Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ДИНАМИКУ ЧИСЛЕННОСТИ И ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ PROROCENTRUM FORAMINOSUM (DINOPHYTA)'

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ДИНАМИКУ ЧИСЛЕННОСТИ И ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ PROROCENTRUM FORAMINOSUM (DINOPHYTA) Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
51
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
PROROCENTRUM FORAMINOSUM / ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ / ЧИСЛЕННОСТЬ КЛЕТОК / ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ ХЛОРОПЛАСТА / ЗЕЛЕНАЯ ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ ДИНОФЛАГЕЛЛЯТ

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Маркина Ж. В., Огнистая А. В., Зинов А. А.

Проведена оценка динамики численности, внешнего вида клеток, флуоресценции хлоропласта и зеленой автофлуоресценции клеток (ЗАФ) динофлагелляты Prorocentrum foraminosum при воздействии тяжелых металлов: кадмия Cd2+, никеля Ni2+ и свинца Pb2+ в концентрациях 10 и 20 мкг/л. Показано, что все металлы в изученных концентрациях оказали ингибирующее влияние на численность клеток: наименьшее воздействие оказал Cd2+. Морфологически клетки не изменялись при воздействии Cd2+, Pb2+, а при добавлении Ni2+ отмечена деформация клеток. Флуоресценция хлоропласта изменялась при воздействии металлов, за исключением Cd2+. В целом, ЗАФ не изменялась при наличии в среде Cd2+, увеличивалась при добавлении Ni2+, снижалась- Pb2+. Предложено использовать ЗАФ для экспресс оценки токсичности веществ и качества вод.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Маркина Ж. В., Огнистая А. В., Зинов А. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF HEAVY METALS ON THE ABUNDANCE DYNAMICS AND FLUORESCENT CHARACTERISTICS OF PROROCENTRUM FORAMINOSUM (DINOPHYTA)

The dynamics of the number, appearance of cells, fluorescence of chloroplast and green autofluorescence of cells (GAF) of dinoflagellate Prorocentrum foraminosum under the influence of heavy metals cadmium Cd2+, nickel Ni2+ and lead Pb2+ in concentrations of 10 and 20 µg/l. It was shown that all heavy metals in the studied concentrations had an inhibitory effect on the number of cells: Cd2+ had the least effect. Morphologically, the cells did not change when exposed to Cd2+, Pb2+ and when Ni2+ were added, cell deformation was noted. Chloroplast fluorescence changed when exposed to all metals except Cd2+. In general, GAP did not change in the presence of Cd2+ in the medium, increased with the addition of Ni2+, decreased with Pb2+. We proposed to use GAF for express assessment of toxicity of substances and water quality.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ДИНАМИКУ ЧИСЛЕННОСТИ И ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ PROROCENTRUM FORAMINOSUM (DINOPHYTA)»

УДК 504.05:632.15

'Ж.ВМаркина, 12А.В.Огнистая, 1А.А.Зинов

'Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН, zhannav@mail.ru

2Дальневосточный федеральный университет

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ДИНАМИКУ ЧИСЛЕННОСТИ И ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ PROROCENTRUM FORAMINOSUM (DINOPHYTA)

Проведена оценка динамики численности, внешнего вида клеток, флуоресценции хлоропласта и зеленой автофлуоресценции клеток (ЗАФ) динофлагелляты Prorocentrum foraminosum при воздействии тяжелых металлов: кадмия Cd2+, никеля Ni2+ и свинца Pb2+ в концентрациях 10 и 20 мкг/л. Показано, что все металлы в изученных концентрациях оказали ингибирующее влияние на численность клеток: наименьшее воздействие оказал Cd2+. Морфологически клетки не изменялись при воздействии Cd2+, Pb2+, а при добавлении Ni2+ отмечена деформация клеток. Флуоресценция хлоропласта изменялась при воздействии металлов, за исключением Cd2+. В целом, ЗАФ не изменялась при наличии в среде Cd2+, увеличивалась при добавлении Ni2+, снижалась - Pb2+. Предложено использовать ЗАФ для экспресс оценки токсичности веществ и качества вод.

Ключевые слова: Prorocentrum foraminosum; тяжелые металлы; численность клеток; флуоресценция хлоропласта; зеленая флуоресценция динофлагеллят.

DOI: https://doi.Org/10.24852/2411-7374.2023.1.61.68

Введение

В связи возрастанием численности населения, увеличением площади сельскохозяйственных угодий и промышленного производства усиливается загрязнение биосферы тяжелыми металлами (Nagajyoti et al., 2010). Одноклеточные водоросли, как основа трофических цепей и основной источник кислорода в водных экосистемах, вызывают закономерный интерес у исследователей в экотоксикологическом плане (Masmoudi et al., 2013; Cheng et al., 2016). На основании длительного мониторинга в загрязненных тяжелыми металлами акваториях показано снижение численности динофитовых водорослей (Liu et al., 2012). При этом большинство металлов необходимы для нормальной жизнедеятельности растений (Naga-jyoti et al., 2010).

