CC BY
21
IK
О X LO
УДК 574.24
DOI: 10.24412/1816-1863-2020-13006
АДАПТАЦИОННО-ПРИСПОСОБИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ EISENIA FETIDA ПРИ ВНЕСЕНИИ НАНОЧАСТИЦ ЦИНКА В ПОЧВУ
И. А. Вершинина, младший научный сотрудник, Федеральный научный центр Биологических систем и Агротехнологий РАН, gavrish.irina.ogu@gmail.com, Оренбург, Россия
С. В. Лебедев, доктор биологических наук, заведующий лабораторией, Федеральный научный центр Биологических систем и Агротехнологий РАН, lsv74@list.ru, Оренбург, Россия
Целью нашей работы стало исследование ответных реакций червей Eisenia fétida на внесение на-ночастиц цинка в почву. Было показано, что масса E. fétida снизилась на 14 сутки культивирования с НЧ Zn на 8,9 % (р < 0,05) при дозе 250 мг/кг. Выживаемость червей составила от 80 до 95 %. Содержание белка в организме червей увеличивалось на 51,61 % (р < 0,05) (50 мг/кг) и уменьшалась на 41—45 % (р < 0,05) по сравнению с контролем на 14-е сутки (250—1000 мг/кг). Введение НЧ Zn сопровождалось возникновением окислительного стресса на 14-е сутки. Активность СОД при дозе 50—100 мг/кг на 14-е сутки была выше контроля, и с увеличением концентрации НЧ Zn снизился на 12,3 % (р < 0,05). Активность каталазы была ниже контроля во всем диапазоне концентраций. Накопление малонового альдегида происходило как при низких (50 мг/кг), так и при высоких (1000 мг/кг) концентрациях. Преимущественно концентрации 50—500 мг/кг НЧ Zn снижали в кишечнике червя численность аммонифицирующих и микроорганизмов, утилизирующих минеральные формы азота, бактерий рода Azotobacter и олиготрофов, а концентрации 1000 мг/кг оказывали слабый стимулирующий эффект. Наиболее чувствительными к действию НЧ оказались микроскопические грибы, чья численность уменьшилась на 60—90 % (р < 0,05) по сравнению с контролем. В почве наблюдали схожую картину, при этом концентрации 50—100 мг/кг НЧ Zn увеличивали численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов. Данные, полученные в ходе исследования, свидетельствуют об угнетении антиоксидантной системы E. fétida, развитии окислительного стресса и угнетения микрофлоры кишечника, что говорит о неблагоприятном действии НЧ Zn на почвенные организмы в концентрации свыше 250 мг/кг.
The aim of the work was to study the response of Eisenia fétida worms to the introduction of zinc nano-particles into the soil. It was shown that the weight of E. fétida decreased on the 14th day of cultivation with Zn NPs by 8.9 % (p < 0.05) at a dose of 250 mg/kg. The worm survival rate ranged from 80 % to 95 %. The protein content in the body of worms increased by 51.61 % (р < 0.05) (at a dose of NPs of 50 mg/kg), and decreased by 41—45 % (р < 0.05) compared to the control on day 14 (at a dose of NPs of 250—1000 mg/kg). Introduction of Zn NPs was accompanied by the onset of oxidative stress on the 14th day. The SOD activity at a dose of 50—100 mg/kg on day 14 was higher than the control, and with an increase in the concentration of Zn NPs it decreased by 12.3 % (р < 0.05). Catalase activity was below the control over the entire concentration range. The accumulation of malonic aldehyde occurred both at low (50 mg/kg) and high (1000 mg/kg) concentrations. Mainly, concentrations of 50—500 mg/kg of Zn NPs reduced the number of ammonifying and microorganisms utilizing mineral forms of nitrogen, bacteria of the genus Azotobactér and oligotrophs in the intestine of the worm, while concentrations of 1000 mg/kg had a weak stimulating effect. The most sensitive to the action of NPs were microscopic fungi, whose number decreased by 60—90 % (р < 0.05) compared to the control. A similar picture was observed in the soil, with the concentration of 50—100 mg/kg Zn NPs stimulating the growth of the number of cellulose-degrading microorganisms. The data obtained in the course of the study, therefore, indicate the suppression of the antioxidant system of E. fétida, the development of oxidative stress and suppression of the intestinal microflora, which indicates the unfavorable effect of Zn NPs on soil organisms.
