Innovative Biosystems and Bioengineering (Dec 2019)

Потенціал представників підродини Lemnoideae для фіторемедіації прісної води із підвищеною концентрацією марганцю

  • Yuzhen Zhou,
  • Tianxia Bai,
  • Olena Kishchenko

DOI
https://doi.org/10.20535/ibb.2019.3.4.183207
Journal volume & issue
Vol. 3, no. 4

Abstract

Read online

Проблематика. Очищення стічних вод із використанням фізичних, хімічних і біологічних методів є основним рішенням для зниження забруднення води, яке часом досягає критичних порогів. Члени підродини Lemnoideae, яких зазвичай називають ряскою, вважаються найбільш ефективними водними рослинами для очищення стічних вод. Хоча властивості ряски виживати у воді з високою концентрацією іонів важких металів, таких як хром, кобальт, свинець, нікель і мідь, добре задокументовані, однак про ріст ряски у воді з високими концентраціями марганцю та про ефективність видалення марганцю з води цими видами повідомлень не було. Мета. Чотири види ряски (Spirodela polyrhiza, Landoltia punctata, Lemna aequinoctialis і L. turionifera) були використані для встановлення впливу Mn на їх життєздатність і ріст, а також для вивчення їх здатності до фіторемедіаціі прісної води з підвищеною концентрацією марганцю. Методика реалізації. Ряску, зібрану у водоймах Східного Китаю, вводили в культуру тканин in vitro поверхневою стерилізацією. Ідентифікацію зібраних видів ряски проводили за допомогою штрихкодування ДНК із використанням праймерів, специфічних для хлоропласних міжгенних спейсерів atpF-atpH (ATP) і psbK-psbL (PSB). Експерименти зі встановлення впливу Mn на ріст ряски проводили в асептичних умовах. Для визначення концентрації Mn зразки різних типів води (озеро Гонзе, ставки біля озера Гонзе, місцева комунальна каналізаційна станція Хуайяна та станція промислових стічних вод) було проаналізовано за допомогою методу атомно-емісійної спектрометрії з індуктивно-зв’язаною плазмою. Результати. Найчутливішою ряскою до Mn була S. polyzhiza. Перші характерні симптоми токсичності, такі як коричневі плями, з’явились, коли концентрація Mn становила 40 мг/л, концентрація 200 мг/л Mn призводила до хлорозу та загибелі листеців. L. aequinoctialis і L. turionifera мали подібний ефект при вирощуванні в середовищі SH, доповненому 650 і 975 мг/л Mn відповідно. L. punctata була найбільш стійкою серед рясок до Mn, вона не припиняла ріст навіть за концентрації 975 мг/л. Відповідь ряски на Mn залежала від доступності азоту в живильному середовищі. Аналіз концентрації Mn у різних видах води показав антропогенне забруднення ставків навколо озера Гонзе, в одному з них вміст Mn майже в 20 разів перевищує стандарт для питної води (1,96 замість 0,1 мг/л). Використання 4-х видів ряски для очищення води, що містила 4,12 мг/л Mn, дало можливість зменшити кон­центрацію до безпечного рівня стандарту (0,1 мг/л Mn). Висновки. Всі досліджуванні види ряски (S. polyrhiza, L. punctata, L. aequinoctialis і L. turionifera) характеризувалися високим рівнем стійкості до марганцю, особливо L. punctata. Реакція ряски на Mn залежала від концентрації азоту в живильному середовищі. Випробовувані види підсімейств Lemnoideae були високоефективними для фіторемедіації води з підвищеною концентрацією марганцю.

Keywords