Кадмий (Cd2+) не включен в биохимические реакции у растений, за исключением морской диато-меи Thalassiosira weissflogii, у которой обнаружена содержащая кадмий ангидраза (Andorch et al., 2012). Никель (Ni2+) играет важную роль в функционировании уреазы и Ni-суперокиддисмутазы. Основные функции никеля - участие в окислительно-восстановительных реакциях (Nagajyoti et al., 2010). Свинец (Pb2+) - неэссенциальный элемент, вызывающий повреждения у растений, прежде всего за счет индуцирования выделения активных форм кислорода и отрицательного вли-

яния на активность ферментов (Nagajyoti et al., 2010).

Большинство исследований по действию тяжелых металлов на микроводоросли ограничивается представителями отдела Chlorophyta (Mallick, Mohn, 2003; Chia et al., 2013; Jamers et al., 2013; Martinez-Ruiz, Martinez-Jeromo, 2015; Cheng et al, 2016). В тоже время, представители динофлагеллят в данном отношении остаются слабоизу-ченными (Soyer, Prevot, 1981; Weng et al., 2008; Huang et al., 2018).

Виды рода Prorocentrum регистрируются в разных районах Мирового океана (Faust, 1993; Ta§, Okus, 2011; Ясакова, 2013; Shin et al., 2019; Li et al., 2021; Wang et al., 2020). Ряд видов этого рода способны вызывать «цветение» воды (Ta§, Okus, 2011; Ясакова, 2013; Shin et al., 2019; Li et al., 2021). Prorocentrum foraminosum встречается в заливе Петра Великого (Японского моря) с апреля по июнь и с сентября по октябрь на талломах макрофитов, при температурах 8-22°С (Селина, 2017). Он также обнаружен у побережья Белиза (Faust et al., 1993). Данный вид способен продуцировать динофизистоксин-1, вызывающий диарею у теплокровных животных (Kameneva et al., 2015).

Цель настоящей работы заключалась в оценке действия кадмия, никеля, свинца на микроводоросль Prorocentrum foraminosum (Faust, 1993).

Численность клеток - показатель, традиционно используемый для оценки действия веществ на микроводоросли (Gissi et al., 2015; Tato, Beiras. 2019). В связи с тем, что хлоропласты - основная мишень действия токсических веществ, в том числе тяжелых металлов, у водорослей и высших растений (Carfagna et al., 2013), в качестве оценочного показателя нами использовалась флуоресценция хлоропласта. Динофлагелляты облают зеленой автофлуоресценцией - ЗАФ, которую ранее было предложено использовать в качестве таксономического маркера и оценки жизнеспособности водорослей (Tang, Dobbs, 2007; Tang et al., 2022). В данной работе изменение данного показателя рассматривалось в качестве маркера токсического действия тяжелых металлов.

Материал и методы исследования

Культура Prorocentrum foraminosum MBRU_ PrRUS_16 предоставлена ресурсным центром «Морской биобанк» Национального научного центра им. А.В. Жирмунского. Водоросль выращивали на среде f (Guillard, Ryther, 1962), приготовленной на основе фильтрованной и стерилизованной морской воды соленостью 32%о в 24-лу-ночных планшетах с объемом культуральной среды 10 мл, при температуре 18 °С, интенсивности освещения 70 мкмоль/м2/с в области видимого света и свето-темновым периодом 12 ч свет : 12 ч темнота. В качестве инокулята использовали культуры на экспоненциальной стадии роста.

Выбор концентраций Cd2+, Ni2+ и Pb2+ основан на данных о их содержании в прибрежных районах морей Дальнего Востока (Качество ..., 2020; 2021) и величинах их предельно допустимых концентраций (ПДК) в морских водах: тестовые концентрации металлов - 10 и 20 мкг/л - соответствуют 1 ПДК и 2 ПДК.

Подсчет численности клеток произведен в счетной камере Седвика-Рафтера под микроскопом Evos-5000 (Thermo Fisher Scientific, США).

Фотографии выполнены с помощью Evos-5000 в проходящем свете и флуоресценции. Возбуждение зеленой флуоресценции (ЗАФ) производили с применением светодиодного куба GFP, флуоресценции хлорофилла а - с применением светодиодного куба Cy5.

Эксперименты проводили в трех повторно-стях. Статистическую обработку выполняли с помощью программы MS Excel. На графиках представлены средние значения и их стандартные отклонения.