Ключевые слова: наночастицы, цинк, Eisénia fétida, антиоксидантные ферменты, микроорганизмы.
Keywords: nanoparticles, zinc, Eisénia fétida, antioxidant enzymes, microorganisms.
6
Введение
Развитие нанотехнологий на сегодняшний момент неизбежно ведет к тому, что наночастицы (НЧ) включаются во многие сферы д еятельности ч еловека, в том числе
в сельское хозяйство и продукты питания [1, 2]. НЧ могут проникать в почву, накапливаться и аккумулироваться через внесение различных удобрений и добавок на их основе, а также в результате промыш-
ленного производства наночастиц [3, 4]. Обладая специфическими свойствами, они могут влиять на поведение, судьбу, токсичность и потенциальный риск для экосистем, что требует изучения их возможного взаимодействия с органическими и неорганическими соединениями [4, 5].
Важно, что многие исследователи сходятся на мнении, что биологическое действие нанодисперсных форм различных соединений не может быть выведено, исходя из их аналогов минеральной природы [6].
Исследованию влияния наночастиц на почвы посвящены работы Diez-Ortiz M. et al. [7]; Bourdineaud J. P. et al. [8], Тереховой и Гладковой [9] и ряда других ученых. В то же время в научных публикациях практически отсутствуют д анные о влиянии наночастиц на почвенный биоценоз. Актуальность и недостаточная изученность данных проблем послужила предпосылкой для настоящего исследования.
Дождевые черви перерабатывают большое количество почвы, и поэтому постоянно находятся под воздействием веществ, адсорбированных на твердых частицах почвы [10]. Они более чувствительны к загрязнению металлами, чем другие почвенные беспозвоночные, и определение токсичности на дождевых червях является важным звеном в оценке безопасных уровней металлов и других загрязнителей в почве [11].
Выбор наночастиц цинка был обусловлен их крупнотоннажны производством. Они используются в солнечных панелях, электронных устройствах, медицине и сельском хозяйстве, а также в качестве антибактериальных средств. Между тем растет беспокойство ученых по поводу потенциальных рисков для почвы, возникающих в результате внесения в среду НЧ Zn при попадании загрязненных осадков сточных вод, а также по поводу потенциального использования НЧ в качестве удобрений и в составе сельскохозяйственных средств в качестве УФ-бло-каторов. Следовательно, необходимо понимание того, как внесение НЧ отразится на жизнедеятельности почвенных организмов [12].
Таким образом, целью нашей работы стало исследование ответных реакций ч ер-вей E. fétida на внесение наночастиц цинка в почву.
Материалы и методы
Объектами исследования являлись лабораторные культуры ч ервей Eisenia fétida, полученные от ООО «БиОЭра-Пенза» (Пенза, Россия). В качестве тест-объекта были выбраны семена пшеницы мягкой Triticum vulgare Vill.
В качестве материала исследования были выбраны коммерчески доступные на-нопорошки из сферических частиц цинка (90—150 нм, «Передовые порошковые технологии», Россия). Используемая для исследований почва отобрана в 40 км от Оренбурга в южном направлении. Почвы были представлены черноземом текстурно-карбонатным, их подготовка к модельному эксперименту осуществлялась согласно общепринятой методике.
Исходные лиозоли НЧ были приготовлены путем добавления испытуемого металла (сухой порошок) в исследуемых концентрациях в деионизированную воду (10 мл) с последующим диспергированием на ультразвуковом диспергаторе (УЗДН, f-35 кГц, N-300 Вт, Россия) в течение 30 минут. Приготовленные лиозоли НЧ для каждой повторности и концентрации были смешаны с влажной почвой (влажность 45—50 %), доведены дистиллированной водой до влажности 75—80 % и перемешаны с помощью миксера.
Перед постановкой на эксперимент червей промывали дистиллированной водой, разделяли на группы и помещали на трое суток в пластиковые контейнеры (0,4 s 0,15 s 0,02 м) с влажным субстратом из фильтровальной бумаги для очищения пищеварительного тракта [13] с последующим перемещением в аналогичные контейнеры с приготовленным субстратом по 10 штук.
