植物プランクトンの開花は底生生物に有害なのか？アナベナ属とクロレラ属の幼虫に対する毒性の影響について

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Sci. Total Environ..2020 Aug;729:138666. S0048-9697(20)32183-5. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.138666.Epub 2020-04-13.

植物プランクトンの開花は底生生物に有害なのか？アナベナ属とクロレラ属の幼虫に対する毒性の影響について

Can phytoplankton blooming be harmful to benthic organisms? The toxic influence of Anabaena sp. and Chlorella sp. on Chironomus riparius larvae.

Nikola Stanković
Ivana Kostić
Boris Jovanović
Dimitrija Savić-Zdravković
Sanja Matić
Jelena Bašić
Tatjana Cvetković
Jelica Simeunović
Djuradj Milošević

PMID: 32498154 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.138666.

抄録

シアノバクテリアと微細藻類は、富栄養化した淡水生態系に豊富に存在する生物相グループであり、非咬傷性のミミズ（キイロモドキ科）の幼虫を含む多くの水生生物の食料源としての役割を果たしている。シアノバクテリアの多くの種は毒素生産者であり、他の生物にとってはストレス因子となりうる。本研究では、一般的な有毒シアノバクテリアであるAnabaena sp.と非有毒微細藻類であるChlorella sp.への食餌曝露の影響を分析し、比較することを目的とした。Anabaena sp.のメタノール抽出物からHPLC-DAD法を用いてマイクロサイスチンを検出・定量したところ、マイクロサイスチン-LRとして同定された。その結果，Anabaena sp.とChlorella sp.は，実験室条件下でのC. riparius幼虫の生存を可能にするのに適した食物源であり，幼虫の死亡率は無視できるほど低く，幼虫の質量（ANOVAおよびPost hoc LSD検定；p＜0.05）およびヘモグロビン濃度（Student's t-test；p＜0.05）に有意な差が認められた。高度酸化タンパク質産物(AOPP)、チオバルビツール酸反応性物質(TBARS)、カタラーゼ(CAT)、スーパーオキサイドディスムターゼ(SOD)活性、DNA損傷などの酸化ストレスパラメータも調査した。一方向 ANOVA、ポストホック LSD 検定を行った結果、クロレラ属の幼虫を餌とした群で AOPP と CAT の有意な増加が認められた。しかし、サブ個体レベルのエンドポイントでは、酸化ストレスとDNA損傷を引き起こしたことから、これらの処理の有意な影響が明らかになった。

Cyanobacteria and microalgae are abundant biota groups in eutrophic freshwater ecosystems, serving as a food source for many aquatic organisms, including the larvae of non-biting midges (Chironomidae). Many species of cyanobacteria are toxin producers, which can act as stressors to other organisms. The present study aimed to analyze and compare the effects of dietary exposure to the common toxic cyanobacteria Anabaena sp. and non-toxic microalgae Chlorella sp. in Chironomus riparius larvae. Microcystin was detected and quantified in the methanolic extract of Anabaena sp. using the HPLC-DAD technique, and it was identified as microcystin-LR. Both Anabaena sp. and Chlorella sp. were suitable food sources to enable the survival of C. riparius larvae in laboratory conditions, causing negligible mortality and significant differences in the larval mass (ANOVA and Post hoc LSD test; p < 0.05) and hemoglobin concentration (Student's t-test; p < 0.05). Oxidative stress parameters such as advanced oxidation protein products (AOPP), thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD) activity, and DNA damage, were also investigated. One-way ANOVA, followed by the Post hoc LSD test, showed a significant increase in AOPP and CAT for the group of larvae fed with Chlorella sp. The same test showed moderate DNA damage in both groups of larvae, with greater damage in the group fed with Anabaena sp. Thus, Chlorella sp. and microcystin-LR producing Anabaena sp. are food sources that did not result in any drastic acute effect on the population level of C. riparius larvae. However, sub-individual-level endpoints revealed significant effects of the treatments, since they caused oxidative stress and DNA damage that may pose a danger to successive generations of test organisms.