1vze_s5_iutynska

Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України

КОНЦЕПЦІЯ ОРГАНІЗАЦІЇ І СТВОРЕННЯ ДІЮЧОЇ СИСТЕМИ МІКРОБІОЛОГІЧНОГО МОНІТОРИНГУ ҐРУНТІВ Іутинська Галина Олександрівна, доктор біологічних наук, професор O3680 Київ ГСП вул. Заболотного, 154, E.mail: iutynska@mail.ru

Мікробіологічний моніторинг – систематичні довгострокові спостереження за мікроорганізмами з метою оцінки, прогнозування та попередження негативних змін в мікробному ценозі під дією природних і антропогенних чинників.

Складові мікробіологічного моніторингу ґрунтів: ■ визначення стану мікробної системи ґрунту за комплексом біоіндикаційних показників; ■ розробка математичних моделей динаміки біоіндикаційних показників; ■ включення мікробіологічних показників та моделей їх кількісних змін у державну комп’ютерну мережу екологічного моніторингу ґрунтів.

Зміни у ферментних спектрах ґрунтових мікроорганізмів під дією пестицидів

а)

б) Спектри глюкозофосфатізомерази (а) та 6-фосфоглюконатдегідрогенази (б) штаму Stenotrophomonas maltophilia УКМ В-257, вирощеного у присутності:

K2Cr2O7–стандартного мутагену; М-мікосану; МН-мікосану нового; Ф-фундазолу; В-вітаваксу; Р-раундапу; Д–діалену;

К –контроль без пестицидів. А, В, С –зони активності

Бактерії (штами Е.сoli Тести

Номера штамів

Здатність до пошкоджен ня ДНК

Дріжджі р.Saccharomyces

Індукція реверсій

Індукція внутригенної митотичної рекомбінації

Індукція митотичного кросінговеру Т1

WP 2/СМ 871

WP 2

P 2089

П 3288

А

Б

В

Г

Д

Пестицид , екстракт з грунту Результат

+

-

+ ГА

Заключення

-

+ ГА

-

+ ГА

Пестицид має потенціальну генетичну активність (ГА), обмеження або заборона його використання

-

+

-

ГА

Пестицид не має генетичної активності

А- репараційний тест; Б – тест на індукцію реверсій у прокаріот; В – тест на індукцію реверсій в клітинах еукаріот; Г - тест на внутригенну мітотичну рекомбінацію; Д- тест на індукцію мітотичного кросінговеру.

Набір тестів та мікробних тест-об’єктів для визначення генетичної активності пестицидів та грунту

Стійкість мікробних угруповань ґрунту до генотоксичного впливу пестицидів Індукція мутацій у тест-штамів мікроорганізмів фунгіцидами біологічного і хімічного походження

Фунгіциди Частота мутацій, % від контролю E. coli WP2

S. typhimurium TA100

S. typhimurium TA98

Мікосан

250

181

130

Фундазол

380

102

161

Вітавакс

269

153

223

Частота мутацій S.tiphimurium TA 98 за дії токсичних іонів важких металів 900%

Частота мутацій

800% 700% 600% 500% 400% 300% 200% 100% 0% Контроль

Cu

Cd

Pb

Zn

Суміш Cu+Cd+Pb+Zn

а

Відхилення від контролю, мнл КУО в 1 г грунту

Динаміка відновлення чисельності органоторофних бактерій у ґрунті, забрудненому іонами міді (а) і ртуті (б) 2 1 0 -1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

-2 -3 -4

б

Відхилення від контролю, млн КУО в 1 г грунту

-5

0 -2

1

2

3

4

5

6

7

8

-4 -6 -8

-10 -12 етапи досліджень, декади

2 ГДК

4 ГДК

9

10

11

12

Ієрархічна система біодіагностичних показників для мікробіологічного моніторингу ґрунтів Ієрархічний рівень

Індикаційний показник

Біотест

Позаклітинний

Активність ґрунтових ферментів

Аскорбатоксидаза, супероксиддисмутаза. нітрогеназа та ін.

Клітинний

Токсичність і мутагенна активність ґрунту

Salmonella typhimurium TA 100, TA 90, E.coli WP2,

Популяційний

Ростові реакціії чутливих Azotobacter chroococcum 5,10, мікробних популяцій Streptomyces viridogenes 570

Ценотичний

Гомеостаз мікробного угруповання ґрунту

Виживання мікроорганізмів, швидкість відновлення чисельності та функцій мікробного ценозу

Активність бобоворизобіального симбіозу

Нодуляційна активність ризобій

Математичні моделі відгуку ґрунтової мікрофлори на забруднення важкими металами

Млн КУО в 1 грунту

Забруднення міддю в дозі 4 ГДК

Забруднення ртуттю в дозі 4 ГДК 20

25 20

15

15 10

10 5

5 0

0

1 2

3 4 5

6 7

8

9 10 11 12

Етапи спостережень

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Етапи спостережень дані, розраховані зa моделлю дані спостережень

Функціональна структура мікробіологічного моніторингу ґрунтів Підсистема математичних моделей

Регіональна база даних

Діалогова підсистема

Підсистема контролю і первинної обробки даних

Підсистема збирання і введення даних

Взаємодія з користувачем

Дякую за увагу!