ЛИМНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ПЕРВЫЕ ДАННЫЕ О ВСТРЕЧАЕМОСТИ ТОКСИГЕННЫХ ЦИАНОБАКТЕРИЙ И ЦИАНОТОКСИНОВ В ПЛАНКТОНЕ НЕКОТОРЫХ ОЗЕР КРИОЛИТОЗОНЫ (ЯКУТИЯ, РОССИЯ)
Authors: В.А. ГАБЫШЕВ , С.И. СИДЕЛЕВ , Е.Н. ЧЕРНОВА , О.И. ГАБЫШЕВА , И.В. ВОРОНОВ , З.А. ЖАКОВСКАЯ 
Published: November 2024

В исследовании получены первые данные о распространении токсинов цианобактерий и впервые проведена молекулярно-генетическая детекция продуцентов цианотоксинов в планктоне некоторых озер криолитозоны на территории Якутии. Большинство озер характеризовалось высокими концентрациями азота, фосфора, хлорофилла а и повышенным содержанием органического вещества, что могло быть связано с высокой антропогенной нагрузкой. В летний период визуально наблюдалось цветение воды в трех из шести обследованных озер. Численность и биомасса цианобактерий в озерах варьировались в пределах 13,7-676,3 млн кл./л и 0,6-4,8 мг/л соответственно. В фитопланктоне с помощью световой микроскопии обнаружено восемь видов потенциально токсигенных цианобактерий. В образцах ДНК, выделенной из планктонных проб, методом полимеразной цепной реакции амплифицированы участки гена mcyE, ответственного за биосинтез микроцистиновых цианотоксинов. В исследуемый период в озерах не были обнаружены цианобактерии, способные продуцировать нейротоксический анатоксин-а, сакситоксины и гепатотоксические нодулярины. С использованием родоспецифических праймеров к гену mcyE установлено, что в большинстве озер основными продуцентами микроцистинов были виды рода Microcystis, и только в одном из озер (оз. Ытык-Кель) - виды Dolichospermum. Методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии в озерном планктоне идентифицировано до восьми структурных вариантов микроцистинов, в основном аргинин-содержащих изоформ MC-LR, MC-RR, MC-YR, MC-LY, MC-HIlR, [Asp3]MC-LR, [Asp3]MC-RR, [Asp3]MC-YR. Максимальная концентрация микроцистинов в планктоне (внутриклеточная фракция, 803 нг/л) отмечена в пробе из оз. Ытык-Кель. Рассчитанное удельное содержание микроцистинов в единице биомассы цианобактерий-продуцентов (квота токсина) было низким (0,005-0,069 мкг/мг). Для оценки потенциальной опасности токсигенных цианобактерий здоровью людей необходимо дальнейшее изучение распространения цианотоксинов и их продуцентов в водоемах региона.

In the study, the first data on the distribution of cyanobacterial toxins were obtained and, for the first time, a molecular genetic determination of cyanotoxin producers in the plankton of some lakes in the permafrost zone in Yakutia was carried out. Most of the lakes were characterized by high concentrations of nitrogen, phosphorus, chlorophyll a and an increased content of organic matter, which could be associated with a high anthropogenic load. During the summer period, water blooms were visually observed in three of the six studied lakes. The abundance and biomass of cyanobacteria in the lakes varied within 13.7-676.3 million cells/l and 0.6-4.8 mg/l, respectively. Eight species of potentially toxigenic cyanobacteria were found in phytoplankton using light microscopy. In environmental DNA isolated from planktonic samples, regions of the mcyE gene involved in the biosynthesis of microcystin were amplified using the polymerase chain reaction method. During the study period, cyanobacteria capable of producing neurotoxic anatoxin-a, saxitoxins, and hepatotoxic nodularins were absent in the lakes. Using genus-specific primers to the mcyE gene, it was found that species of the genus Microcystis were the main producers of microcystins in most of the lakes; and species of Dolichospermum - only in one of the lakes. Up to 8 structural variants of microcystins, in general arginine-containing isoforms MC-LR, MC-RR, MC-YR, MC-LY, MC-HIlR, [Asp3]MC-LR, [Asp3]MC-RR, [Asp3]MC-YR, were identified in lake plankton using liquid chromatography-mass spectrometry. The maximum concentration of microcystins in plankton (intracellular fraction, 803 ng/l) was recorded in a sample from Lake Ytyk-Kel. The calculated content of microcystins per unit biomass of producing cyanobacteria (toxin quota) was low (0.005-0.069 µg/mg). In order to assess the potential hazard of toxigenic species of cyanobacteria to human health, the distribution of cyanotoxins and their producers should be further studied in water bodies of the region.