Результаты и их обсуждение

Численность клеток Prorocentrum foraminosum

¡ä 80 -

rfi

fin

1*1

rf

0 Cd 10 Cd 20 Ni 10 Ni 20 Pb 10 Pb 20

мкг/л

□ 3-е сутки И7-е сутки

Рис. Численность клеток Prorocentrum foraminosum при воздействии тяжелых металлов Fig. The number of Prorocentrum foraminosum cells under the influence of heavy metals

при всех исследованных концентрациях металлов была ниже чем в контроле как на третьи, так и на седьмые сутки эксперимента (рис.). Однако рост водорослей не ингибировался полностью: число клеток к седьмым суткам возрастало во всех случаях опыта. Наименьшее воздействие оказал Cd2+.

В контрольном образце на третьи сутки эксперимента клетки вытянутой овоидной формы, флуоресценция хлорофилла а выраженная, ЗАФ менее яркая, выявлены флуоресцирующие ком-партменты (табл. 1).

При внесении 10 мкг/л Cd2+ на третьи сутки у клеток на световом уровне не происходит изменений, в том числе флуоресценции хлоропласта, зеленая флуоресценция становится менее яркой (табл. 1). То же самое наблюдается и при добавлении 20 мкг/л Cd2+. На седьмые сутки в варианте 10 мкг/л Cd2+ клетки не отличались от таковых в контроле. Более высокая концентрация Cd2+ приводила к смещению ядра от центральной к апикальной части клеток, истечению клеточного содержимого, флуоресценция хлоропласта не изменялась, а ЗАФ становилась более выраженной.

При воздействии Ni2+ в концентрации 10 мк-г/л отмечалось выделение клеточного содержимого на третьи сутки экспозиции, выявлены изменения в хлоропласте по флуоресценции, ЗАФ существенно не отличалась от контроля (табл. 2). Такие же изменения обнаружены и в варианте 20 мкг/л Ni2+. На седьмые сутки также происходило истечение клеточного содержимого, но флуоресценция хлоропласта не отличалась от контроля, а ЗАФ увеличивалась. При содержании 20 мкг/л Ni2+ клетки становились более вытянутыми, флуоресценция хлоропласта не отличалась от контрольной, а ЗАФ была более интенсивна, чем в контрольном образце.

0

62

российский журннл прним экологии

Таблица 1. Клетки Prorocentrum foraminosum при воздействии кадмия Table 1. Prorocentrum foraminosum cells under the influence of cadmium

Варианты Options

Контроль, 3 сутки

Контроль, 7 сутки

10 мкг/л Cd2+, 3 сутки

20 мкг/л Cd2+, 3 сутки

10 мкг/л Cd2+, 7 сутки

20 мкг/л Cd2+, 7 сутки

Световая микроскопия Light microscopy

Ж

Флуоресценция хлоропласта Chloroplast fluorescence

Зеленая флуоресценция Green fluorescence

При внесении РЬ2+ в концентрации 10 мкг/л на третьи сутки изменений морфологии не обнаружено, флуоресценция хлоропласта и ЗАФ были слабее, чем в контроле (табл. 3). То же самое отмечено при концентрации свинца 20 мкг/л, за исключением более яркой флуоресценции хлоропласта. На третьи и седьмые сутки клетки при РЬ2+ 10 мкг/л клетки были идентичны. При 20 мкг/л произошло изменение формы клеток, флуоресценция хлоропласта и ЗАФ также отличались от контрольной.

Проведенные исследования показали, что все исследованные металлы во всех концентрациях оказали влияние на Р. foraminosum. Токсичность тяжелых металлов для микроводорослей связана, прежде всего, с тем, что они вызывают окисли-

тельный стресс в результате увеличения количества свободных радикалов (Nagajyoti et а1., 2010; А^огЛ et а1., 2012). Повышение уровня активных форм кислорода приводит к снижению фотосинтетической продуктивности (Masmoudi et а1., 2013). №2+ и Cd2+ влияют на реакционный центр ФС II, РЬ2+ блокирует поток электронов на месте разложения воды, тогда как другие металлы инак-тивируют ФС II (МаШск, Mohn, 2003).

Очевидно, что при воздействии Cd2+ снижение численности популяции Р foraminosum связано с физиологическими нарушениями в клетках, о чем свидетельствует изменение флуоресценции хлоропласта и ЗАФ. Известно, что аккумулятивные тельца у водорослей обладают более выраженной ЗАФ, чем хлоропласт и другие органеллы

Таблица 2. Клетки Prorocentrum foraminosum при воздействии никеля Table 2. Prorocentrum foraminosum cells under the influence of nickel

