«Биология. Экология» 2013 3.1

Токсичные цианобактерии в озере Байкал

Авторы: О. И. Белых, А. С. Гладких, Е. Г. Сороковикова, И. В. Тихонова, С. А. Потапов
Аннотация:

Впервые в оз. Байкал в прибрежной зоне пос. Турка обнаружены цианобактерии родов Anabaena и Microcystis, содержащие гены синтеза микроцистинов. Концентрация микроцистинов в воде, по данным иммуноферментного анализа, составила 0,17±0,01 мкг/л. С помощью пиросеквенирования охарактеризован генетический и таксономический состав микробного сообщества Среднего Байкала, выявлены 3 936 нуклеотидных последовательностей фрагмента гена 16S рРНК. Установлено, что представители филы Cyanobacteria доминируют в составе летнего бактериопланктона литорали и пелагиали озера, при этом большее разно¬образие наблюдается в планктоне литоральной зоны.
Ключевые слова: оз. Байкал, цианобактерии, пиросеквенирование, микроцистины, ген mcyE, иммуноферментный анализ
УДК: 581.526.325.2
Литература: 1. Анализ цианобактерий озера Байкал и Усть-Илимского водохранилища на наличие гена синтеза микроцистина / И. В. Тихонова [и др.] // Докл. Акад. наук. - 2006. - Т. 409, № 3. - С. 1-3.
2. Выявление потенциально токсичных цианобактерий в озере Байкал и водохранилищах Иркутской области с помощью полимеразной цепной реакции / И. В. Тихонова [и др.] // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. - 2006. - № 2. - С. 202-205.
3. Выявление токсичных Microcystis в озере Котокельское (Бурятия) / О. И. Белых [и др.] // Вестн. ТГУ. Биология. - 2010. - Т. 330. - С. 172-175.
4. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. - Л. : Гидрометиздат, 1986. - Т. 1, вып. 14. - 363 с.
5. О проявлении на Байкале глобальных изменений климата в ХХ столетии / М. Н. Шимараев [и др.] // Докл. Акад. наук. - 2002. - Т. 383, № 3. - С. 397-400.
6. Парфенова В. В. Сравнительный анализ биоразнообразия бактериальных сообществ планктона и биопленки в озере Байкал / В. В. Парфенова, А. С. Гладких, О. И. Белых // Микробиология. -2013. - Т. 82, № 1. - С. 94-105.
7. Поповская Г. И. Массовые, эндемичные и индикаторные виды планктонных водорослей озера Байкал / Г. И. Поповская, О. И. Белых. - Иркутск : Иркут. ун-т, 2002. - 65 с.
8. Продуцируемые цианобактериями токсины в период «цветения» воды в Нижнем Суздальском озере (Санкт-Петербург, Россия) / Л. Н. Ворошко [и др.] // Альгология. - 2010. - № 2. - С. 210-223.
9. Характеристика летнего фитопланктона и автотрофного пикопланктона озера Байкал в 2005 г. / О. И. Белых [и др.] // Альгология. - 2007. - Т. 17, № 3. - С. 380-396.
10. A global network for cyanobacterial bloom and toxin risk management / G. A. Codd [et al.] // International Hydrologolical Programme. Initial situation assessment and recommendations. UNESCO. - Paris, 2006. - 138 p.
11. A guide to the natural history of freshwater lake bacteria / R.J. Newton [et al.] // Microbiol. Mol. Biol. Rev. - 2011. - Vol. 75. - P. 14-49.
12. Comparative metagenomics of toxic freshwater cyanobacteria bloom communities on two continents / M. M. Steffen [et al.] // PLoS ONE. - 2012. - Vol. 7, N 8. - e44002. doi:10.1371/journal.pone.0044002.
13. Comparative 16S rRNA analysis of lake bacterioplankton reveals globally distributed phylogenetic clusters including an abundant group of actinobacteria / F. O. Glockner [et al.] // Appl. Environ. Microbiol. - 2000. - Vol. 66, N 11. - P. 5053-5068.
14. Cyanobacterial microcystin-LR is a potent and specific inhibitor of protein phosphatases 1 and 2A from both mammals and higher plants / C. MacKintosh [et al.] // FEBS Letters. - 1990. - Vol. 264. - P. 187-192.
15. Detection of microcystin-producing cyanobacteria in Finnish lakes with genus-specific microcystin synthetase gene E (mcyE) PCR and associations with environmental factors / A. Rantala [et al.] // Appl. Environ. Microbiol. - 2006. - Vol. 72, N 9. - P. 6101-6110.