Эксперимент проводился при t воздуха 22 ± 2 °C, и t субстрата 25 ± 2 °C, в пяти повторностях. Ежедневно емкости осматривались с целью удаления погибших особей.
Испытания действия НЧ на червях проводились по OECD guidelines for the testing of chemicals ^CD, 1984; 2010).
Биохимические показатели червей. Содержание белка в теле червей оценивали с помощью коммерческих наборов «Диакон-Вет» (Россия) на автоматическом биохимическом анализаторе CS-T240 («DIRUI Industrial Co., Ltd», Китай). Активность
СП
х
О
О -i
7
IK S
О S Lû
антиоксид антных ферментов (супероксид-диемутазы (СОД), каталазы (КАТ), а также перекисное окисление липидов (малоновый диальдегид) осуществлялось на полуавтоматическом биохимическом анализаторе Stat fax 1904 Plus (производитель — Awareness Technology Inc, США). Для этого готовились вытяжки из червей путем их гомогенизации в буфере (Tris 50 ммоль/л, DTT 1,0 ммоль/л, EDTA 1,0 ммоль/л, сахароза 250 ммоль/л, рН 7,5), который добавляли в соотношении 1:9.
Активность системы антиоксидантной защиты. Измерение активности супер-оксиддисмутазы (СОД) осуществляли по аутоокислению эпинефрина (адреналина) при X = 480 нм, каталазы (КАТ) по взаимодействию Н2О2 с йодистым калием. Степень перекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивали по малоновому диаль-дегиду (МДА).
Оценка влияния НЧна численность микрофлоры кишечника червей и почвы. Очищение кишечника червей от пищи осуществляли путем выдерживания ч ервей в пластиковом контейнере на влажной фильтровальной бумаге в течение суток. Для выделения кишечников, очищенных от пищи, червей вскрывали с использованием стерильного скальпеля, отделяли кишечник стерильным пинцетом и помещали в стерильную пробирку. Отбор проб почвы осуществлялся в стерильные пробирки.
Микробиологические исследования кишечника ч ервей и почвы проводились в первые сутки после отбора проб [14]. Для определения общей численности микроорганизмов посев проводился на мясо-
пептонный агар (МПА). Микроорганизмы, использующие минеральные формы азота, выделяли на крахмал-аммиачном агаре (КАА), микроскопические грибы — на среде Чапека численность бактерий выражали в колониеобразующих единицах ( КОЕ) на грамм сухой почвы. Повтор -ность высева — трехкратная.
При определении достоверности различий между анализируемыми выборками вычисляли средние арифметические значения и их стандартные ошибки. Достоверными считали различия при вероятности ошибки p < 0,05. Полученные результаты обрабатывали с использованием компьютерных программ «Statistica for Windows 10,0» и «Microsoft Office Excel 2010».
Результаты
Влияние НЧ Zn на индикаторные показатели представителей агрофитоценоза на почве, представленной черноземом южным. На рисунке показана разница массы E. fetida при внесении различных концентраций цинка в почву с контролем (0 мг/кг) (рис. 1, а). На 14-е сутки экспозиции до-зозависимый эффект проявлялся в снижении массы, с максимальной разницей — 8,9 % (р < 0,05) при дозе 250 мг/кг, что связано с токсическим действием металла на организм червя. Выживаемость червей составила от 80 до 95 ± 5 % во всех экспо -зициях.
Содержание белка в организме червей колебалось от 51,61 % (р < 0,05) (50 мг/кг) до уменьшения на 41—45 % (р < 0,05)
по сравнению с контролем на 14-е сутки (250—1000 мг/кг), что может косвенно свидетельствует о токсичном влиянии металлов на белковый синтез (рис. 1, б).
Присутствие наночастиц в почве на 14-е сутки эксперимента снизило активность защитных систем за счет увеличения продуктов ТБК, и в частности малонового диальдегида.
Присутствие наночастиц в почве на 14-е сутки эксперимента снизило активность защитных систем клетки от окислительного стресса — СОД и КТ. Активность СОД при дозе 50—100 мг/кг была выше контроля, и с увеличением концентрации НЧ от 200 до 400 показатель снизился на 3,9 и 5,4 %. Наиболее выраженная реакция защитных систем организма отмечена в активности каталазы, максимальный равный эффект был установлен при дозе 200 и 400 мг/кг. В отличие от антиоксидантных эффектов, накопление малонового альдегида происходит как при низких (50 мг/кг) так и при высоких (400 мг/кг) концентрациях, что выражалось в увеличении показателей до 67,2 % (р < 0,05) относительно контрольных значений Активность каталазы при всех диапазонах концентраций была ниже контрольных значений, что коррелировало с концентрацией металла в тканях червя. Так, активность каталазы с увеличением дозировки НЧ уменьшалась на 23,1—60,9 % (р < 0,05) (рис. 2).
Следующим этапом стало изучение численности некоторых экологических групп почвенных микроорганизмов, так как во многом состояние почвы определяется их жизнедеятельностью.
Фунгицидное и бактерицидное действие НЧ в концентрации 50—500 мг/кг НЧ проявлялось в снижении в кишечнике червя аммонифицирующих и микроорганизмов, утилизирующих минеральные формы азота, бактерий рода А1о1оЬае1ег и олиготрофов. Концентрация 1000 мг/кг оказывала слабый стимулирующий эффект. Наиболее чувствительными к действию НЧ оказались микроскопические грибы, чья численность уменьшилась на 60—90 % (р < 0,05) по сравнению с контролем.
В почве также наблюдали схожую картину бактерицидного и фунгицидно-го эффекта, при этом концентрации 50— 100 мг/кг НЧ стимулировали рост ч ис-
g « к -
N *
а о S » S н
о щ
и о к *
й Ü 1 м
a S £ п О §
130
80
30
-20
ЙЗ
-70
0%ч>200
400
-е-СОД
-А- Каталаза _в_ Малоновый диальдегид
600 800 1000
Концентрация НЧ Zn, мг/кг сухой почвы
Рис. 2. Активность антиоксидантных ферментов и содержание МДА в теле E. fétida при внесении НЧ Zn в чернозем южный
ленности ц еллюлозоразрушающих м икро-организмов.
Таким образом, эксперименты, проведенные с использованием естественных почв, важны для изучения токсичности НЧ, так как более реалистично напоминают условия окружающей среды [15].
Обсуждение
Развитие современных нанотехнологий позволяет получать наночастицы металлов с заданными физико-химическими и биологическими свойствами. При разработке и создании новых препаратов и технологий на основе нанометаллов вопрос токсичности и определение зон их биологического действия является важной и актуальной задачей.
Активность наночастиц и взаимодействие их с почвой может значительно измениться за счет агрегации, скорости освобождение иона металла, окисления и сорбции компонентов в почву, что в свою очередь может изменить токсичность НЧ [16]. Накопление же металлов при высоких концентрациях могут нарушить почвенные экосистему путем воздействия на деятельность почвенных организмов [17].
Стимулирующее и ингибирующее действие наночастиц связано с ночастиц, их природой, а выяснение пороговых доз НЧ, в том числе в почве, на сегодняшний день является актуальной и широко обсуждаемой темой в научных исследованиях.
Мы показали, что увеличение концентрации наночастиц цинка в почве сопровождалось снижением белка относитель-
сп
о
О -i
9
О ш
ч о а н К
3
20
0
а
к к
о К
я
«
а о
о к
-20
-40
-60
-100
50 100 250 500 1000 мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг
Концентрация НЧ 2п, мг/кг сухой почвы А
С Аммонификаторы
□ Утилизирующие минеральные формы N
Н Микроскопические грибы
; Целлюлозолитики
I А^оЬайег
I Олиготрофы
л
о р
т н
кон
40
20
0
-20
-40
ю и н е н в
ра -60
-100
50 100 250 500 1000
мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг
Концентрация НЧ 2п, мг/кг сухой почвы Б
Аммонификаторы
Утилизирующие минеральные формы N
Микроскопические грибы
; Целлюлозолитики
; А^оЬайег
Олиготрофы
Рис. 3. Состав микробиоценоза кишечника червя (А) и почвы (Б) при внесении НЧ 2п
(мг/кг сухой почвы), %
10
но контрольных значений, что свидетельствует о токсичности влияние металлов на производство белка, что подтверждается работой [18].