Варианты Options

10 мкг/л Ni2+, 3 сутки

Световая микроскопия Light microscopy

Флуоресценция хлоропласта Chloroplast fluorescence

Зеленая флуоресценция Green fluorescence

20 мкг/л Ni2+, 3 сутки

10 мкг/л Ni2+, 7 сутки

20 мкг/л Ni2+, 7 сутки

клетки (Tang, Dobbs, 2007). Появление участков с выраженной флуоресценцией может свидетельствовать о формировании запасающих гранул. Известно, что Cd2+ приводит к изменению биохимического состава клетки (Carfagna et al., 2013; Jamers et al., 2013; Cheng et al., 2016). Он может вызывать увеличение продуцирования растворенных органических веществ динофлагеллятами, для его выведения из клеток водорослей (Huang et al., 2018). Возможно, по этой причине мы наблюдали истечение клеточного содержимого при 20 мкг/л Cd2+ на седьмые сутки. Несмотря на то, что неоднократно показано, что Cd2+ обладает высокой токсичностью для микроводорослей, он оказал наименьшее воздействие на P. foraminosum. Ранее у P micans при 20 мкг/л Cd2+ отмечено увеличение переферийных вакуолей, количества лизосом и их диаметра (до 1 мкм) после 6 дней экспозиции, формы митохондрий и количество крист в них, даже их лизис. В хлоропластах изменений не обнаруживалось (Soyer, Prevot, 1981).

В проведенных экспериментах при наличии в среде Ni2+ отмечено изменение флуоресценции хлоропласта и истечение клеточного содержимого. Данный металл вызывает нарушение функций мембраны и нарушение минерального обмена, особенно калиевого (Nagajyoti et al., 2010). Клет-

ки Ankistrodesmus falcatus при 8 мкг/л №2+ увеличивались и изменяли форму, а при 17 мкг/л деформировались хлоропласты (Martmez-Rшz. Martínez-Jeromo, 2015).

РЬ2+, помимо ингибирования роста Р. рогатт-osum, приводил к изменениям флуоресценции клеток. Как уже отмечалось, что РЬ2+ влияет на ферментную активность растений, вызывает изменение проницаемости мембран и нарушение минерального питания (Nagajyoti е1 а1., 2010). Кроме того, происходят физиологические изменения в клетках микроводорослей, в том числе за счет нарушений фотосинтетического аппарата: снижения квантового выхода флуоресценции, уменьшения размера фотосинтетической антенны ^ап et а1., 2019). РЬ2+ может заменять магний в молекуле хлорофилла, но такие хлорофиллы не связаны прочно с лигандами пигмент-белкового комплекса. Водоросли синтезируют больше молекул хлорофилла для компенсации нефункциональных хлорофиллов и поддержания производительности фотосинтеза (Zamani-Ahmadmahmoodi et а1., 2020), о чем может сигнализировать усиление флуоресценции хлоропласта.

В целом, Р. foraminosum по сравнению с другими представителями микроводорослей оказался более чувствительным к воздействию всех метал-

российский журнал прикладной экологии

Таблица 3. Клетки Prorocentrum foraminosum при воздействии свинца Table 3. Prorocentrum foraminosum cells under the influence of lead

Варианты Options

10 мкг/л Pb2+, 3 сутки

20 мкг/л Pb2+, 3 сутки

10 мкг/л Pb2+, 7 сутки

20 мкг/л Pb2+, 7 сутки

Световая микроскопия Light microscopy

Ш АЖ Ж 25 мкм

J •

25 мкм

25 мкм

25 мкм

Флуоресценция хлоропласта Chloroplast fluorescence

Зеленая флуоресценция Green fluorescence

25 мкм

лов. Так, например, ингибирование скорости роста популяции Phaeocystis antarctica на 10% происходило при концентрации 135 мкг/л Cd2+, 260 мкг/л Pb2+(Gissi et al., 2015). Численность клеток Ankistrodesmus falcatus снижалась при концентрациях 15-30 мкг/л Ni2+ уже через 24 часа опыта (Martinez-Ruiz, Martinez-Jeromo, 2015).

Заключение

Концентрации исследованных тяжелых металлов ингибируют рост Prorocentrum poraminosum, влияют на хлоропласт, что выражается в изменении его флуоресценции и изменяют метаболизм микроводоросли, что выражается в изменении ЗАФ.

ЗАФ Prorocentrum foraminosum изменялась в большей степени, чем флуоресценция хлоропласта и морфология клеток. В целом, ЗАФ не изменялась при наличии в среде Cd2+, увеличивалась при добавлении Ni2+, снижалась - Pb2+. Таким образом, ЗАФ можно использовать не только в качестве таксономического маркера и оценки жизнеспособности динофлагеллят и диатомей, но и для экспресс-оценки токсичности веществ и качества вод.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 21-74-30004).

Список литературы

1. Качество морских вод по гидрохимическим показателям. Ежегодник 2019. М: Наука, 2020. 230 с.

2. Качество морских вод по гидрохимическим показателям. Ежегодник 2020. М: Наука, 2021. 281 с.

