CC BY
29
МИКРОБИОЛОГИЯ
УДК 579+632.95
Ключевые слова: пестицид, ТМТД, биодеструкция, дрожжи, микроорганизмы
Key words: pesticide, TMTD, biodestruction, yeast, microorganisms
Серова Ю. В., Матросова Л. Е.
биодеградирующая способность МИКРООРГАНИЗМОВ в отношении тетраметилтиурамдисульфида
BIODEGRADATION ABILITY OF MICROORGANISMS CONCERNING TETRAMETHYLTHIURAMDISULFIDE
ФГБУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности» Адрес: 420075, Россия, г. Казань, Научный городок-2. Тел. (843) 239-53-18
Federal Center of Toxicological, Radiological and Biological Safety Address: 420075, Russia, Kazan, Nauchnyi gorodok-2. Tel. +7 (843) 239-53-18
Серова Юлия Владимировна, аспирант отдела токсикологии
Serova Yuliya V., Graduate Assistant of the Toxicology Dept. Матросова Лилия Евгеньевна, к. б. н., ст. научн. сотрудник, зав. сектором по производству препаратов
Matrosova Lilia е., Ph.D. in Biological Sciences, Senior Researcher, Head of the Drug Manufacturing Dept.
Аннотация. Показана деструкция карбаматного пестицида ТМТД дрожжами рода Candida и Saccharomyces, использующими экотоксикант в качестве источника питания и энергии.
Summary. The study shows the destructive activity of carbamate pesticide TMTD by some Candida and Saccharomyces species whose nutrient and energy source is the ecotoxicant.
Введение
Одной из серьезных проблем современности является глобальное химическое загрязнение биосферы антропогенными веществами. Важное место среди них занимают химические средства защиты растений и животных - пестициды [1]. В настоящее время окончательно доказано, что использование в сельском хозяйстве пестицидов оказывает негативное влияние на окружающую среду (водные источники, флору и фауну) и здоровье человека. В России, как и в других странах, для пришедших в негодность товарных форм некондиционных пестицидов реализуются методы: захоронения, сжигания, плазмохимического разрушения, а также, в случае предварительного концентрирования разбавленных растворов СДЯВ, адсорбции, коагуляции и флокуляции, которые не являются универсальными в плане защиты окружающей среды от токсичных отходов.
Одной из наиболее перспективных в научном и практическом плане технологий деструкции токсичных веществ в настоящее время является биологический метод их де-токсикации с использованием микроорганизмов. Согласно литературным данным,
микроорганизмы рода Bacillus, Micrococcus, Flavobacterium, Yersinia, Pseudomonas и ми-кромицеты рода Trichoderma и Penicillium обладают резистентностью к симазину, ТМТД, глин, 3249, семихинону, юглону, картоциду, хлортиазиду, каратэ, малатиону, карбарилу, ДДТ и нитролону [2, 3]. Во многих странах создаются коллекции микроорганизмов, разлагающих пестициды и другие токсические соединения, так как этот способ не требует больших затрат, непродолжителен и не приводит к загрязнению окружающей среды токсическими продуктами распада.
Целью данной работы явилась оценка биодеградирующей способности микроорганизмов в отношении карбаматного пестицида - тетраметилтиурамдисульфида (ТМТД), широко используемого в нашей стране.
Материалы и методы
В опытах использованы микроорганизмы различных таксономических групп (спороо-бразующие бактерии рода Bacillus, дрожжи, микроскопические грибы и др.) из коллекции ФГБУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности».
МИКРОБИОЛОГИЯ
На первоначальном этапе использованные микроорганизмы тестированы на способность роста в присутствии пестицида.
