ОБНАРУЖЕНИЕ МИКРОЦИСТИНОВ В ЦИАНОБАКТЕРИАЛЬНЫХ ОБРАСТАНИЯХ РАЗЛИЧНЫХ СУБСТРАТОВ ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЫ ОЗЕРА БАЙКАЛ

Некоторые виды цианобактерий способны продуцировать токсины, концентрация которых в период цветения воды может достигать величины, опасной для жизни человека и животных. Планктонные цианобактерии являются наиболее распространенными и изученными продуцентами микроцистинов – циклических гептапептидов, вызывающих поражения печени, менее известны микроцистин-синтезирующие бентосные цианобактерии. В озере Байкал в последние годы зарегистрировано массовое развитие бентосных цианобактерий, формирующих обширные обрастания на различных субстратах. В обрастаниях природных и искусственных субстратов, отобранных в прибрежной зоне озера Байкал, в том числе на больных и погибших эндемичных губках Lubomirskia baicalensis и Baikalospongia spp., выявлены микроцистины, продуцируемые бентосными цианобактериями. С применением микроскопии показано, что в составе обрастаний преобладают ностоковые и осцилляториевые цианобактерии с доминированием Tolypothrix distorta – потенциального продуцента микроцистинов. Концентрация микроцистинов в биопленках по данным иммуноферментного анализа составила 29,8–3050 мкг/кг сухого веса. Методом масс-спектрометрии MALDI-TOF/TOF идентифицировано восемь вариантов микроцистинов, из которых наиболее часто встречался вариант [Dha7]MC-YR. В биопленках, образованных на искусственном субстрате видом Phormidium autumnale, также выявлено присутствие микроцистинов. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости регулярного мониторинга потенциально токсичных видов и содержания цианотоксинов в планктоне и бентосе прибрежной зоны озера Байкал, особенно в районах активной туристско-рекреационной деятельности.

1. Toxic cyanobacteria in water: a guide to public health significance, monitoring and management / Eds. I. Chorus and J. Bartram. WHO. London: Chapman & Hall, 1999. 416 p.

2. Chorus I. Cyanotoxins – occurrence, causes, consequences. Berlin; Heidelberg; NY: Springer-Verlag, 2001. 357 p.

3. Quiblier C., Wood S., Echenique-Subiabre I., Heath M., Villeneuve A., Humbert J.-F. A review of current knowledge on toxic benthic freshwater cyanobacteria – ecology, toxin production and risk management // Water Res. 2013. Vol. 47. N 15. P. 5464–5479.

4. Paerl H.W., Otten T.G. Harmful cyanobacterial blooms: causes, consequences, and controls // Microb. Ecol. 2013. Vol. 65. N 4. P. 995–1010.

5. M ez K., Beattie K.A., Codd G.A., Hanselmann K., Hauser B., Naegeli H., Preisig H.R. Identification of a microcystin in benthic cyanobacteria linked to cattle deaths on alpine pastures in Switzerland // Eur. J. Phycol. 1997. Vol. 32. N 2. P. 111–117.

6. Ri chardson L.L., Miller A.W., Broderick E., Kaczmarsky L., Gantar M., Stanic D., Sekar R. Sulfide, microcystin, and the etiology of black band disease // Dis. Aquat. Organ. 2009. Vol. 87. N 1–2. P. 79–90.

7. Webs ter N.S., Thomas T. The sponge hologenome // MBio. 2016. Vol. 7. N 2. e00135-16.

8. Timo shkin O.A., Samsonov D.P., Yamamuro M. et al. Rapid ecological change in the coastal zone of Lake Baikal (East Siberia): Is the site of the world’s greatest freshwater biodiversity in danger? // J. Great Lakes Res. 2016. Vol. 42. N 3. P. 487–497.

9. Belyk h O.I., Tikhonova I.V., Kuzmin A.V., Sorokovikova E.G., Fedorova G.A., Khanaev I.V., Sherbakova T.A., Timoshkin O.A. First detection of benthic cyanobacteria in Lake Baikal producing paralytic shellfish toxins // Toxicon. 2016. Vol. 121. P. 36–40.

10. Komá rek J., Anagnostidis K. Cyanoprokaryota – 1. Teil: Chroococcales // Süβwasserflora von Mitteleuropa, Bd 19/1 / Eds. H. Ettl, J. Gerloff, H. Heynig, and D. Mollenhauer. Gustav Fischer Verlag, 1999. 548 p.