3. Селина М.С. Морфология и сезонная динамика потенциально токсичной микроводоросли Prorocentrum foraminosum Faust 1993 (Dinophyta) в заливе Петра Великого Японского моря // Биология моря. 2017. Т. 43, №3. С. 169-174. doi: 10.1134/S1063074017030099.

4. Ясакова О.Н. Сезонная динамика фитопланктона Новороссийской бухты в 2007 г. // Морской экологический журнал. 2013. Т. 12, №1. С. 92-102.

5. Carfagna S., Lanza N., Salbitani G., Basile A. Physiological and morphological responses of lead or cadmium exposed Chlorella sorokiniana 211-8K (Chlorophyceae) // SpringerPlus. 2013. Vol. 2 (1). P. 1-7. doi: 10.1186/2193-1801-2-147.

6. Cheng J., Qiu H., Chang Z. The effect of cadmium on the growth and antioxidant response for freshwater algae Chlorella vulgaris // SpringerPlus. 2016. Vol. 5 (1). P. 1-8. doi: 10.1186/ s40064-016-2963-1.

7. Chia M.A., Lombardi A.T., Maria da Gra^a G.M., Parrish C.C. Lipid composition of Chlorella vulgaris (Trebouxiophyce-ae) as a function of different cadmium and phosphate concentrations // Aquatic toxicology. 2013. Vol. 128. P. 171-182. doi: 10.1016/j.aquatox.2012.12.004.

8. Faust M.A. Three new benthic species of Prorocentrum (Dinophyceae) from Twin Cays, Belize: P. maculosum sp. nov., P. foraminosum sp. nov. and P. formosum sp. nov. // Phycologia. 1993. Vol. 32 (6). P. 410-418. doi: 10.2216/i0031-8884-32-6-410.1.

9. Gan T., Zhao N., Yin G., Chen M. Optimal chlorophyll fluorescence parameter selection for rapid and sensitive detection of lead toxicity to marine microalgae Nitzschia closterium based on chlorophyll fluorescence technology // Journal of photochemistry and photobiology B: Biology. 2019. Vol. 197. 111551. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2019.111551.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

10. Gissi F., Adams M.S., King C.K., Jolley D.F. A robust bioassay to assess the toxicity of metals to the Antarctic marine microalga Phaeocystis antarctica // Environmental toxicology and chemistry. 2015. Vol. 34 (7). P. 1578-1587. doi: 10.1002/ etc.2949.

11. Guillard R.R.L., Ryther J.H. Studies of marine planktonic diatoms. 1. Cyclotella nana Hustedt and Detonula confervacea (Cleve) Gran. // Canadian journal of microbiology. 1962. Vol. 8 (2). P. 229-239. doi: 10.1139/m62-029.

12. Huang X.G., Li S.X., Liu F. J. Regulated effects of Prorocentrum donghaiense Lu exudate on nickel bioavailability when cultured with different nitrogen sources // Chemosphere. 2018. Vol. 197. P. 57-64. doi: 10.1016/j.chemosphere.2018.01.014.

13. Kameneva P.A., Efimova K.V., Rybin V.G., Orlova T.Y Detection of dinophysistoxin-1 in clonal culture of marine di-noflagellate Prorocentrum foraminosum (Faust MA, 1993) from the Sea of Japan // Toxins. 2015. Vol. 7 (10). P. 3947-3959. doi: 10.3390/toxins7103947.

14. Li M., Zhang F., Glibert P.M. Seasonal life strategy of Prorocentrum minimum in Chesapeake Bay, USA: Validation of the role of physical transport using a coupled physical-biogeo-chemical-harmful algal bloom model // Limnology and oceanography. 2021. Vol. 66 (11). P. 3873-3886. doi: 10.1002/lno.11925.

15. Liu D., Shi Y., Di B., Sun Q. The impact of different pollution sources on modern dinoflagellate cysts in Sishili Bay, Yellow Sea, China // Marine micropaleontology. 2012. Vol. 84. P. 1-13. doi: 10.1016/j.marmicro.2011.11.001.

16. Mallick N., Mohn F.H. Use of chlorophyll fluorescence in metal-stress research: a case study with the green microalga Scenedesmus // Ecotoxicology and environmental safety. 2003. Vol. 55 (1). P. 64-69. doi: 10.1016/S0147-6513(02)00122-7.

17. Masmoudi S., Nguyen-Deroche N., Caruso A. Cadmium, copper, sodium and zinc effects on diatoms: from heaven to hell - a review // Cryptogamie, Algologie. 2013. Vol. 34 (2). P. 185-225. doi: 10.7872/crya.v34.iss2.2013.185.

