Авг 24 2001

Перспектива использования гриба

Перспектива использования гриба

Pleurotus ostreatus

в качестве адсорбента тяжелых металлов

Н.В. Вовк 1, В.Н. Шевкопляс 2

1Донецкий Национальный университет, г. Донецк

2Институт физико-органической химии и углехимии

им. Л.М .Литвиненко НАН Украины, г. Донецк

Загрязнение воздушного бассейна Земли источниками природного и антропологического характера постоянно усиливается. Только в биосферу Земли поступает более 500 тыс. т. химических веществ – продуктов техногенеза. Наибольшими загрязнителями окружающей среды являются предприятия цветной и черной металлургии. Ежегодно в атмосферу выбрасывается: меди – 150 тыс. т.; цинка – 120 тыс. т.; свинца – около 90 тыс. т.; никеля – 12 тыс. т.; молибдена – 1,5 тыс. т.; кобальта около 800 т.; ртути – 30 т., большая часть из которых аккумулируется в почве [1]. Вероятность дальнейшего загрязнения земной поверхности усиливается за счет попадания солей тяжелых металлов в открытые водоемы и проникновение в подземную систему грунтовых вод. Такая вода становится непригодной для бытового потребления и, следовательно, необходимо проведение дополнительных операций по ее очистке.

В последнее время перспективным становится биологический способ очистки воды вод от загрязнителей. Преимущество этого способа состоит в том, что используемые для этого бактерии и грибы имеют необходимые энзим – белковые системы, позволяющие им переводить тяжелые металлы в окисленную форму, понижать их концентрацию в окружающей среде до безопасных. В таком виде они могут быть использованы в дальнейшем живыми организмами в своих биохимических циклах. Также было замечено [2-3], что некоторые виды бактерий и грибов способны избирательно аккумулировать (адсорбировать) соли тяжелых металлов из почвы и воды, что на сегодня является актуальным, так как позволяет использовать эту особенность живых организмов для создания новых биотехнологий по вторичному извлечению рассеянных полиме-

таллов из водных растворов на горно-обогатительных комбинатах. Авторами было показано, что высшие грибы можно использовать не только в качестве биоиндикаторов, чувствительных к загрязнению окружающей среды, но также и как организмы, способные накапливать токсичные вещества в количествах, намного превышающих их содержание в окружающей среде [4].

Целью данной работы было установление влияния солей тяжелых металлов на жизнеспособность культур гриба Pleurotus ostreatus (Jacq.:Fr.) Kumm. и их способность аккумулировать тяжелые металлы в грибной биомассе.

В качестве объектов исследования были взяты чистые культуры данного гриба: В-99 и Дон-140. Природный изолят В-99 снят в 1999 г. со срубленной древесины ореха в г. Волноваха Донецкой области. Чистая культура изученного природного изолята была выделена из плодовых тел по методике [5]. В качестве гриба сравнения была взята культура Дон-140 из коллекции кафедры физиологии растений. Для культивирования грибов использовали стандартную среду Чапека (глюкоза, 30 г/л), приготовленную по методике [6]. Чтобы установить влияние солей тяжелых металлов на физиологическую активность культур гриба P. ostreatus были использованы следующие соли: CdSO4, NiCl2 и Co(NO3)26H2O. Для этого в приготовленную среду Чапека (контроль) добавляли навески солей тяжелых металлов, чтобы их количество в питательной среде соответствовало: 0.110–5 (2), 0.110–4 (3), 0.110–3 (4) и 0.110–2 (5) М растворам. Параллельно выращивали контрольную группу культур (1) без добавления солей тяжелых металлов. Инокуляцию культур гриба проводили кусочками мицелия, предварительно выращенного поверхностно на стандартной сусло - агаровой среде (4 ° по Баллингу). Культуры гриба выращивали поверхностно в колбах Эрленмейера емкостью 250 мл, в которые наливали по 50 мл питательной среды. Культивирование грибов проводили при температуре 26° С, продолжительность культивирования составляла 60 суток. По окончанию эксперимента измеряли биомассу мицелия и концентрацию экзобелков в культуральной жидкости (КЖ). Для определения биомассы гриба поверхностный мицелий отделяли от КЖ фильтрованием, затем мицелий сушили при температуре 105° С до постоянного веса. Концентрацию экзобелков в КЖ измеряли на спектрофотометре СФ-26 по методу Кочетова [7]. ИК-спектроскопия биомассы гриба P. ostreatus была сделана на приборе UR-20 в интервале полос поглощения 3800-400 см-1. Оптическая плотность (Е) полос поглощения ИК-спектров подсчитана методом [8]. Опыты проводили в трехкратной повторности. Математическую обработку экспериментальных данных проводили по методам двухфакторного дисперсионного анализа и множественного сравнения средних величин по критерию Даннета [9-10].

Результаты исследований показали, что накопление биомассы под влиянием добавок солей тяжелых металлов не зависит от культуры гриба и от вида металла. На этот показатель оказывает достоверное воздействие только концентрация данных металлов в питательной среде (рис.1). Видно (рис. 1), что наиболее устойчивым к действию солей тяжелых металлов оказался природный изолят В-99. У данного изолята способность накапливать биомассу на среде с добавкой солей тяжелых металлов (0.1·10-5 – 0.1·10-4 М раствор) был в 4 – 3,5 раза выше по сравнению с контрольной средой в отличие от штамма Д-140, на который оказывали ингибирующее действие все добавки солей тяжелых металлов в питательной среде. Наиболее токсичным действием обладала добавка, соответствующая 0.1·10-2 М раствору, при которой накопление культурами гриба биомассы было минимальным (рис.1).

