Hidrológiai Közlöny 2007 (87. évfolyam)
6. szám - XLVIII. Hidrobiológus Napok: Európai elvárások és a hazai hidrobiológia Tihany, 2006. október 4–6.
55 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2007. 87. ÉVF. 6. SZ. A Cryptomonas ovata Ehrenberg (Cryptophyta) és a Microcystis aeruginosa Kützig (Cyanobacterium) interakciója Béres Viktória1, Bácsi István1, Surányi Gyula1, Vasas Gábor1, Mikóné Hamvas Márta1, Tóth Szilvia1, Máthé Csaba1, Borbély György1, Grigorszky István2Debreceni Egyetem, TTK, Növénytani Tanszék, 4010. Debrecen, Egyetem tér 1. 2Debreceni Egyetem, TTK, Hidrobiológiai Tanszék, 4010. Debrecen, Egyetem tér 1. Kivonat: A fajok közti interakciós kapcsolatok egyik jellegzetes módja, ha az egyik taxon egyedei olyan vegyületet termelnek, ami kedvezőtlen hatással van a másik taxon egyedeinek szaporodására, elterjedésére, táplálkozására. Munkánk során arra a kérdésre próbáltunk meg választ kapni, hogy milyen „interakciós" kapcsolat jöhet létre a toxintermelő Microcystis aeruginosa és a Cryptomonas ovata között. Kísérleteink során C. ovata és M. aeruginosa kontroll tenyészetekkel, valamint úgynevezett kevert (mindkét fajt tartalmazó) tenyészetekkel dolgoztunk. A kevert tenyészetek 1:1, 1:2, 1:25 és 1:50 sejtszámarányban tartalmaztak C. ovata és M. aeruginosa sejteket. A kontroll tenyészetek növekedését hasonlítottuk össze a mindkét fajt 1:50, 1:25, 1:2, illetve 1:1 sejtszámarányban tartalmazó tenyészetekkel. Vizsgálataink során figyelemmel kísértük a két faj sejtszámában illetve fehérje tartalmában bekövetkező változásokat. Eddigi vizsgálataink alapján elmondható, hogy a C. ovata sejtszámát a M. aeruginosa sejtszám-növekedése jelentős mértékben csökkenti. Azonban nemcsak a M. aeruginosa hat a Cryptomonas ovata-ra, hanem kölcsönös hatásról van szó. Az 1:1 /sejtszámaránynak megfelelő/ és 1:2 sejtszámaránynak megfelelő M. aeruginosa kontroll tenyészetek esetében a M. aeruginosa sejtek elpusztultak, míg az 1:1 /sejtszámaránynak megfelelő/ és az 1:2 sejtszámaránynak megfelelő kevert tenyészetek esetében a M. aeruginosa sejtek nemcsak életben maradtak, hanem a telítési görbének megfelelő mértékben növekedtek is. A két faj interakciós kapcsolatát megvizsgálva eddigi megfigyeléseink alapján tehát elmondható, hogy nem csak egyszerű toxicitásról van szó, hanem tényleges kölcsönhatásról, hisz bizonyos körülmények között a C. ovata segíti elő a M. aeruginosa életben maradását. Kulcsszavak: Cryptomonas ovata, Microcystis aeruginosa, interakció Bevezetés Anyag és módszer Sokan sokféle módon próbáltak már magyarázatot találni egy adott „fitoplanktonikus" faj adott víztérben való előfordulására. Számos abiotikus és biotikus tényező (tápanyag-ellátottság, fény, hőmérséklet, pH, táplálkozási szokás, ragadozó jelenléte, allelopatikus kapcsolatok) befolyásolja a kérdéses faj meglétét vagy hiányát a vizsgált víztérben. A taxonok közti interakciós kapcsolatok mindig is az érdeklődés középpontjában álltak (Keating, 1978). A fitoplanktont alkotó fajok interakciós kapcsolatainak vizsgálatára általában a különböző taxonok populációinak tér-, és időbeli változásait használják (biomassza növekedés, és csökkenés, egyedszám növekedés, és csökkenés, klorofill- tartalom, fehérje-tartalom-változás) (Wiegand-Pflugmacher, 2005; Keating, 1978). A fajok közti interakciós kapcsolatok egyik jellegzetes módja, ha az egyik taxon egyedei olyan vegyületet termelnek, ami kedvezőtlen hatással van a másik taxon egyedeinek szaporodására, elterjedésére, táplálkozására (Gross et al. 1991; Papke et al. 1997; Doan et al. 2000; Ikawa et al. 2001). Számos cianobaktérium képes algicid toxinok termelésére (Lee és Gleason, 1994; Watanabe et al., 1992; Keating, 1999). Keating (1978) cianobaktériumok kovaalgákra gyakorolt hatását vizsgálta, és megfigyelte, amennyiben télen az adott víztérben cianobakteriális vízvirágzás volt, tavasszal elmaradt a kovaalgáké. Hasonló következtetésre jutottak Sukenik et al. (2002), akik