp. II Eisei Kagaku. 1991. Vol. 37, No. 2. P. 83-88.

135. Palmer I.S., Arnold R.L., Carlson C.W. Toxicity of various selenium derivatives to chick embryos // Poultry Sci. 1973. Vol. 52. P. 1841-1844.

136. Parizek J., Kalouskava J., Benes J., Pavlik L. Interaction of selenium-mercury and selenium-selenium compounds // Ann. N.Y. Acad. Sci. 1980. Vol. 155. P. 347-349.

137. Patrick R. Effects of trace metals in the aquatic ecosystem // Am. Sci. 1978. Vol. 66, No. 2. P. 185-191.

138. Price N.M., Harrison P.J. Specific selenium-containing macromolecules in the marine diatom Thalassiosira pseudona II Plant Physiol. 1988.Vol. 86, No. 1. P. 192-199.

139. Price N.M., Thompson P.F., Harrison P.G. Selenium: an essential element for growth of the coastal marine diatom Thalassiosira pseudonana (Bacillariophyceae) I I J. Phycol. 1987.Vol.23. P. 1-9.

140. Raymont J.E.G., Adams M.N.E. Studies on the mass culture of Phaeodactylum II Limnol. Oceanogr. 1958. Vol. 3. No. 2. P. 119-136.

141. Reinolds E.S. The use of lead citrate at high pH as an electron opaque stain in electron microscopy // J. Cell Biology. 1976. Vol. 17. P. 208-212.

142. Riedel G.F., Sanders J.G., Gilmour C.C. Uptake, transformation, and impact of selenium in freshwater phytoplankton and bacterioplankton communities // Aquat. Microbiol. Ecol. 1996. Vol. 11, No. 1. P. 43-51.

143. Riedel G.F., Sanders J.G. The influence of pH and media composition on the uptake of inorganic selenium by Chlamydomonas reinhardtii II Environ. Toxicol. Chem. 1996. Vol. 15, No. 9. P. 1577 -1583.

144. Robberecht, H. and R. Van Grieken. 1982. Selenium in environmental waters: Determination, speciation and concentration levels. Talanta 29:823-844.

145. Rosenfeld I., Beath O.A. Selenium: geobotany, biochemistry, toxicity and nutrition. N.Y.: Acad. Press, 1964.

146. Rosetta T.N., Knight A.W. Bioaccumulation of selenate, selenite, and seleno-DL-methionine by the brine fly larvae Ephydra cinerea Jones // Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1995. Vol. 29, No. 3. P. 351-357.

147. Rotruck J.T., Pope A.L., Ganther H., Hoekstra H.G. Prevention of oxidative damage to rat erythrocytes by dietary selenium // J. of Nutrition. 1972. Vol. 102, No. 5. P.689-696.

148. Rudd J.W., M.A. Turner, A. Furutani, A.L. Swick and B.E. Townsend. 1983. The English-Wabigoon river system: I. A synthesis of recent research with a view towards mercury amelioration. Can. J. Fish. Aquat. Sci. Vol. 40. P. 22062217.

149. Rudd, J.W. and M.A. Turner. 1983. The English-Wabigoon river system: II. Suppression of mercury and selenium bioaccumulation by suspended and bottom sediments. Can. J. Fish. Aquat. Sci. Vol. 40. P. 2218-2227.

150. Sanders R.W., Gilmour C.C. Accumulation of selenium in a model freshwater microbial food web // Appl. Environ. Microbiol. 1994. Vol. 60, No. 8. P. 2677-2683.

151. Sandholm M., Oksanen H.E., Pesonen L. Uptake of selenium by aquatic organisms // Limnol. Oceanogr. 1973. Vol. 18. P. 496 499.

152. Sbearer T.R., David L.L. Role of cadmium in selenium cataract // Curr. Eye Res. 1982-1983. V. 2. P. 777-780.

153. Senborn J.R., Metcalf R.L, Yu Ching-Chien et al. Plasticzers in the environment: the fate ofdi-N-octyl-phtalate (DOP) in two model ecosystems and uptake and metabolism of DOP by aquatic organisms // Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1975.

154. Shamberger, R.J. 1983. Biochemistry of Selenium. Plenum, New York, NY,1. USA.

155. Shrift A. Sulfur selenium antagonism. I. Antimetabolite action of selenate on the growth of Clorella vulgaris. // Am. J. Bot. 1954. Vol. 41. P. 223 230.

156. Siami G., Scbulberg A.R., Neal R.A. A possible role fore the mixed-function oxidase system in the requirement for selenium in the rat // J. Nutr. 1972. Vol. 102. P. 857-862.

157. Srivastava A.K., Srivastava A.K. Review of investigations on biological effects of selenium on fish // J. Freshwat. Biol. 1994. Vol. 6, No. 4. P. 285 293.

158. Takayanagi K., Wong G.T.F. Organic and colloidal selenium in southern Chesapeake Bay and adjacent waters // Mar. Chem. 1983. Vol. 14, No. 2. P. 141 -148.

159. Terada A., Uoshida M., Seko Y et al. Active oxygen species generation and cellular damage by additives of parenteral preparations: selenium and sulfhydryl compounds //Nutrition. 1999. Vol. 15. No. 9. P. 651-655.

160. Turner, M.A. and J.W.M. Rudd. 1983. The English-Wabigoon river system. III. Selenium in lake enclosures: Its geochemistry, bioaccumulation, and ability to reduce mercury bioaccumulation. Can. J. Fish. Aquat. Sci.Vol. 40. P. 2228-2240.