16. Determination of microcystin variants and related peptides present in a water bloom of Planktothrix (Oscillatoria) rubescens in a Spanish drinking reservoir by LC/ESI-MS / M. Barco [et al.] // Toxicon. - 2004. -Vol. 44. - P. 881-886.
17. Ecological development and genetic diversity of Microcystis aeruginosa from artificial reservoir in Russia / N. A. Gaevsky [et al.] // J. of Microbiology. -2011. - Vol. 49, N 5. - P. 714-720.
18. Hotto A. M. Molecular characterization of potential microcystin producing cyanobacteria in lake Ontario embayments and nearshore waters / A. M. Hotto, M. F. Satchwell, G. L. Boyer // Appl. and Environ. Microbiol. - 2009. - Vol. 73, N 14. - P. 4570-4578.
19. Jungblut A. D. Molecular identification and evolution of the cyclic peptide hepatotoxins, microcystin and nodularin, synthetase genes in three orders of cyanobacteria / A. D. Jungblut, B. A. Neilan // Arch. Microbiol. - 2006. - Vol. 185, N 2. - P. 107-114.
20. Liver tumor promotion by the cyanobacterial cyclic peptide toxin microcystin-LR / R. Nishiwaki-Matsushima [et al.] // J. Cancer Res. Clin. Oncol. -1992. - Vol. 118, N 6. - P. 420-424.
21. Occurrence and toxicity of cyanobacterial blooms dominated by Anabaena lemmermannii P. Richter and Aphanizomenon spp. in boreal lakes in 2003 / L. Lepisto [et al.] // Algol. Stud. - 2005. - Vol. 117. - P. 315-328.
22. Plotzliche Todesfalle von Alprinderm im Kanton Graubunden / H. Naegali [et al.] // Schweizer Archiv fur Tierheilkunde. - 1997. - Vol. 139. - P. 201-209.
23. Popovskaya G. I. Ecological monitoring of phytoplankton in Lake Baikal / G. I. Popovskaya // Aquatic ecosystem and health management. - 2000. -Vol. 3. - P. 215-225.
24. Presence and genetic diversity of microcystin-producing cyanobacteria (Anabaena and Microcystis) in Lake Kotokel (Russia, Lake Baikal region) / O. I. Belykh [et al.] // Hydrobiologia. - 2011. - Vol. 671, N 1. - P. 241-252.
25. Record-setting algal bloom in Lake Erie caused by agricultural and meteorological trends consistent with expected future conditions / A. M. Michalak [et al.] // PNAS. - 2013. - Vol. 110, N 16. - P.6448-6452.
26. Sivonen K. Cyanobacterial toxins / K. Sivonen, G. Jones // Toxic cyanobacteria in water. A guide to their public health consequences, monitoring and management. Eds. I. Chorus and J. Bartram: E and FN Spon. - London, 1999. - P. 41-111.
27. Sixty years of environmental change in the world's largest freshwater lake - Lake Baikal, Siberia / S. E. Hampton [et al.] // Glob. Chang. Biol. - 2008. - Vol. 14, N. 8. - P. 1947-1958.
28. Skulberg O. M. Toxins produced by cyano-phytes in Norwegian inland waters - health and environment / O. M. Skulberg // In Chemical Data as a Basis of Geomedical Investigations. - The Norwegian Academy of Science and Letters, Oslo, 1996. - P. 179-216.
29. Stable isotope probing of an algal bloom to identify uncultivated members of the Rhodobacteraceae associated with low-molecular-weight polycyclic aromatic hydrocarbon degradation / T. Gutierrez [et al.] // Appl. Environ. Micrbiol. - 2011. - Vol. 77, N. 21. - P. 7856-7860.
30. The analysis of oral microbial communities of wild-type and toll-like receptor 2-deficient mice using a 454 GS FLX Titanium pyrosequencer / J. Chun [et al.] // BMC Microbiology. - 2010. - Vol. 10. doi: 10.1186/1471-2180-10-101.
31. Typical freshwater bacteria: an analysis of available 16S rRNA gene sequences from plankton of lakes and rivers / G. Zwart [et al.] // Aquatic Microbial Ecology. - 2002. - Vol. 28, N 2. - P. 141-155.
32. Welker M. Cyanobacterial peptides - Nature's own combinatorial biosynthesis / M. Welker, H. von Dohren // FEMS Microbiology Reviews. - 2006. - Vol. 30, N 4. - P. 530-563.
33. Willen N. Water-blooming and toxin-producing cyanobacteria in Swedish fresh and brackish waters, 1981-1995 / N. Willen, R. Mattsson // Hydrobiologia. - 1997. - Vol. 353. - P. 181-192.
34. World Health Organization. Guidelines for drinking-water quality Vol. 1 Third edition. - World Health Organization, Geneva, Switzerland, 2004. - 45 p.