Способность микроорганизмов к биодеструкции пестицида выявляли в опыте in vitro. Для культивирования изучаемых микроорганизмов применяли жидкую синтетическую среду М-9 (Na2HPO4 - 6 г, K2HPO4 -3 г, NaCl - 0,5 г, NH4Cl - 1 г, CaC2l - 0,11 г, MgSO4 - 0,12 г, дистиллированная вода до 1000 мл), куда в качестве единственного источника углерода добавляли ТМТД в концентрации 50 мг/л. В опытах использован стандартный образец данного пестицида. Контролем в опыте служил вариант без внесения микроорганизмов. В опытные варианты вносили взвесь суточных культур микроорганизмов в дозе 106 микр. кл. / мл (ОП440 0,2). Ежедневно в опытных и контрольных вариантах определяли концентрацию пестицида хроматографическим методом. Интенсивность роста и накопления биомассы исследуемых микроорганизмов оценивали по измерению оптической плотности микробных суспензий на фотоколориметре при длине волны 440 нм. Концентрацию живых клеток определяли методом высева микробной суспензии соответствующих разведений на плотные питательные среды.
Результаты исследований
Наиболее выраженная биодеградирую-щая способность и высокая способность роста в присутствии ТМТД выявлена у дрожжей Candida krusei-96 и Saccharomyces cerevisiae-11, которые были использованы для дальнейших исследований. При культивировании дрожжей в жидкой питательной среде наблюдалось значительное уменьшение концентрации пестицида в культураль-ной жидкости. Так, в первые сутки культивирования Saccharomyces cerevisiae-11 количество пестицида снизилось на 50 % (Р<0,001) и составило 0,025±0,001 мг/мл. В варианте с внесением candida krusei-96 остаточная концентрация ТМТД в это же время составила 0,01±0,0005 мг/мл, что на 80 % ниже исходных значений. В последующем (10 сут. наблюдения) концентрация пестицида в данном варианте не из-
менялась. Культивирование Saccharomyces cerevisiae-11 в течение 7 суток позволило снизить концентрацию ТМТД на 90 % (0,005± 0,003 мг/мл против 0,05 мг/мл). Концентрация пестицида в контрольном варианте (без внесения микроорганизмов) на протяжении всего периода опыта изменялась незначительно.
Следует отметить, что снижение концентрации пестицида отмечалось при непрерывном росте штаммов-деструкторов. Наблюдалась закономерная зависимость изменения концентрации пестицида от роста культуры. Прирост биомассы candida krusei-96 и Saccharomyces cerevisiae-11 в первые сутки увеличился в 2,5 и 3,2 раза (от 6 lg КОЕ/мл до 15 lg КОЕ/мл и 18,1 lg КОЕ/мл). В последующем - в 3,2 и 3,4 раза (8,1 lg КОЕ/мл и 18,25 lg КОЕ/мл) по сравнению с первоначальной концентрацией.
Заключение
Проведенные исследования свидетельствуют о биодеградирующей способности дрожжевых микроорганизмов в отношении карбаматного пестицида ТМТД, что показывает перспективность их использования в качестве агентов биоремедиации природных объектов. В процессе роста исследуемые дрожжи используют тетраметилтиурамди-сульфид в качестве источника углерода и энергии, что позволяет снизить до минимального уровня содержание данного эко-токсиканта в среде.
Список литературы
1. Ермаков, Н. М. Неспецифическая профилактика зооантропонозных инфекций (дезинсекция), пути ее развития / Н. М. Ермаков, Г. А. Корнеев, С. А. Яковлев и др. // Энтомологические и паразитологические исследования в Поволжье. - Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2001. - Вып. 1. - С. 66-69.
2. Колупаев, А. В. Биодеградация симазина и ТМТД микробными ассоциациями в лабораторных условиях / А. В. Колупаев, А. А. Широких, И. Г. Широких // Иммунология, аллергология, инфектология. - 2010. - № 1. - С. 64-64.
3. Ксенофонтова, О. Ю. Экспериментальные данные о взаимодействии микроорганизмов и пестицидов в почве / О. Ю. Ксенофонтова, П. А. Чиров // Поволжский экологический журнал. - 2005. - № 1. -С. 29-35.