161. Vandermeulen J.H., Foda A. Cycling of selenite and selenate in marine phytoplankton // Mar. Biol. 1988. Vol. 98, No. 1 . P. 115 -123.

162. Viarengo A. Moore M.N. Effects of aromatic hydrocarbons on the metabolism of digestive gland of the mussel Mytilus edulis L. // Сотр. Biochem. And Physiol. 1982. Vol. 71. C. No. 1. P. 21-25.

163. Visviki I., Rachlin J.W. Ultrastructural changes in Dunaliella minuta following acute and chronic exposure to copper and cadmium. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1992. V. 23. P. 420-425.

164. Visviki I., Rachlin J.W. Acute and chronic exposure of Dunaliella salina and Chlamydomonas bulosa to copper and cadmium. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1994. V. 26. P. 154-162.

165. Utermohl H. Zur Kervollkommung der quantitativen Phytoplankton Methodik // Mitt. Int. ver. Theor. Angew. Limnol. 1958. no. 9. P. 1-38.

166. Wallach J.D., Lan M., Yu W.H. et al. Common denominators in the etiology and pathology of visceral lesions of cystic fibrosis and Keshan disease // Biol. Trace Elem. Res. 1990. Vol. 24. P. 189-205.

167. Wang D., Alfthan G., Aro A. et al. The impact of selenium supplemented fertilization on selenium in lake ecosystems in Finland // Agric.Ecosyst.Environ. 1995 . Vol. 54, No. 1-2. P. 137 148.

168. Walne P.R. Experimental rearing of the larvae of Ostrea edulis L. in the laboratory // Fish. Invest. Lond. 1956. V. 20. P. 1-23.

169. Ward K.P., Arthur J.R., Russel G. Aggett P.J. Blood selenium content and glutathione peroxidase activity in children with cystic fibrosis, celiac disease, asthma, and epilepsy // Eur. J. Pediatr. 1984. Vol. 142. P. 21-24.

170. Wehr J.D., Brown L.M. Selenium requirement of a bloom-forming planktonic algae from softwater and acidified lakes // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1985. Vol.42. P. 1783-1788.

171. Wheeller A.E., Zingaro R.A., Irgolic K. et al. The effect of selenate, selenite, and sulfate on the growth of six unicellular marine algae // J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 1982. Vol. 57. P. 181-194.

172. Weiping X., Haishen Z., Jianan T. Biogeochemical cycles of selenium in Antarctic water//J. Environ. Sci. China. 1996. Vol. 8, No. 1. P. 1 -126.

173. Whitacer M.E., Combs G.F.Jr., Combs S.B., Parker R.S. Influence of dietary vitamin E on nutritional pancreatic atrophy in selenium-deficient chicks // Ibid. 1987. Vol. 117. P. 460-467.

174. Williams M.J., Odle R.S., Knight A.W. et al. Effect of sulfate on selenate uptake and toxicity in green alga Selenastrum capricornutum.- Frch. Environ. Contam.Toxicol. 1994. Vol. 27, No.4. P. 449-453.

175. Wrench J.J. Selenium metabolism in the marine phytoplakters Tetraselmis tetrathele and Dunaliella minuta //Mar. Biol. 1978. Vol. 49. P. 231 236.

176. Wrench, J.J., Measures C.I. Temporal variations in dissolved selenium in a coastal ecosystem //Nature, Lond. 1982. Vol. 299. P 431 433.

177. Wong D., Oliveira L. Effect of selenite and selenate on the growth and motility of seven species of marine microalgae // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1991a. Vol. 48, No. 7. P. 1193-1200.

178. Wong D., Oliveira L. Effect of selenite and selenate toxicity on the ultrastructure and physiology of three species of marine microalgae // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1991b. Vol. 48, No. 7. P. 1201-1211.

179. Yamaoka Y., Takimura 0., Fuse H. et al. Biosynthesis of glutathion and environmental factors relating to selenium accumulation by algae // Program of the First International Marine Biotechnology Conference (IMBC '89). Tokyo, 1989. P. 63.

180. Yang G., Ge K., Chen J., Chen X. Selenium-related endemic diseases and the daily selenium requirement of humans // World Rev. Nutr. Diet. 1988a. Vol. 55. P. 98-152.

181. Yang G.O., Wang S., Zhou R., Sun R. Endemic selenium intoxication of humans in China//Am. J. Clin. Nutr. 1983. Vol. 37. P. 872-875.

182. Yang Y., Ни M. Uptake and transformation of selenium by marine phytoplankton // J. Oceanogr. Taiwan Strait Taiwan Haixia. 1996. Vol. 15, No. 4. P. 319-323.

183. Yang G., Zhou L., Liu S. Human selenium requirements in China // Selenium in biology and medicine / Eds, G.F. Combs Jr. et al. Part B. Westport: AVI. 1987. P. 589-607.

184. Yuanxun Z., Moro R., Gialanella G. Toxic effects of selenium on marine fish // J. Environ. Sci.China. 1996. Vol. 8, No. 2. P. 151 -156.

185. Zhang Y., Moore J.N. Reduction potential of selenate in wetland sediment // J. Environ.Qual. 1997. Vol. 26, No. 3. P. 910 916.

186. Zhou Z.G., Liu Z.L. Effects of selenium on lipid peroxidation in Spirulina maxima // Bot. Mar. 1997. Vol. 40, No. 2. P. 107-112.

Информация о работе

Реунова, Юлия Александровна
кандидата биологических наук
Владивосток, 2007
ВАК 03.00.16

Диссертация

Влияние селена на морфо-функциональные характеристики морской одноклеточной водоросли Dunaliella salina (Chlorophyta) - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы