Анотація до роботи:

Паршикова Т.В. Структурно-функціональні маркери адаптації мікроводоростей при дії поверхнево-активних речовин.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук зі спеціальності 03.00.12 – фізіологія рослин. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2003.

Дисертація присвячена вивченню закономірностей взаємодії клітин мікроводоростей з різним типом фоточутливих систем із речовинами природного та синтетичного походження (ПАР), що у великих об’ємах попадають у водні екосистеми й внаслідок високої поверхневої активності негативно впливають на фотосинтезуючі організми. Об’єктом дослідження були природні популяції водоростей та цінні для промислового вирощування культури (представники родин Cyanophyta, Chlorophyta, Bacillariophyta, Rhodophyta), представлені як активно рухливими формами, так і організмами фітопланктону, що пасивно зависають у воді. Досліджені зміни під впливом ПАР структури (зміни цитоплазматичних мембран, стан хлоропластів, ядер, мітохондрій, вакуолей) та фізіології клітин (інтенсивність росту та розмноження, швидкість руху, енергетичний потенціал його здійснення, зміни об’ємів та площі поверхні внаслідок надходження води), особливості фотосинтезу, водного обміну та стійкості (динаміка вмісту хлорофілу а, потенційної фотосинтетичної активності, зміни стану води та гідратації внутрішньоклітинних структур, процеси фотовицвітання хлорофілу при опроміненні світлом, адаптаційні пристосування клітин до виживання в умовах контакту з ПАР). Вперше розшифровані основні механізми впливу на клітини мікроводоростей 9 видів ПАР різної хімічної природи (катіон-, аніонактивних, неіоногенних та природних). Одержані стійкі до КПАР мутанти Anabaena PCC 7120 й доведена перспектива мутагенезу в виживанні організмів. Дана порівняльна оцінка стійкості до дії ПАР представників основних систематичних відділів (Chlorophyta + Euglenophyta > Bacillariophyta > Cyanophyta > Dinophyta > Chrysophyta).

Встановлено, що стан гідратації внутрішньоклітинних структур (зміни кількості вільної та зв’язаної води) та режим освітлення є ключовими механізмами формування фотосинтетичної активності та рівня життєздатності клітин водоростей.

1. Хімічні речовини з поверхневою активністю як природного (альгінова, миристинова кислоти) так і синтетичного походження впливають не лише на якість природних вод, але й діють негативно на структурно-функціональні показники клітин водоростей внаслідок чого припиняється ріст, гальмується розвиток, зменшується біологічне різноманіття й фотосинтетична активність мікроводоростей, як основних першопродуцентів кисню й органічних речовин у водних екосистемах.

2. Проведена порівняльна оцінка стійкості до дії ПАР водоростей представників ряду систематичних відділів, які найчастіше зустрічаються в басейні Дніпра свідчить, що досліджені види можна розташувати в такій послідовності: Сhlorophyta + Euglenophyta > Bacillariophyta > Cyanophyta > Dinophyta > Chrysophyta .

Це дозволить підбирати найбільш ефективні за продуктивністю види водоростей для використання в іммобілізованих системах біологічної очистки стічних вод від ПАР, проводити попередню експрес-біоіндикацію та біотестування якості природних вод за ступенем забруднення їх ПАР.

3. Причиною виживання мікроводоростей в присутності ПАР та підвищення індексу сапробності у рухливих клітин водоростей є наявність чутливих рецепторів негативного хемотаксису. Це дозволяє організмам істотно збільшувати швидкість та енергетику руху, змінювати його напрям й переходити на ділянки з більш чистою водою.

4. До комплексу еволюційних адаптацій клітин мікроскопічних водоростей можна віднести: здатність до руху (для джгутикових), а також форм, що ковзають по субстрату, здійснюють осциляційні коливання та “стрибки” (наприклад, Oscilatoriales, деякі види р. Anabaena); утворення кулеподібних формувань трихомів, покритих зовні шаром слизу (у представників рр. Phormidium, Nostoc); наявність загострених виростів клітинної оболонки, що осаджують міцели ПАР на менш життєво важливих частинах поверхні клітин (зелених водоростей з рр. Scenedesmus, Ankistrodesmus, Micractinium, Cosmarium та інші, у діатомових з р. Asterionella, Cyclotella, Stephanodiscus тощо); формування щільних багатоклітинних плівок та агрегатів в моно клітинних суспензіях мікроводоростей.