11. Komárek J., Anagnostidis K. Cyanoprokaryota – 2. Teil: Oscillatoriales // Süβwasserflora von Mitteleuropa, Band 19/2 / Eds. B. Büdel, L. Krienitz, G. Gärtner, and M. Schagerl. Heidelberg: Elsevier/Spektrum, 2005. 759 p.

12. Komárek J. Cyanoprokaryota – 3. Teil / 3rd part: Heterocytous Genera // Süßwasserflora von Mitteleuropa, Bd. 19/3 / Eds. B. Büdel, G. Gärtner, and L. Krienitz. Springer Spektrum, 2013. 1131 p.

13. Belykh O.I., Gladkikh A.S., Sorokovikova E.G., Tikhonova I.V., Potapov S.A., Fedorova G.A. Microcystin-producing cyanobacteria in water reservoirs of Russia, Belarus and Ukraine // Chem. Sustain. Dev. 2013. Vol. 21. N 4. P. 347–361.

14. Gladki kh A.S., Kalyuzhnaya O.V., Belykh O.I., Ahn T.S., Parfenova V.V. Analysis of bacterial communities of two Lake Baikal endemic sponge species // Microbiology. 2014. Vol. 83. N 6. P. 787–797.

15. Ижболди на Л.А. Атлас и определитель водорослей бентоса и перифитона озера Байкал (мейо-и макрофиты) с краткими очерками по их экологии. Новосибирск: Наука, 2007. 248 с.

16. Pineda- Mendoza R.M., Olvera-Ramírez R., Martínez-Jerónimo F. Microcystins produced by filamentous cyanobacteria in urban lakes. A case study in Mexico City // Hidrobiológica. 2012. Vol. 22. N 3. P. 290–298.

17. Teneva I ., Mladenov R., Dzhambazov B. Toxic effects of extracts from Pseudanabaena galeata (Cyanoprokaryota) in mice and cell cultures in vitro // Nat. Sci. Hum. 2009. Vol. 12. P. 237–243.

18. Aboal M., Puig M.Á., Asencio A.D. Production of microcystins in calcareous Mediterranean streams: The Alharabe River, Segura River basin in south-east Spain // J. Appl. Phycol. 2005. Vol. 17. N 3. P. 231–243.

19. Shams S., Capelli C., Cerasino L., Ballot A., Dietrich D.R., Sivonen K., Salmaso N. Anatoxin- a producing Tychonema (Cyanobacteria) in European waterbodies // Water Res. 2015. Vol. 69. P. 68–79.

20. McAllister T.G., Wood S.A., Hawes I. The rise of toxic benthic Phormidium proliferations: A review of their taxonomy, distribution, toxin content and factors regulating prevalence and increased severity // Harmful Algae. 2016. Vol. 55. P. 282–294.

21. Wood S.A., M ountfort D., Selwood A.I., Holland P.T., Puddick J., Cary S.C. Widespread distribution and identification of eight novel microcystins in Antarctic cyanobacterial mats // Appl. Environ. Microbiol. 2008. Vol. 74. N 23. P. 7243–7251.

22. Kleinteich J. , Wood S.A., Puddick J., Schleheck D., Kupper F.C., Dietrich D. Potent toxins in Arctic environments – presence of saxitoxins and an unusual microcystin variant in Arctic freshwater ecosystems // Chem. Biol. Interact. 2013. Vol. 206. N 2. P. 423–431.

23. Kleinteich J., Wood S.A., Kupper F.C., Camacho A., Quesada A., Frickey T., Dietrich D.R. Temperature-related changes in polar cyanobacterial mat diversity and toxin production // Nature Clim. Change. 2012. Vol. 2. P. 356–360.

24. Shimaraev M.N., Domysheva V.M. Trends in hydrological and hydrochemical processes in Lake Baikal under conditions of modern climate change // Climatic change and global warming of inland waters / Eds. C. Goldman., M. Kumagai, and R. Robarts. NY: Wiley- Blackwell, 2013. P. 43–66.

25. Popovskaya G.I. E cological monitoring of phytoplankton in Lake Baikal // Aquat. Ecosyst. Health Manag. 2000. Vol. 3. N 2. P. 215–225.