всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Урал-Пресс: 012688

Перспективы использования низкомолекулярного метаболома водных макрофитов для индикации экологического состояния водных экосистем

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 1-3 за 2018 год, стр. 68-79.
Рубрика: Гидробиология

 

Курашов Е.А. доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией гидробиологии, ФГБУН Институт озероведения Российской академии наук; профессор кафедры экологии и техносферной безопасности, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»
Крылова Ю.В. кандидат географических наук, доцент, заведующая отделом гидрохимии и химико-биологических методов управления водными объектами лаборатории водной токсикологии, ФГБНУ «Государственный научно-исследовательский институт озерного и речного рыбного хозяйства им. Л.С. Берга»; доцент кафедры экологии и техносферной безопасности, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»
Егорова А.А. магистрант, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Хамитов А.С. ведущий специалист-эксперт отдела надзора за водными ресурсами, Департамент федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Северо-Западному федеральному округу
Ходонович В.В. магистрант, Институт наук о Земле, ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет»
Явид Е.Я. магистрант, Институт наук о Земле, ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет»

Аннотация:
Метабономика водных макрофитов – слабо развитое в РФ научное направление. Цель данной работы – оценить возможности использования низкомолекулярного метаболома (НМ) водных макрофитов для индикации экологического состояния водных экосистем. Основной исследовательский метод работы – газовая хромато-масс-спектрометрия. Показано, что формирование НМ водных растений происходит в результате их активного взаимодействия с окружающей средой, при этом важно влияние как биотических, так и абиотических факторов, в том числе антропогенных. Выявлены определенные закономерности, связанные с реакцией водных макрофитов на антропогенные нарушения водной среды. Выделены индикационные признаки НМ у ряда видов пресноводных макрофитов, позволяющие детектировать антропогенную нарушенность биотопа. Предложен новый интегральный метод оценки стабильности состояния водных экосистем на основе анализа НМ произрастающих в них макрофитов.

Ключевые слова: антропогенное воздействие, водные макрофиты, водные экостстемы, газовая хромато-масс-спектрометрия, низкомолекулярные метаболические профили, низкомолекулярные органические соединения, низкомолекулярный метаболом, экологическое состояние

Ссылка для цитирования:
Курашов Е.А., Крылова Ю.В., Егорова А.А., Хамитов А.С., Ходонович В.В., Явид Е.Я. Перспективы использования низкомолекулярного метаболома водных макрофитов для индикации экологического состояния водных экосистем // Вода: химия и экология. — 2018. — № 1-3. — c. 68-79. — http://watchemec.ru/article/28868/