18. Nagajyoti P.C., Lee K.D., Sreekanth T.V.M. Heavy metals, occurrence and toxicity for plants: a review // Environmental chemistry letters. 2010. Vol. 8 (3). P. 199-216. doi: 10.1007/ s10311-010-0297-8.

19.Shin H.H., Li Z., Mertens K.N., Seo M.H. Prorocentrum shikokuense Hada and P. donghaiense Lu are junior synonyms of P. obtusidens Schiller, but not of P. dentatum Stein (Prorocentral-es, Dinophyceae) // Harmful algae. 2019. Vol. 89. 101686 p. doi: 10.1016/j.hal.2019.101686.

20. Soyer M.O., Prevot P. Ultrastructural damage by cadmium in a marine dinoflagellate, Prorocentrum micans // The journal of protozoology. 1981. Vol. 28 (3). P. 308-313. doi: 10.1111/ j.1550-7408.1981.tb02856.x.

21. Ta§ S., Oku§ E. A review on the bloom dynamics of a harmful dinoflagellate Prorocentrum minimum in the Golden Horn Estuary // Turkish Journal of fisheries and aquatic sciences. 2011. Vol. 11 (4). P. 673-681. doi: 10.4194/1303-2712-v11_4_03.

22. Tang Y.Z., Dobbs F.C. Green autofluorescence in dino-flagellates, diatoms, and other microalgae and its implications for vital staining and morphological studies // Applied and environmental microbiology. 2007. Vol. 73 (7). P. 2306-2313. doi: 10.1128/AEM.01741-06.

23. Tang Y.Z., Shang L., Dobbs F.C. Measuring viability of dinoflagellate cysts and diatoms with stains to test the efficiency of facsimile treatments possibly applicable to ships' ballast wa-

ter and sediment // Harmful Algae. 2022. Vol. 114.102220. doi: 10.1007/s11802-020-4480-7.

24. Tato T., Beiras R. The use of the marine microalga Tiso-chrysis lutea (T-iso) in standard toxicity tests; comparative sensitivity with other test species // Frontiers in marine science. 2019. Vol. 6. 488 p. doi: 10.3389/fmars.2019.00488.

25.Wang H., Hu Z., Chai Z., Deng Y. Blooms of Prorocen-trum donghaiense reduced the species diversity of dinoflagellate community //Acta oceanologica sinica. 2020. Vol. 39 (4). P. 110119. doi: 10.1007/s13131-020-1585-1.

26. Weng H.X., Sun X.W., Weng J.K. Crucial roles of iron in the growth of Prorocentrum micans Ehrenberg (Dinophyce-ae) // Journal of coastal research. 2008. Vol. 24. P. 176-183. doi: 10.2112/06-0819.1.

27. Zamani-Ahmadmahmoodi R., Malekabadi M.B., Rahimi R. Aquatic pollution caused by mercury, lead, and cadmium affects cell growth and pigment content of marine microalga, Nannochloropsis oculata // Environmental monitoring and assessment. 2020. Vol. 192 (6). P. 1-11. doi: 10.1007/s10661-020-8222-5.

References

1. Kachestvo morskih vod po gidrohimicheskim pokazate-lyam Ezhegodnik 2019 [Sea water quality according to hydro-chemical indicators. Annual collection 2019]. Moscow: Nauka,

2020. 230 p.

2. Kachestvo morskih vod po gidrohimicheskim pokazate-lyam Ezhegodnik 2020 [Sea water quality according to hydro-chemical indicators. Annual collection 2020]. Moscow: Nauka,

2021. 281 p.

3. Selina M.S. Morfologiya i sezonnaya dinamika poten-cial'no toksichnoj mikrovodorosli Prorocentrum foraminosum Faust 1993 (Dinophyta) v zalive Petra Velikogo Yaponskogo morya [Morphology and seasonal dynamics of potentially toxic microalgae Prorocentrum foraminosum Faust 1993 (Dinophyta) in Peter the Great Bay of the Sea of Japan] // Biologiya morya [Russian Journal of marine biology]. 2017. Vol. 43, No 3. P. 169174. doi: 10.1134/S1063074017030099.

4. Yasakova O.N. Sezonnaya dinamika fitoplanktona No-vorossijskoj buhty v 2007 godu [Seasonal dynamics of phyto-plankton of Novorossiysk Bay in 2007] // Morskoj ekologich-eskij zhurnal [Marine biological journal]. 2013. Vol. 12, No 1. Р. 92-102.

5. Carfagna S., Lanza N., Salbitani G., Basile A. Physiological and morphological responses of lead or cadmium exposed Chlorella sorokiniana 211-8K (Chlorophyceae) // SpringerPlus. 2013. Vol. 2 (1). P. 1-7. doi: 10.1186/2193-1801-2-147.