Таким образом, полученные в эксперименте данные демонстрируют, что на этапе взаимодействия НЧ с организмом отмечается заметное снижение активности защитных клеточных систем от окислительного стресса. Это возможно вследствие способности НЧ выступать в качестве аналога каталазы, с демонстрацией некоторой активности СОД. Значительное снижение СОД к окончанию эксперимента вполне ожидаемо и определяется развитием токсических реакций. Причем активность малонового альдегида наоборот увеличивается, с максимальными значениями при высокой концентрации НЧ. Это свидетельствует о возможной катали-зации перекисного окисления липидов за
счет металлов с переменной валентностью, так и о декомпозиции липидных гид-ропероксидов, которые при взаимодействии другими жирными кислотами способны инициировать новые радикальные цепные реакции, приводящие к нарушению адаптации и возникновению различных патологий [19].
В ходе своего исследования мы показали, что наночастицы цинка оказывали токсическое действие на микроорганизмы, что выражалось в снижении их общей численности в обеих случаях, с увеличением дозы вносимых НЧ с 50 до 400 мг/кг почвы. В то же время, данные наночасти-цы показали стимулирующие влияние на численность целюлозоразрушающих и азотфиксирующих организмов, что может быть использовано в сельском хозяйстве.
Снижение численности микроорганизмов отрицательно влияло на ряд показате-
лей физиолого-биохимического состояния червя, что связано с тем, что микроорганизмы кишечника выполняют важную функцию в переваривании и усвоении питательных веществ из почвы [20]. Нарушение усвоения питательных веществ могло вести к нарушению защитных функций червя и, в первую очередь, снижению концентрации антиоксидантных ферментов, аналогичные результаты получены в исследовании влияния НЧ Fe (II) на биохимические параметры и окислительный стресс E. fétida [21], что еще раз подчеркивает ценность дождевых червей как объекта для изучения загрязнения почвенной экосистемы наноматериалами и перспективных объектов для использования в биоремед иации.
Нами была выявлена связь между изменением микробиального состава кишечника червя и почвы. Однако микроорганизмы в кишечнике червя были более чувствительны по отношению к вносимым НЧ, что проявлялось в большем снижении их численности по сравнению с почвенными микроорганизмами.
Практическая ценность проведенной работы состоит в том, что сегодня существует потребность в изучении методов ре-медиации почв, загрязненных металли-
ческими НЧ. Наши результаты предполагают, что E. fétida могут быть задействова- и ны в разработке метода очищения таких § земель. Так, нами было показано, что в г дозе до 250 мг/кг НЧ, черви могут ком- я пенсировать токсическое воздействие на-ночастиц, чему способствует увеличение активности антиоксидантных ферментов, нивелирующих экологический стресс.
Заключение
Наиболее информативными показателями воздействия наночастиц цинка на представителей почвенного биоценоза являлись масса и выживаемость червей, а также состояние антиоксидантной системы дождевого червя совместно с оценкой микробиологического фона кишечника червей и почвы.
Таким образом, данные индикаторные показатели могут быть использованы при прогнозировании и мониторирова-нии последствий влияния наночастиц на живые объекты, а также результаты, полученные в работе, могут быть использованы в качестве основы для применения в различных бионанотехнологиях и методов по восстановлению почвы, загрязненной металлическими наночастицами.
Библиографический список
1. Rizwan M., Ali S., Qayyum M. F., Ok Y. S., Adrees M., Ibrahim M., Abbas F. Effect of metal and metal oxide nanoparticles on growth and physiology of globally important food crops: a critical review // Journal of hazardous materials. — 2017. — Vol. 322. — P. 2—16.
2. Lebedev S. V., Gavrish I. A., Galaktionova L. V., Korotkova A. M., Sizova E. A. Assessment of the tox-icity of silicon nanooxide in relation to various components of the agroecosystem under the conditions of the model experiment // Environmental geochemistry and health. — 2019. — Vol. 41. — No. 2. — P. 769—782.