5. Встановлено значення негативного електрокінетичного заряду поверхні клітин (z-потенціал). Він посилює контакт клітин з ПАР й мембранотропну активність останніх як фактора поляризації й руйнування біологічних мембран, інших структур клітин, обумовлюючи їхню вакуолізацію (до 50% об’єму клітини).

6. Внаслідок дії ПАР в клітинах підсилюється синтетична активність апарату Гольджі, знижується електронна щільність піреноїду. Серед органел найбільші деструктивні зміни відмічені у хлоропластів: злипання фотосинтетичних мембран, підвищення звивистості тилакоїдів та їх розбухання.

7. Доведено, що основні шляхи порушення функціональної активності клітин водоростей зумовлені прямим та опосередкованим впливом ПАР на життєдіяльність нативних клітин. Пряма дія ПАР змінює ступінь гідратації клітинних структур, форми води, а також стійкість хлорофілу до фотовицвітання. Саме ці функціональні показники можуть бути експрес-маркерами ступеню негативного впливу ПАР на життєдіяльність водоростей.

8. Опосередкований вплив різноманітних ПАР на життєдіяльність мікроводоростей (на прикладі Cr⁶⁺) пов’язаний із взаємодією КПАР з металами, які мають змінну валентність. Внаслідок цього токсичність впливу металу на життєдіяльність водоростей посилюється.

9. Характер біоіндикаційних реакцій та ступінь негативного впливу на структурно-функціональні показники клітин водоростей (біологічні мембрани, хлоропласти, ядра тощо) дозволили розташувати ПАР в такій послідовності: КПАР (катамін, етоній) > АПАР (лаурилсульфат, сульфанол) > природні ПАР > НПАР (синтамід, превоцел Е, стеарокс 6).

10. Ефективним засобом підвищення стійкості нативних клітин водоростей до ПАР може бути мутагенез. Доведено, що ГТК одержані за рахунок перенесення плазмід Escherichia coli збільшують свою стійкість до дії ПАР і становлять перспективу для використання в системах нейтралізації останніх.

11. Визначені оптимальні умови інтенсивного вирощування ГТК (компоненти поживного середовища, освітлення, температури, концентрації антибіотиків для аксенічних культур).

12. Одержані нові дані щодо механізмів фотовицвітання пігментів в клітинах водоростей різних відділів й показана роль в цьому процесі інтенсивності освітлення. Фотовицвітання пігментів посилюється в нативних клітинах при інтенсивності сонячного світла від 10 до 132 Вт/м².

Публікації автора:

1. Мусієнко М.М., Паршикова Т.В., Славний П.С. Спектрофотометричні методи в практиці фізіології, біохімії та екології рослин.- К.: Фітосоціоцентр, 2001.- 200 с.

2. Пономаренко С.П., Паршикова Т.В. Использование лазерной корреляционно-допплеровской спектрометрии для экспресс-оценки эффективности стимуляторов роста водорослей // Альгология.- 2001. Т. 11, N 4.- С. 495-501.

3. Паршикова Т.В. Опыт получения мутантов Anabaena штамм РСС 7120 (Cyanophyta), устойчивых к действию поверхностно-активных веществ // Альгология.- 2002. Т. 12, N 4.- С. 399-406.

4. Паршикова Т.В., Веселовский В.А., Веселова Т.А., Дмитриева А.Г. Влияние ПАВ на функционирование фотосинтетического аппарата хлореллы // Альгология.- 1994.- Т. 4, N 1.- С. 38-46.