6. Cheng J., Qiu H., Chang Z. The effect of cadmium on the growth and antioxidant response for freshwater algae Chlorella vulgaris // SpringerPlus. 2016. Vol. 5 (1). P. 1-8. doi: 10.1186/ s40064-016-2963-1.

7. Chia M.A., Lombardi A.T., Maria da Gra^a G.M., Parrish C.C. Lipid composition of Chlorella vulgaris (Trebouxiophyce-ae) as a function of different cadmium and phosphate concentrations // Aquatic toxicology. 2013. Vol. 128. P. 171-182. doi: 10.1016/j.aquatox.2012.12.004.

8. Faust M.A. Three new benthic species of Prorocentrum (Dinophyceae) from Twin Cays, Belize: P. maculosum sp. nov., P. foraminosum sp. nov. and P. formosum sp. nov. // Phycologia. 1993. Vol. 32 (6). P. 410-418. doi: 10.2216/i0031-8884-32-6-410.1.

9. Gan T., Zhao N., Yin G., Chen M. Optimal chlorophyll fluorescence parameter selection for rapid and sensitive detection of lead toxicity to marine microalgae Nitzschia closterium based on chlorophyll fluorescence technology // Journal of photochemistry and photobiology B: Biology. 2019. Vol. 197. 111551. doi:

66

российский иол прикладной экологии

10.1016/j.jphotobiol.2019.111551.

10. Gissi F., Adams M.S., King C.K., Jolley D.F. A robust bioassay to assess the toxicity of metals to the Antarctic marine microalga Phaeocystis antarctica // Environmental toxicology and chemistry. 2015. Vol. 34 (7). P. 1578-1587. doi: 10.1002/ etc.2949.

11. Guillard R.R.L., Ryther J.H. Studies of marine planktonic diatoms. 1. Cyclotella nana Hustedt and Detonula confervacea(-Cleve) Gran. // Canadian journal of microbiology. 1962. Vol. 8 (2). P. 229-239. doi: 10.1139/m62-029.

12. Huang X.G., Li S.X., Liu F. J. Regulated effects of Promcentrum donghaiense Lu exudate on nickel bioavailability when cultured with different nitrogen sources // Chemosphere. 2018. Vol. 197. P. 57-64. doi: 10.1016/j.chemosphere.2018.01.014.

13. Kameneva P.A., Efimova K.V., Rybin V.G., Orlova T.Y Detection of dinophysistoxin-1 in clonal culture of marine di-noflagellate Prorocentrum foraminosum (Faust MA, 1993) from the Sea of Japan // Toxins. 2015. Vol. 7 (10). P. 3947-3959. doi: 10.3390/toxins7103947.

14. Li M., Zhang F., Glibert P.M. Seasonal life strategy of Prorocentrum minimum in Chesapeake Bay, USA: Validation of the role of physical transport using a coupled physical-biogeo-chemical-harmful algal bloom model // Limnology and oceanography. 2021. Vol. 66 (11). P. 3873-3886. doi: 10.1002/lno.11925.

15. Liu D., Shi Y., Di B., Sun Q. The impact of different pollution sources on modern dinoflagellate cysts in Sishili Bay, Yellow Sea, China // Marine micropaleontology. 2012. Vol. 84. P. 1-13. doi: 10.1016/j.marmicro.2011.11.001.

16. Mallick N., Mohn F.H. Use of chlorophyll fluorescence in metal-stress research: a case study with the green microalga Scenedesmus // Ecotoxicology and environmental safety. 2003. Vol. 55 (1). P. 64-69. doi: 10.1016/S0147-6513(02)00122-7.

17. Masmoudi S., Nguyen-Deroche N., Caruso A. Cadmium, copper, sodium and zinc effects on diatoms: from heaven to hell - a review // Cryptogamie, Algologie. 2013. Vol. 34 (2). P. 185-225. doi: 10.7872/crya.v34.iss2.2013.185.

18. Nagajyoti P.C., Lee K.D., Sreekanth T.V.M. Heavy metals, occurrence and toxicity for plants: a review // Environmental chemistry letters. 2010. Vol. 8 (3). P. 199-216. doi: 10.1007/ s10311-010-0297-8.

19.Shin H.H., Li Z., Mertens K.N., Seo M.H. Prorocentrum shikokuense Hada and P. donghaiense Lu are junior synonyms of P. obtusidens Schiller, but not of P. dentatum Stein (Prorocentral-es, Dinophyceae) // Harmful algae. 2019. Vol. 89. 101686 p. doi: 10.1016/j.hal.2019.101686.

20. Soyer M.O., Prevot P. Ultrastructural damage by cadmium in a marine dinoflagellate, Prorocentrum micans // The journal of protozoology. 1981. Vol. 28 (3). P. 308-313. doi: 10.1111/ j.1550-7408.1981.tb02856.x.