Рис. 1. Накопление биомассы культурами гриба P. ostreatus под влиянием добавок солей тяжелых металлов

Данные, представленные на рис. 2, свидетельствуют о том, что на способность культур гриба продуцировать экзобелки в КЖ достоверно влияют добавки солей тяжелых металлов. Значения данного показателя физиологической активности незначительно отличались друг от друга и имели общую тенденцию. Все культуры гриба Р. ostreatus с увеличением количества добавки соли тяжелого металла в питательной среде снижали способность продуцировать экзобелки в КЖ по сравнению с контролем. Исключение составил природный изолят В-99, который на средах с добавками солей Ni и Cd (0.1·10-5 и 0.1·10-4 М раствор) увеличивал продуцирование экзобелков в КЖ по сравнению с контролем. Полученные данные могут свидетельствовать о том, что происходит ингибирование ферментных систем гриба под влиянием солей тяжелых металлов (рис.2).

Рис. 2. Продуцирование экзобелков в КЖ культурами гриба P. ostreatus под влиянием добавок солей тяжелых металлов

Результаты подсчета Е полос поглощения ИК-спектров биомассы культуры В-99 представлены в таблице 1.

Таблица 1. Оптическая плотность (Е) полос поглощения ИК-спектров мицелия гриба В-99 после роста на среде Чапека с добавками (0,1·10-4 М раствор) солей тяжелых металлов

Добавка,

металл

Е полос поглощения, см-1

3350

2900

1700

1630

1380

1240

1060-1030

540-470

Контроль

1,37

0,35

0,10

0,34

0.84

0,23

0,95

0,22

Ni

0,91

0,18

Нет

0,22

0,74

0,12

0,58

0,18

Co

0,91

0,12

Нет

0,20

0,57

0,10

0,49

0,16

Cd

0,75

0,12

Нет

0,18

0,54

0,12

0,47

0,16

Из таблицы 1 видно, что наблюдается снижение Е полос поглощения ИК-спектров в 1,5-2,0 раза по сравнению с контролем, а полоса поглощения при 1700 см-1 исчезает. Очевидно, накопление тяжелых металлов в грибной биомассе сопровождается взаимодействием Ме2+ с кислородсодержащими функциональными группами (замещением Н+ в СООН- и ОН-группах на катионы Ме2+) с образованием двухвалентных комплексов (О-Ме-О).

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

– исследованные культуры гриба Р. ostreatus незначительно отличались между собой по степени реакции на добавки солей тяжелых металлов различных концентраций в питательной среде;

– с увеличением количества добавки солей тяжелых металлов в среде культивирования наблюдается общая тенденция снижения накопления биомассы и продуцирования экзобелков в КЖ, что подтверждает негативное влияние добавки солей тяжелых металлов на физиологическую активность культур гриба Р. ostreatus;

– полученные экспериментальные данные однозначно показывают, что культуры гриба Р. ostreatus способны накапливать тяжелые металлы в грибной биомассе. Данную особенность гриба Р. ostreatus можно использовать практически для извлечения катионов тяжелых металлов (Ме2+) из водных растворов.

Литература

1. Лысенко Л.Л., Пономарев М.И., Корнилович Б.Ю. // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2001. - № 4.- С. 58-63.

2. Дудка І.О., Мережко Т.О., Гайова В.П. Мікологічний моніторінг як засіб оцінки і прогнозування фітосанітарного стану лісових екосистем // Укр. ботан. журн. - 1994. - т. 51.- № 6. - С. 53 - 59.

3. Поддубный А.В., Христофорова Н.К. Оценка качества среды по содержанию тяжелых металлов в опенке осеннем Armillaria mellea // Микол. и фитопатол. - 1999.- т.33.- № 4. - С. 271 - 275

4. Bressa G., Cima L., Costa P. Bioaccumulation of Hg in the mushroom Pleurotus ostreatus // Ecotoxic. and Environ. Saf. - 1988. - v. 6.- № 2. - P.85- 89.

5. Методы экспериментальной микологии /И.А. Дудка, С.П. Вассер, И.А. Элланская/ Под ред. В. И. Билай. - Киев: Наук. думка, 1982. - 550 с.

6. Семенов С.М. Лабораторные среды для актиномицетов и грибов. Справочник. - Москва: Агропромиздат, 1990. - 240 с.

7. Кочетов Г.А. Практическое руководство по энзимологии. - Москва: Высшая школа, 1980. - 272 с.

8. Смит А. Прикладная ИК-спектроскопия. - Москва: Мир, 1982. - 327с.

9. Приседський Ю.Г. Статистична обробка результатів біологічних ек-спериментів. - Донецьк: Кассиопея, 1999. - 210 с.

10. Фильчаков Л.П., Негруцкий С.Ф. Методические указания к матема-тической обработке результатов по физиологии растений. - Донецк: ДонГУ, 1984. - 12 с.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.