5. Parshikova T. Changes in Content, Correlation of Fatty Acids and State of Chlorophyll-Protein-Lipid Complex of Native Algae Cells in the Presence of Surfactants // Advances in plant lipid research.- Sevilla: Universidad de Sevilla, 1998.- P. 564-567.

6. Паршикова Т.В. Вплив поверхнево-активних речовин на життєдіяльність планктонних водоростей // Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка. Серія “Біологія”.- 1999.- В. 29.- С. 39-40.

7. Паршикова Т.В. Забруднення природних вод ПАР й можливості його біоіндикації // Науковий вісник Українського державного лісотехнічного університету.- 1999.- В. 9.7.- С. 135-140.

8. Паршикова Т.В. Взаємозв’язок рухливості мікроводоростей та резистентності їх клітин до дії хімічних факторів // Український бот. журнал.- 2000.- Т. 57, N 6.- С. 658-663.

9. Липницкая Г.П., Паршикова Т.В. Изменение прочности связи хлорофилл-белково-липидного комплекса водорослей под влиянием поверхностно-активных веществ // Гидробиологический журн.- 1992.- Т. 28, N 6.- С. 60-67.

10. Бутович И.А., Паршикова Т.В., Бабенко В.М., Ливарчук Л.В., Харченко О.В., Кухарь В.П. Регуляторная роль фосфолипидов в реакции окисления линолевой кислоты 5-липоксигеназой // Биологические мембраны (РАН).- 1992.- Т. 9, N 6.- С. 611-616.

11. Паршикова Т.В. Вплив поверхнево-активних речовин хімічної природи на склад та співвідношення жирних кислот Microcystis aeruginosa Kurz. em. Elenk. // Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка. Серія “Біологія”.- 2002.- В. 37.- С. 116-121.

12. Паршикова Т.В., Сіренко Л.Я., Третяков О.Л. Розвиток фітопланктону у водосховищах та притоках Дніпра в роки високої активності Сонця // Український бот. журн.- 2002.- Т. 59, N 2.- С. 197-203.

13. Столєтня О.К., Паршикова Т.В., Вашека О.В. Порівняльна характеристика вмісту кофеїну у деяких вищих та нижчих рослин // Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка. Серія “Біологія”.- 2002.- В. 36.- С. 43-47.

14. Kuritz T., Sirenko L., Parshikova T., Topchishvili L and Sass A Vedicinal Plant Remedies and Nutraceuticales from Ukraine and Georgia // HerbalGram.- 2001.- N 51.- P. 48-54.

15. Паршикова Т.В., Сиренко Л.А., Щеголева Т.Ю., Колесников В.Г. Экспресс-контроль роста и физиологического состояния микроводоростей // Альгология.- 2001.- Т. 11, N 3.- С. 403-413.

16. Могилевич Т.В, Паршикова Т.В., Бабенко В.А., Огий С.А., Кухарь В.П., Бутович И.А. Активация окисления линолевой кислоты 5-липоксигеназой из ячменя под влиянием фосфотидилинозита // Доповіді НАН України.- 1996.- N 7.- С. 120-124.

17. Паршикова Т.В. Влияние ПАВ на рост, размножение и функциональную активность водорослей в культурах и природных популяциях //Эколого-физиологические исследования водорослей и их значение для оценки состояния природных вод.- Ярославль: Российская Экологическая Академия, Верхневолжское отделение, Институт биологии внутренних вод им. И.Д.Папанина РАН.- 1996.- С. 161-163.

18. Паршикова Т.В., Могилевич Т.В., Огий С.А., Бутович И.А. Влияние 13-гидроксида линолевой кислоты на рост ячменя (Hordeum vulgare L.) // Физиология и биохимия культурных растений.- 1997.- Т. 29, N 6.- С. 436-441.

19. Паршикова Т.В. Использование люминесцентного анализа для изучения семян рода Gagea Salib. // Интродукция и акклиматизация растений.- 1988.- N 9.- С. 31-34.