21. Ta§ S., Oku§ E. A review on the bloom dynamics of a harmful dinoflagellate Prorocentrum minimum in the Golden Horn Estuary // Turkish Journal of fisheries and aquatic sciences. 2011. Vol. 11 (4). P. 673-681. doi: 10.4194/1303-2712-v11_4_03.

22. Tang Y.Z., Dobbs F.C. Green autofluorescence in dino-flagellates, diatoms, and other microalgae and its implications for vital staining and morphological studies // Applied and en-

vironmental microbiology. 2007. Vol. 73 (7). P. 2306-2313. doi: 10.1128/AEM.01741-06.

23. Tang Y.Z., Shang L., Dobbs F.C. Measuring viability of dinoflagellate cysts and diatoms with stains to test the efficiency of facsimile treatments possibly applicable to ships' ballast water and sediment // Harmful Algae. 2022. Vol. 114.102220. doi: 10.1007/s11802-020-4480-7.

24. Tato T., Beiras R. The use of the marine microalga Tiso-chrysis lutea (T-iso) in standard toxicity tests; comparative sensitivity with other test species // Frontiers in marine science. 2019. Vol. 6. 488 p. doi: 10.3389/fmars.2019.00488.

25.Wang H., Hu Z., Chai Z., Deng Y. Blooms of Prorocen-trum donghaiense reduced the species diversity of dinoflagellate community // Acta oceanologica sinica. 2020. Vol. 39 (4). P. 110119. doi: 10.1007/s13131-020-1585-1.

26. Weng H.X., Sun X.W., Weng J.K. Crucial roles of iron in the growth of Prorocentrum micans Ehrenberg (Dinophyceae) // Journal of coastal research. 2008. Vol. 24. P. 176-183. doi: 10.2112/06-0819.1.

27. Zamani-Ahmadmahmoodi R., Malekabadi M.B., Rahimi R. Aquatic pollution caused by mercury, lead, and cadmium affects cell growth and pigment content of marine microalga, Nannochloropsis oculata // Environmental monitoring and assessment. 2020. Vol. 192 (6). P. 1-11. doi: 10.1007/s10661-020-8222-5.

Markina Zh.V., Ognistaya A.V., Zinov A.A. Influence of heavy metals on the abundance dynamics and fluorescent characteristics of Prorocentrum foraminosum (Dinophyta).

The dynamics of the number, appearance of cells, fluorescence of chloroplast and green autofluorescence of cells (GAF) of dinoflagellate Prorocentrum foraminosum under the influence of heavy metals cadmium Cd2+, nickel Ni2+ and lead Pb2+ in concentrations of 10 and 20 ^g/l. It was shown that all heavy metals in the studied concentrations had an inhibitory effect on the number of cells: Cd2+ had the least effect. Morphologically, the cells did not change when exposed to Cd2+, Pb2+ and when Ni2+ were added, cell deformation was noted. Chloroplast fluorescence changed when exposed to all metals except Cd2+. In general, GAP did not change in the presence of Cd2+ in the medium, increased with the addition of Ni2+, decreased with Pb2+. We proposed to use GAF for express assessment of toxicity of substances and water quality.

Keywords: Prorocentrum foraminosum; heavy metals; the number of cells; chloroplast fluorescence; green fluorescence of dinoflagellates.

Раскрытие информации о конфликте интересов: Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов / Disclosure of conflict of interest information: The author claims no conflict of interest

Информация о статье / Information about the article

Поступила в редакцию / Entered the editorial office: 08.11.2022

Одобрено рецензентами / Approved by reviewers: 22.11.2022

Принята к публикации / Accepted for publication: 19.01.2023

Информация об авторах

Маркина Жанна Васильевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник, Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН, 690041, Россия, г. Владивосток, ул. Пальчевского, 17, E-mail: zhannav@mail.ru.

Огнистая Альбина Васильевна, аспирант, Дальневосточный федеральный университет, 690091, Россия, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10, E-mail: alya_lokshina@mail.ru.

Зинов Антон Андреевич, аспирант, Дальневосточный федеральный университет, 690091, Россия, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10, E-mail: toni.zinov.95@mail.ru.

Information about the authors

Zhanna V. Markina, Ph.D. in Biology, Researcher, A.V. Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, FEB RAS, 17, Palchevsky st., Vladivostok, 690041, Russia, E-mail: zhannav@mail.ru.

Albina V. Ognistaya, Postgraduate Student, Far Eastern Federal University, 10, Ajax village, Russian Island, Vladivostok, 690091, Russia, E-mail: alya_lokshina@mail.ru.

Anton A. Zinov, Postgraduate Student, Far Eastern Federal University, 10, Ajax village, Russian Island, Vladivostok, 690091, Russia, E-mail: toni.zinov.95@mail.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.