Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie

Zaměření ׀ Lidé ׀ Grantové projekty ׀ Publikace ׀ Laboratoře

Lidická 25/27, Brno
Pracoviště oddělení je v současné době lokalizováno v Brně na adrese Lidická 25/27, ve 3. patře budovy Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví v.v.i. (VÚKOZ).

Původním výzkumným zaměřením byly, a dosud jsou, všechny fotoautotrofní organismy tvořící fytoplanktonní i fytobentické společenstva. Nicméně díky ekotoxikologickému zaměření byla největší pozornost věnována druhům podílejícím se na tzv. vodním květu, a to zejména cyanobakteriím, tj. sinicím, jejichž nadměrný výskyt se díky produkci řady toxických látek negativně projevuje na kvalitě nejen koupacích vod, ale i vody pitné. Velká část výzkumu probíhala ve spolupráci s Centrem pro výzkum toxických látek v prostředí (RECETOX) při Masarykově univerzitě v Brně. Se začátkem této spolupráce v 90. letech minulého století je spojen také vznik dřívějšího občanského sdružení Flos Aquae, jehož cílem byla zejména osvěta a popularizace témat spojených s výskytem  sinic a boje proti vodnímu květu pro širokou veřejnost, a založení společného pracoviště pod názvem Centrum pro cyanobakterie a jejich toxiny (CCT).

Činnost a výzkum probíhající na našem oddělení lze rozdělit do následujících okruhů a témat:

Autekologie, taxonomie a toxikologie sinic tvořících vodní květy

Autekologie sinic tvořících vodní květy je zaměřena převážně na rod Microcystis – dominantní sinici v evropských podmínkách. Výzkum se zabývá především přezimovací strategií jakožto málo probádanou fází životního cyklu Microcystis a rolí microcystinu (cyklický peptidový toxin produkovaný sinicemi) v životní strategii, při jarním ožívání a tvorbě kolonií. Nové principy detekce microcystinů v sedimentech jsou v současné době ve vývoji. Ekotoxikologické efekty toxinů sinic s různými typy toxikologických účinků jsou studovány v testech s neletálními endpointy, jako jsou reprodukce, malformace, genotoxické efekty a tvorba nádorů. Při práci v terénu pracoviště využívá moderní metody pro detekci vodních květů sinic on-line a in situ.

Oblasti toxikologie sinic; metodám pro detekci a kvantifikaci toxinů sinic se oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie věnuje již delší dobu. Výzkumný tým našeho oddělení jako první na světě publikoval informace o přítomnosti microcystinů v pikocyanobakteriích (= drobné sinice) (Bláha & Maršálek, 1999). Ve světové odborné literatuře byl dále publikován přehled výskytu microcystinů v pitné vodě v ČR (Bláha & Maršálek, 2003).

Ekotoxikologické biotesty

V současné době je velká pozornost věnována cyanobakteriálním toxinům a jejich vlivu na ostatní vodní organismy, bezobratlé i obratlovce (Kyselková & Maršálek, 2000; Dvořáková et al., 2002; Palíková et al., 2003). Toxické efekty látek na fyziologii řas a sinic při expozici několik hodin jsou sledovány pomocí dynamiky fluorescence chlorofylu a (Gavel & Maršálek, 2004). Miniaturizovaný řasový biotest byl vyvinut v třeboňském pracovišti nezávisle a prakticky současně s Dr. Blaisem a jeho skupinou v Kanadě. V současnosti nahradil klasický velkoobjemový test, je rozpracován do formy v ČR doporučené metody Ministerstva zemědělství ČR; je součástí bateriových testů. Rozpracovali jsme normu ISO 10253 s mořskou rozsivkou Phaeodactylum tricornutum pro hodnocení mořských vzorků jako miniaturizovanou variantu. Ověřili jsme funkci tohoto vylepšeného testu při testování herbicidů v mořských lokalitách při řešení mezinárodního projektu INCO-COPERNICUS EU, zaměřeného na metodiku hodnocení znečištění Černého moře. Prokázala se shoda výsledků získaných miniaturizovaným růstovým testem s klasickým testem i s moderní rychlou metodou měření fluorescence chlorofylu.

Vývoj ekotoxikologických biotestů s producenty

V této oblasti se také brněnské pracoviště zabývá novou generací ekotoxikologických biotestů využívajících biochemických endpointů pro predikci prolongované, chronické a reprodukční toxicity. Mezi tyto endpointy patří především CCD-FLIA (Fluorescence Image Analysis) – analýza obrazu a hodnocení nových parametrů fotosyntetické aktivity; dále malformace křemičitých schránek rozsivek a biochemické markery toxického poškození cévnatých rostlin (např. detoxikační mechanismy, množství glutathionu, esterázová a hydrogenázová aktivita). Hlavní část dosavadního výzkumu byla realizována na základě mezinárodních projektů a přímé spolupráce s laboratořemi v řadě zemí, např. Belgie, Kanada, Německo, Nizozemí a Španělsko (např. mezinárodní projekty FITA, CYANOTOX, BIOFILMS). Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie a Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí (RECETOX) při MU v Brně založily společnou laboratoř. Xenopus laevis): nahoře: kontrolní jedinec, dole: morfologicky malformované embryo po čtyřdenním působení cyanotoxinů.–>

Vývoj a validace fluorescenčních metod pro kvantifikaci biomasy a charakterizaci metabolické aktivity sinic

Fluorescence fotosyntetických pigmentů je velmi vhodným parametrem pro kvantifikaci biomasy i fyziologického stavu fytoplanktonu. Pro detekci fytoplanktonu in situ je používána ponorná fluorescenční sonda (Gregor & Maršálek, 2004), která byla využita i při spolupráci s Povodím Moravy při monitoringu fytoplanktonních společenstev na vybraných vodárenských nádržích (Gregor et al., 2004). Dynamika fluorescence chlorofylu a je využívána v laboratorních experimentech pro zjištění fyziologické aktivity řas a sinic při jejich inkubaci, imobilizaci či v ekotoxikologických biotestech (Gavel & Maršálek, 2004).