20. Паршикова Т.В. Влияние синтетических моющих средств на размерные характеристики и функциональную активность синезеленой водоросли Microcystis aeruginosa Kutz. em. Elenk. // Использование сточных вод коксохимической промышленности на земледельческих полях орошения.- Москва: Министерство мелиорации и водного хозяйства СССР, Всесоюзный НИИ гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова.- 1989.- С. 106-110.

21. Сиренко Л.А., Паршикова Т.В. Влияние ацидификации среды на жизнедеятельность водорослей // Альгология.- 1993.- Т. 3, N 2.- С. 3-18.

22. Сіренко Л.Я., Паршикова Т.В. Фізіологія водоростей на межі тисячоліть: короткий історичний нарис, основні досягнення, перспективи розвитку на Україні // Фізіологія рослин в Україні на межі тисячоліть.- К.: Фітосоціоцентр, 2001.- С. 303-318.

23. Cпосіб одержання хлорофіло-каротинової пасти з репараційно-регенеративними властивостями: Патент України N 96010114 від 11.01.1996 / Л.Я.Сіренко, О.Й.Сакевич, Н.І.Кірпенко, Ю.О.Кірпенко, В.В.Бадзюк, Т.В.Паршикова.- Заявлено 11.01.96; Опубл. 25.04.97, Бюл. N 12.- 3 с.

24. Штам синьозелених водоростей Oscillatoria neglecta Lemm. – продуцент біологічно активних речовин з антибластомними та антимікробними властивостями: Патент України N 94043418 від 20.09.1999 р. / Л.Я.Сіренко, Ю.О.Кірпенко, Н.І.Кірпенко, О.В.Романенко, В.М.Панфьоров, Т.В.Паршикова; Заявлено 05.04.1994; Опубл. 15.09.2000, Бюл. N 4.- 5 с.

Матеріали та тези конференцій

25. Parshikova T. Effect of surfactants on the Cyanobacteria // Abstract of VIII Intern. Symp. on Phototrophic Prokaryotes.- Urbino (Italy).- 1994.- P. 106.

26. Parshikova T. An Experience of Directed Regulation of Microalgae Biomass Compositions as Valuable Pharmacological Raw Material // Pharmacological Research. Italian Pharmacological Society.- Italy: Academic Press.- 1995.- P. 382.

27. Parshikova T. Plant Growth Stimulators in Fugates of Industrial Cultures of Green Microalgae // Proc. Of Progress in Plant Sciences from Plant Breeding to Growth Regulation Conf.- Mosonmagyarovar (Hungary).- 1996.- P.201-206.

28. Musienko N. and Parshikova T. Using Algae for Surfactants Bioindicators // Proc. of 3rd International Symp. and Exhibition of Env. Contam. in Central and Eastern Europe.- Warsaw (Poland).- 1996.- P.35-37.

29. Parshikova T. The interaction of surfactants with living algae cells // Abstract of NATO ASI Conf. Bioavailability of organic xenobiotics in the environment.- Jesenic (Czech Republic).- 1997.- P. 74.

30. Паршикова Т.В. Вплив ПАР на життєдіяльність деяких видів водоростей та виділення з їх клітин органічних речовин // Матеріали 10 з’їзду Українського ботанічного товариства. – Полтава (Україна).-1997.- С. 72-73.

31. Паршикова Т.В. Подбор функциональных биотестов для контроля поверхностно-активных веществ в природных водах // Вода – проблемы и решения.- Днепропетровск: Гамалия.- 1998.- С.65-68.

32. Миронюк В.І., Паршикова Т.В. Експериментальна альгологія на Україні // Матеріали наукових читань, присвячених 100-річчю відкриття подвійного запліднення у покритонасінних рослин професором університету Св. Володимира С.Г.Навашиним.- К.: Фітосоціоцентр.- 1998.- С. 157-160.

33. Рarshikova T.V. Effect of surfactants on the growth and photosynthetic activity of algae // Abstract of 2nd Conf in Plant Sciences from Plant Breeding to Growth regulation. – Mosonmagyarovar (Hungary).- 1998.- P. 103.