3. Yausheva E. V., Sizova E. A., Gavrish I. A., Lebedev S. V., Kayumov F. G. Effect of A2O3 nanoparticles on soil microbiocenosis, antioxidant status and intestinal microflora of red Californian worm (Eisenia foet-ida) // Agricultural Biology. — 2017. — Vol. 52. — No. 1. — P. 191—199.
4. Ruttkay-Nedecky B., Krystofova O., Nejdl L., Adam V. Nanoparticles based on essential metals and their phytotoxicity // Journal of Nanobiotechnology. — 2017. — Vol. 15. — No 1. — P. 33.
5. Zuverza-mena N., Martinez-Fernandez D., Du W., Hernandez Viezcas J. A., Bonilla-Bird N., Lopez-Moreno M. L., Gardea-Torresdey J. L. Exposure of engineered nanomaterials to plants: Insights into the physiological and biochemical responses — A review // Plant Physiology and Biochemistry. — 2017. — Vol. 110. — P. 236—264.
6. Josko I., Oleszczuk P., Skwarek E. The bioavailability and toxicity of ZnO and Ni nanoparticles and their bulk counterparts in different sediments // Journal of Soils and Sediments. — 2016. — Vol. 16. — No. 6. — P. 1798—1808.
7. Diez-Ortiz M., Lahive E., Kille P., Powell K., Morgan A. J., Jurkschat K., Spurgeon D. J. Uptake routes and toxicokinetics of silver nanoparticles and silver ions in the earthworm Lumbricus rubellus // Environmental toxicology and chemistry. — 2015. — Vol. 34. — No. 10. — P. 2263—2270.
8. Bourdineaud J. P., Stambuk A., Srut M., Radic Brkanac S., Ivankovic D., Lisjak D., Klobucar G. I. Gold and silver nanoparticles effects to the earthworm Eisenia fetida — the importance of tissue over soil concentrations // Drug and chemical toxicology. — 2019. — P. 1—18. doi/full/10.1080/ 01480545.2019.1567757.
9. Терехова В. А., Гладкова М. М. Инженерные наноматериалы в почве: проблемы оценки их воздействия на живые организмы // Почвоведение. — 2014. — № 1. — С. 82—82.
10. Morgan J. E., Morgan A. J. The accumulation of metals (Cd, Cu, Pb, Zn and Ca) by two ecologically contrasting earthworm species (Lumbricus rubellus and Aporrectodea caliginosa): implications for ecotox-icological testing // Applied Soil Ecology. — 1999. — Vol. 13. — No. 1. — P. 9—20.
11. Zaltauskaité J., Sodiené I. Effects of total cadmium and lead concentrations in soil on the growth, reproduction and survival of earthworm Eisenia fetida // Ekologij. — 2010. — Vol. 56. — No. 1-2. — P. 10—16.
12. García-Gómez C., Babín M., García S., Almendros P., Pérez R. A., Fernández M. D. Joint effects of zinc oxide nanoparticles and chlorpyrifos on the reproduction and cellular stress responses of the earthworm Eisenia Andrei // Science of the total environment. — 2019. — Vol. 688. — Р. 199—207.
13. Резниченко И. С. Сравнительный анализ методик очищения пищеварительной системы дождевых ч ервей для экотоксикологических исследований на Eisenia fetida (Savigny, 1826) // Фундаментальные исследования. — 2013. — № 6—5. — C. 1156—1159.
14. Звягинцев Д. Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Д. Г. Звягинцев. — М.: Изд-во МГУ, 1991. — 304 с.
15. Choudhury S. R., Ghosh M., Goswami A. Inhibitory effects of sulfur nanoparticles on membrane lipids of Aspergillus niger: a novel route of fungistasis // Current microbiology. — 2012. — Vol. 65. — No. 1. — P. 91—97.
16. Makama S., Piella J., Undas A., Dimmers W. J., Peters R., Puntes V. F., Van Den Brink N. W. Properties of silver nanoparticles influencing their uptake in and toxicity to the earthworm Lumbricus rubellus following exposure in soil // Environmental pollution. — 2016. — Vol. 218. — P. 870—878.
17. Dimkpa C. O., Singh U., Bindraban P. S., Elmer W. H., Gardea-Torresdey J. L., White J. C. Zinc oxide nanoparticles alleviate drought-induced alterations in sorghum performance, nutrient acquisition, and grain fortification // Science of the Total Environment. — 2019. — Vol. 688. — P. 926—934.