a Peridinium gatunense és a Microcystis sp. közötti interakciós kapcsolatokat tárták fel. Megfigyelték, hogy amennyiben télen nagy Microcystis vízvirágzás volt a Kinneret tavon, eltolódott, vagy elmaradt a P. gatunense tavaszi vízvirágzása. A laboratóriumi kísérleteik bebizonyították, hogy a cianobaktériumok által termelt toxin meggátolja a P. gatunense növekedését és fotoszintézisét. Nemcsak az eukarióta, hanem a prokarióta szervezetek is érzékenyek a cianotoxinokra, és a cianobaktériumok, köztük a Microcystis fajok jelenlétére. Singh et al. (2001) kimutatták, hogy Anabaena és Nostoc fajok fotoszintézisében és növekedésében már 6 nap után jelentős gátlás következik be mikrocisztin jelenlétében. Más cianobaktériumok által termel toxinok a fehérjeszintézist és a DNS replikációt gátolták a vizsgált egysejtű fotoszintetizáló szervezetekben (Doan et al., 2000). Vizsgálataink során arra a kérdésre kerestük a választ, hogy milyen interakciós kapcsolat van, hogyan befolyásolják egymás növekedési ütemét a Microcystis aeruginosa és a Cryptomonas ovata különböző arányban együtt élő laboratóriumi tenyészetei között. I. ábra: A C. ovata és M. aeruginosa kontroll tenyészetek, valamint a C. ovata és M. aeruginosa sejteket különböző arányban tartalmazó kevert tenyészetek összeállítási módja Figure 1: Assemblage method of control cultures of C. ovata/M. aeruginosa and the mixed cultures (containing C. ovata and M. aeruginosa too) A C. ovata (CCAP 979/61 törzs), a M. aeruginosa (BGSD 243 törzs) és a kevert tenyészeteket 22-23°C-on, 20 fimol / m2 /sec fényintenzitáson, Jaworski médiumban rázatva, 50 ml végtérfogatban tartottuk fent. A tenyészetek sejtszámában és fehérje mennyiségében bekövetkező változásokat 16 napon keresztül kísértük figyelemmel. A sejtszám meghatározáshoz naponta 10 nl mintát cseppentettünk ki tárgylemezre, majd a mintákat Jenaval fénymikroszkópon, 250-szeres nagyításon „meanderező" technikával dolgoztuk fel. A fehérje-meghatározáshoz 1 ml mintát gyűjtöttünk naponta. A mintákat Fisher -típusú centrifugán 5 percen keresztül, 8000 rpmmel centrifugáltunk. Majd a kísérlet befejeztével az addig -20°C-on tartott minták fehérje tartalmát Bradford - módszerrel (Bradford, 1976) határoztuk meg. Vizsgálataink során 4 különböző sejtszám - összetételi beállítást alkalmaztunk (/. ábra). A kontroll és kevert tenyészetek kiindulási sejtszámára, növekedési rátájára, a tenyészet esetleges pusztulásának időpontjára, valamint a sejtszám arányok összeállítására vonatkozó adatokat az 1. táblázat tartalmazza. 1. táblázat: A kontroll és kevert tenyészetek kiindulási sejtszáma (eged/ml), sejtszám növekedési rátája, az elpusztult tenyészetek pusztulásának időpontja (nap) Table /.: The cell number at zero time of control and mixed cultures (cell number/ml), the rate of cell number of control and mixed cultures, the day of death of species (day) Kontroll C. Kontroll M. aeru-Kevert C. ovatal M. aeruginosa Sejtszám arány(Covata: M. aeruginosa) ovata ginosa Kevert C ovata: M. aeruginosa Sejtszám arány(C ovata: M. aeruginosa) Kiindulási sejtszám (egyed/ml) 23800 1164000 23300/ 1145000 Sejtszám növekedési arány 28 16,23 /11,89 1,50 Elpusztult Mi. (nap) ---Elpusztult Cryp. (nap) --2. Kiindulási sejtszám (egyed/ml) 96100 1999500 80500/ 1816500 Sejtszám növekedési arány 5,2 4,69 -/3,8 1,25 Elpusztult Mic. (nap) ---Elpusztult Crop (nap) --3. Kiindulási sejtszám (egyed/ml) 188800 345000 188800/ 329600 Sejtszám növekedési arány 3,5 --/10,29 1,2 Elpusztult Mic. (nap) 7. --Elpusztult Cryp. (nap) --12. Kiindulási sejtszám (egyed/ml) 312000 356200 288100/ 324200 Sejtszám növekedési arány 4 --/7,74 1:1 Elpusztult Mic. (nap) 6. -Elpusztult Cryp. (nap) --16. A kísérletek kezdetén azért oltottuk be különböző egyedszámmal a tenyészeteket, mert a nagy aránypárok esetén (1:50 és 1:25) csak így tudtuk megoldani, hogy a M. aeruginosa tenyészetet úgy oltsuk be 50 ml végtérfogatba, hogy a növekedése még releváns legyen.