34. Паршикова Т. Зміни морфофізіологічних й біохімічних показників у деяких видів водоростей під впливом хімічного забруднення // Матеріали міжнародної конф. Онтогенез рослин в природному та трансформованому середовищі.- Львів (Україна). -1998.- С. 227-229.

35. Parshikova T. Surfactants as a factor of reduction in phytoplankton photosynthetic activity // Abstract of IV International Symp. and Exhibition on Environ. Contam. in Central and Eastern Europe.- Warsaw (Poland).- 1998.- P. 142.

36. Savenkov S., Yushtin K., Parshikova T., Draga M. Study of procariotic and eucariotic microalgae cells with Mueller matrix polarimetry method // Proc. of International Society for Optical Engineering.- Chernivtsy (Ukraine).- 1999, Vol. 3904.- P. 562-566.

37. Паршикова Т.В. Сравнительная оценка чувствительности различных видов водорослей к действию катионактивного детергента и некоторых металлов // Тези 2 Міжнар. Конф. Актуальные проблемы современной альгологии.- Київ (Україна).- 1999.- С. 109-110.

38. Паршикова Т.В. ПАВ – стресс-фактор формирования продуктивности микроводорослей // Тезисы докл. IV съезда общества физиологов растений России.- Т. 1.- Москва.- 1999.- С. 436-437.

39. Паршикова Т.В., Сиренко Л.А. ПАВ в водоеме, их влияние на жизнедеятельность фитопланктона // Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды.- Минск-Нарочь.- 1999.- С. 344-351.

40. Паршикова Т.В., Щеголева Т.Ю., Колесников В.Г. Состояние воды в клетках водорослей и их функциональная активность в различных условиях // Тезисы докладов V Всероссийской конф. По водным растениям “Гидроботаника-2000”. – Борок (Россия).- 2000.- С.66-67.

41. Parshikova T., Ponomarenko S. Experience of using natural regulators of growth (emystime and ivine) for stimulation of microalgae growth in cultivation // Abstract of 4th European Workshop “Biotechnology of microalgae”.- Bergholz-Reihbrucke (Germany).- 2000.- P. 59.

42. Parshikova T. Sensitivity of Anabaena PCC 7120 mutant cells to surfactants // Abstract of 10th Intern. Symp. on Phototrophic Prokaryotes.- Barcelona (Spain).- 2000.- P. 148.

43. Parshikova T.V. and Musienko N.N. Surfactants as a factor of regulation for microalgae development // Abstract of V International Sym. and Exhibition on Environmental Cont. in Central and Eastern Europe.- Prague (Czech Republic).- 2000.- P. 156.

44. Parshikova T. Surfactant as a factor of regulation for microalgae development // CD – proc. of Fifth Intern. Sym. and exhibition on Environ. Contam. in Central and Eastern Europe.- Prague (Czech Republic).- 2000.- 5 p.

45. Parshikova T. Possible Methods for Elimination Surfactants Contamination of Water with Using of Microalgae // Innovative Approaches to the On-Site Assessment and Remediation of Contaminated Sites.- Prague (Czech Republic).- 2001.- P. 51-53.

46. Parshikova T. Using of Anabaena PCC 7120 mutant cells, resistant to surfactants // Abstracts of Intern. Conf. Microalgae and seaweed products in plant/soil systems.- Mosonmagyarovar (Hungary).- 2001.- P.41.

47. Паршикова Т.В., Мусієнко М.М. Мікроводорості, як перспективні продуценти цінних жирних кислот // Український біохімічний з’їзд.- Чернівці (Україна).- 2002.- С. 133.

48. Parshikova T., Shchegoleva T., Kolesnikov V., Dreval’N. The interrelation between photosynthetic activity of microalgae and state of water structuredness in cells // Abstracts of Inter. conf. “Photosynthesis and Crop Production”.- Kiev (Ukraine).- 2002.- P. 88.

49. Parshykova T. and Musienko N. Endogenic and exogenic interaction of microalgae lipis with surfactants in water environment // Abstracts of 15^th Intern. Sym. on Plant Lipids.- Okazaki (Japan).- 2002.- P. 338.