18. Sun J., Li Y. S., Liang H. Y. Al3+ uptake in earthworm and its influence on growth of earthworm // Journal of Toxicology. — 2008. — No. 22. — P. 452—454.
19. Renwick L. C., Brown D., Clouter A., Donaldson K. Increased inflammation and altered macrophage chemotactic responses caused by two ultrafine particle types // Occupational and Environmental Medicine. — 2004. — Vol. 61. — No. 5. — P. 442—447.
20. Antisari L. V., Carbone S., Gatti A., Vianello G., Nannipieri P. Uptake and translocation of metals and nutrients in tomato grown in soil polluted with metal oxide (CeO2, Fe3O4, SnO2, TiO2) or metallic (Ag, Co, Ni) engineered nanoparticles // Environmental Science and Pollution Research. — 2015. — Vol. 22. — No. 3. — P. 1841—1853.
21. Yirsaw B. D., Megharaj M., Chen Z., Naidu R. Environmental application and ecological significance of nano-zero valent iron // Journal of Environmental Sciences. — 2016. — Vol. 44. — C. 88—98.
ADAPTIVE-ADAPTIVE REACTIONS OF EISENIA FETIDA UPON THE INTRODUCTION OF ZINC NANOPARTICLES INTO THE SOIL
I. A. Vershinina, Junior Researcher, Federal Scientific Center for Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences, gavrish.irina.ogu@gmail.com, Orenburg, Russia
S. V. Lebedev, Dr. (Biology), Professor Department of Biotechnology of Animal Raw Materials and Aquaculture, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education, Orenburg State University, Federal Scientific Center for Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences, lsv74@list.ru, Orenburg, Russia
References
Rizwan M., Ali S., Qayyum M. F., Ok Y. S., Adrees M., Ibrahim M., Abbas F. Effect of metal and metal oxide nanoparticles on growth and physiology of globally important food crops: a critical review // Journal of hazardous materials. — 2017. — Vol. 322. — P. 2—16.
Lebedev S. V., Gavrish I. A., Galaktionova L. V., Korotkova A. M., Sizova E. A. Assessment of the tox-icity of silicon nanooxide in relation to various components of the agroecosystem under the conditions of the model experiment // Environmental geochemistry and health. — 2019. — Vol. 41. — No. 2. — P. 769—782.
Yausheva E. V., Sizova E. A., Gavrish I. A., Lebedev S. V., Kayumov F. G. Effect of A^O3 nanoparticles on soil microbiocenosis, antioxidant status and intestinal microflora of red Californian worm (Eisenia foet-ida) // Agricultural Biology. — 2017. — Vol. 52. — No. 1. — P. 191—199.
Ruttkay-Nedecky B., Krystofova O., Nejdl L., Adam V. Nanoparticles based on essential metals and their phytotoxicity // Journal of Nanobiotechnology. — 2017. — Vol. 15. — No 1. — P. 33.
1. 2.
3.
12 4
5. Zuverza-mena N., Martinez-Fernandez D., Du W., Hernandez-Viezcas J. A., Bonilla-Bird N., Lopez-Moreno M. L., Gardea-Torresdey J. L. Exposure of engineered nanomaterials to plants: Insights into the U physiological and biochemical responses-A review // Plant Physiology and Biochemistry. — 2017. — o Vol. 110. — P. 236—264. O
6. Josko I., Oleszczuk P., Skwarek E. The bioavailability and toxicity of ZnO and Ni nanoparticles and their ^ bulk counterparts in different sediments // Journal of Soils and Sediments. — 2016. — Vol. 16. — No. 6. — 50 P. 1798—1808.
7. Diez-Ortiz M., Lahive E., Kille P., Powell K., Morgan A. J., Jurkschat K., Spurgeon D. J. Uptake routes and toxicokinetics of silver nanoparticles and silver ions in the earthworm Lumbricus rubellus // Environmental toxicology and chemistry. — 2015. — Vol. 34. — No. 10. — P. 2263—2270.