Литература:
1. Fink P. Ecological functions of volatile organic compounds in aquatic systems / P. Fink // Marine and Freshwater Behaviour and Physiology. 2007. V. 40. P. 155-168.
2. Курашов Е.А. Летучие низкомолекулярные метаболиты водных макрофитов, произрастающих на территории России, и их роль в гидроэкосистемах / Е. А. Курашов, Ю. В. Крылова, Г. Г. Митрукова, А.М. Чернова // Сибирский экологический журнал. 2014. № 4. С. 573-591.
3. Крылова Ю.В. Компонентный состав летучих низкомолекулярных органических соединений Ceratophyllum demersum (Ceratophyllaceae), произрастающего в различных климатических условиях / Ю.В. Крылова, Е.А. Курашов, Г.Г. Митрукова // Вода: химия и экология. 2016. № 8. С. 11-25.
4. Nicholson J.K. Metabonomics: a platform for studying drug toxicity and gene function / J.K. Nicholson, J. Connelly, J.C. Lindon, E. Holmes // Nat. Rev. Drug Discov. 2002. V.1. P. 153-161.
5. Nicholson J.K. Global systems biology, personalized medicine and molecular epidemiology / J.K. Nicholson // Molecular Systems Biology 2006. Article number 52. 6 pp. DOI:10.1038/msb4100095.
6. Алекин О.А. Руководство по химическому анализу вод суши / О.А. Алекин, А.Д. Семенов, Б.А. Скопинцев. Л.: Наука, 1973. 269 с.
7. Новиков Ю.В. Методы исследования качества воды водоемов / Ю.В. Новиков, К.О. Ласточкина, З.Н. Болдина. М.: Медицина, 1990. 400 с.
8. Clevenger J.F. Apparatus for the determination of volatile oil // Journal of the American Pharmaceutical Association. 1928. V. 17. № 4. P. 345-349.
9. ГОСТ 24027.2-80 Сырье лекарственное растительное. Методы определения влажности, содержания золы, экстрактивных и дубильных веществ, эфирного масла. М, 1980. Электронный ресурс: http://internet-law.ru/gosts/gost/30604/ (дата обращения: 13.01.2018).
10. Ткачев А.В. Исследование летучих веществ растений. Новосибирск: Издательско-полиграфическое предприятие «Офсет», 2008. 969 с.
11. Jaccard P. Distribution de la flore alpine dans le Bassin des Dranses et dans quelques regions voisines // Bull. Soc. Vaudoise sci. Natur. 1901. V.37. Bd.140. S. 241-272.
12. Czekanowski J. Coefficient of racial likeness and durchschnittliche Differenz // Anthropol. Anz. 1922. V. 9. P. 227-249.
13. Sorensen T.A. A method of establishing groups of equal amplitude in plant sociology based on similarity of species content, and its application to analyses of the vegetation on Danish commons // Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs Biologiske Skrifter. 1948. V. 5. P. 1-34.
14. Опекунова М.Г. Изменение качества лекарственных растений Thymus marschallianus Willd. и Salvia stepposa Schost. под воздействием загрязнения тяжелыми металлами на Южном Урале / М.Г. Опекунова, Ю.В. Крылова, Е.А. Курашов, А.Ю. Чихачева // Бюллетень Брянского отделения Русского ботанического общества. 2013. № 2. С. 97-112.
15. Крылова Ю.В. Метаболитный состав Potamogeton рerfoliatus L. и Persicaria amphibia (L.) Gray из разнотипных озёрных местообитаний в Ладожском и Онежском озёрах / Ю.В. Крылова, Е.А. Курашов, Г.Г. Митрукова, А.С. Сущенко, В.В. Ходонович, Е.Я. Явид // Всероссийская конференция по крупным внутренним водоемам (V Ладожский симпозиум). Сборник научных трудов конференции. СПб.: Издательство «Лема», 2016б. C. 212-219.
16. Xuan T.D. Identification of Phytotoxic Substances from Early Growth of Barnyard Grass (Echinochloa crusgalli) Root Exudates / T.D. Xuan, M. Chung, T.D. Khanh, S. Tawata // J. Chem. Ecol. 2006. V. 32. P. 895-906.
17. Roy R.N. Dibutyl phthalate, the bioactive compound produced by Streptomyces albidoflavus 321.2 / R.N. Roy, S. Laskar, S.K. Sen // Microbiological Research. 2006. V. 161. № 2. P. 121-126.
18. Qiming X. Chemical composition of essential oils of two submerged macrophytes, Ceratophyllum demersum L. and Vallisneria spiralis L. / X. Qiming, C. Haidong, Z. Huixian, Y. Daqiang // Flavour Fragr. J. 2006. V. 21. P. 524-526.
19. Qiming Х. Allelopathic activity of volatile substance from submerged macrophytes on Microcystin aeruginosa / X. Qiming, C. Haidong, Z. Huixian, Y. Daqiang // Acta Ecologica Sinica. 2006. V. 26. № 11. P. 3549-3554.
20. Сотникова О.В. Эфирные масла сосны как индикатор загрязнения среды / О.В. Сотникова, Р.А. Степень // Химия растительного сырья. 2001. №3. С.79-84.
21. Степень Р.А. Влияние антропогенного загрязнения среды на содержание и состав эфирного масла хвои ели / Р.А. Степень, О.А. Есякова // Хвойные бореальной зоны. 2007. Т. 24. № 1. С. 122-127.
22. Марчук Н.Ю. Влияние антропогенного загрязнения среды на содержание и состав эфирного масла Cupressus sempervires L. / Н.Ю. Марчук, В.Н. Ежов // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». 2011. Т. 24. № 4. С. 151-155.
23. Учебно-научная база «Приладожская». Электронный ресурс: http://edu.spbu.ru/uchebnaya-deyatelnost/14-uchebnoe-upravlenie/organizatsiya-praktik/219-uchebno-nauchnaya-baza-priladozhskaya.html (дата обращения 03.12.2017).
24. Леонов Е.А. Оценка изменения минерализации воды крупных рек ЕТС под влиянием хозяйственной деятельности // Сб. работ по гидрологии. 1979. №15. С. 172-183.
25. Парфенова Г. К. Антропогенные изменения гидрохимических показателей качества вод. Томск: «Аграф-пресс», 2010. 204 с.
26. Ладога. Под ред. В.А. Румянцева, С.А. Кондратьева. СПб.: Нестор-История, 2013. 468 с.
27. Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов. Минск: Изд-во СН БССР, 1960. 329 с.
28. Бульон В.В. Первичная продукция планктона внутренних водоемов. Л.: Наука, 1983. 150 с.
29. Трифонова И.С. Состав и продуктивность фитопланктона разнотипных озер Карельского перешейка. Ленинград: Наука. Ленингр. отд-ние, 1979. 168 с.