8. Bourdineaud J. P., Stambuk A., Srut M., Radie Brkanac S., Ivankovic D., Lisjak D., Klobucar G. I. Gold and silver nanoparticles effects to the earthworm Eisenia fetida — the importance of tissue over soil concentrations // Drug and chemical toxicology. — 2019. — P. 1—18. doi/full/10.1080/01480545.2019.1567757.
9. Terehova V. A., Gladkova M. M. Inzhenernye nanomaterialy v pochve: problemy ocenki ih vozdejstviya na zhivye organizmy [Engineering nanomaterials in soil: problems of assessing their impact on living organisms] // Pochvovedenie. — 2014. — No. 1. — P. 82—82 [in Russian].
10. Morgan J. E., Morgan A. J. The accumulation of metals (Cd, Cu, Pb, Zn and Ca) by two ecologically contrasting earthworm species (Lumbricus rubellus and Aporrectodea caliginosa): implications for ecotox-icological testing // Applied Soil Ecology. — 1999. — Vol. 13. — No. 1. — P. 9—20.
11. Zaltauskaité J., Sodiené I. Effects of total cadmium and lead concentrations in soil on the growth, reproduction and survival of earthworm Eisenia fetida // Ekologij. — 2010. — Vol. 56. — No. 1-2. — P. 10—16.
12. García-Gómez C., Babín M., García S., Almendros P., Pérez R. A., Fernández M. D. Joint effects of zinc oxide nanoparticles and chlorpyrifos on the reproduction and cellular stress responses of the earthworm Eisenia Andrei // Science of the total environment. — 2019. — Vol. 688. — P. 199—207.
13. Reznichenko I. S. Sravnitelnyj analiz metodik ochisheniya pishevaritelnoj sistemy dozhdevyh chervej dlya ekotoksikologicheskih issledovanij na Eisenia fetida (Savigny, 1826) [Comparative analysis of methods for cleansing the digestive system of earthworms for ecotoxicological studies on Eisenia fetida (Savigny, 1826)] // Fundamentalnye issledovaniya. — 2013. — No 6—5. — P. 1156—1159 [in Russian].
14. Zvyagincev D. G. Metody pochvennoj mikrobiologii i biohimii [Methods of soil microbiology and biochemistry]. — Moscow: Izd-vo MGU. — 1991. — 304 p. [in Russian].
15. Choudhury S. R., Ghosh M., Goswami A. Inhibitory effects of sulfur nanoparticles on membrane lipids of Aspergillus niger: a novel route of fungistasis // Current microbiology. — 2012. — Vol. 65. — No. 1. — P. 91—97.
16. Makama S., Piella J., Undas A., Dimmers W. J., Peters R., Puntes V. F., Van Den Brink N. W. Properties of silver nanoparticles influencing their uptake in and toxicity to the earthworm Lumbricus rubellus following exposure in soil // Environmental pollution. — 2016. — Vol. 218. — P. 870—878.
17. Dimkpa C. O., Singh U., Bindraban P. S., Elmer W. H., Gardea-Torresdey J. L., White J. C. Zinc oxide nanoparticles alleviate drought-induced alterations in sorghum performance, nutrient acquisition, and grain fortification. Science of the Total Environment. — 2019. — Vol. 688. — P. 926—934.
18. Sun J., Li Y. S., Liang H. Y. Al3+ uptake in earthworm and its influence on growth of earthworm // Journal of Toxicology. — 2008. — No. 22. — P. 452—454.
19. Renwick L. C., Brown D., Clouter A., Donaldson K. Increased inflammation and altered macrophage chemotactic responses caused by two ultrafine particle types // Occupational and Environmental Medicine. — 2004. — Vol. 61. — No. 5. — P. 442—447.
20. Antisari L. V., Carbone S., Gatti A., Vianello G., Nannipieri P. Uptake and translocation of metals and nutrients in tomato grown in soil polluted with metal oxide (CeO2, Fe3O4, SnO2, TiO2) or metallic (Ag, Co, Ni) engineered nanoparticles // Environmental Science and Pollution Research. — 2015. — Vol. 22. — No. 3. — P. 1841—1853.
21. Yirsaw B. D., Megharaj M., Chen Z., Naidu R. Environmental application and ecological significance of nano-zero valent iron // Journal of Environmental Sciences. — 2016. — Vol. 44. — P. 88—98.
13
