Potential of Lemnoideae Species for Phytoremediation of Fresh Water with Elevated Manganese Concentration

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorZhou, Yu.
dc.contributor.authorBai, T.
dc.contributor.authorKishchenko, O. M.
dc.date.accessioned2020-04-16T10:26:01Z
dc.date.available2020-04-16T10:26:01Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenBackground. Wastewater treatment using physical, chemical, and biological methods is primary solution for the reduction of water pollution that reaching the critical thresholds. The members of subfamily Lemnoideae, commonly called duckweed, are considered the most efficient aquatic plants for wastewater remediation. Although properties of duckweed to survive in water with high concentration of heavy metal ions such as chromium, cobalt, lead, nickel and cuprum are well documented, the growth of duckweed in water with high concentrations of manganese and the efficiency of retention of manganese from water by these species has not been estimated. Objective. Four duckweed species (Spirodela polyrhiza, Landoltia punctata, Lemna aequinoctialis, and L. turionifera) were used for establishment of influence Mn on their vitality and growth and for studying their potential for phytoremediation of fresh water with elevated manganese concentration. Methods. Duckweed collected in Eastern China was introduced in tissue culture in vitro by surface sterilization. The identification of the collected duckweed species was determined by DNA barcoding using primers specific for chloroplast intergenic spacers atpF-atpH (ATP) and psbK-psbL (PSB). The experiments for establishment of influence Mn on duckweed growth carried out in aseptic condition. To determinate concentration of Mn, the samples of different water type (Hongze Lake, ponds around Hongze Lake, Huaian local municipal sewage plant and industrial sewage plant) were analyzed by the Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry. Results. The most sensitive duckweed to Mn was S. polyzhiza, the first characteristic symptoms of toxicity like brown spots have appeared when concentration of Mn was 40 mg/L, the concentration 200 mg/L Mn resulted in chlorosis and death of fronds. L. aequinoctialis and L. turionifera had similar effects in SH medium supplemented with 650 mg/L and 975 mg/L Mn, respectively. L. punctata was the most tolerant duckweed to Mn plants continued to grow even at concentration 975 mg/L. Response of duckweed on Mn was dependent on availability of nitrogen in nutrient medium. Using four duckweed species for treatment of water containing 4.12 mg/L Mn allowed to reduce concentration until safe level of standard (0.1 mg/L Mn). Conclusions. All investigated duckweed species (S. polyrhiza, L. punctata, L. aequinoctialis, and L. turionifera) were characterized by a high level of resistance to manganese, especially L. punctata. Response of duckweed on Mn was dependent on availability of nitrogen in nutrient medium. The tested species of subfamily Lemnoideae were high effective for phytoremediation of water with elevated manganese concentration.uk
dc.description.abstractruПроблематика. Очистка сточных вод с использованием физических, химических и биологических методов является основным решением для снижения загрязнения воды, которое порой достигает критических порогов. Члены подсемейства Lemnoideae, которых обычно называют ряской, считаются наиболее эффективными водными растениями для очистки сточных вод. Хотя свойства ряски выживать в воде с высокой концентрацией ионов тяжелых металлов, таких как хром, кобальт, свинец, никель и медь, хорошо задокументированы, о росте ряски в воде с высокими концентрациями марганца и об эффективности удаления марганца из воды этими видами сообщений не было. Цель. Четыре вида ряски (Spirodela polyrhiza, Landoltia punctata, Lemna aequinoctialis и L. turionifera) были использованы для установления влияния Mn на их жизнеспособность и рост, а также для изучения их способности к фиторемедиации пресной воды с повышенной концентрацией марганца. Методика реализации. Ряску, собранную в водоемах Восточного Китая, вводили в культуру тканей in vitro путем поверхностной стерилизации. Идентификацию собранных видов ряски проводили с помощью штрихкодирования ДНК с использованием праймеров, специфичных для хлоропластных межгенных спейсеров atpF-atpH (ATP) и psbK-psbL (PSB). Эксперименты по установлению влияния Mn на рост ряски проводили в асептических условиях. Для определения концентрации Mn образцы различных типов воды (озеро Гонзо, пруды у озера Гонзо, местная коммунальная канализационная станция Хуайяна и станция промышленных сточных вод) были проанализированы с помощью метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Результаты. Самой чувствительной ряской к Mn была S. polyzhiza. Первые характерные симптомы токсичности, такие как коричневые пятна, появились, когда концентрация Mn составляла 40 мг/л, концентрация 200 мг/л Mn приводила к хлорозу и гибели листецов. У L. aequinoctialis и L. turionifera подобный эффект наблюдался при выращивании в среде SH с добавлением 650 и 975 мг/л Mn соответственно. L. punctata была наиболее устойчивой среди рясок к Mn, она не прекращала рост даже при концентрации 975 мг/л. Ответ ряски на Mn зависел от доступности азота в питательной среде. Анализ концентрации Mn в разных видах воды показал антропогенное загрязнение прудов вокруг озера Гонзо, в одном из них содержание Mn почти в 20 раз превышало стандарт для питьевой воды (1,96 вместо 0,1 мг/л). Использование 4 видов ряски для очистки воды, содержащей 4,12 мг/л Mn, позволило уменьшить концентрацию до безопасного уровня стандарта (0,1 мг/л Mn). Выводы. Все исследованные виды ряски (S. polyrhiza, L. рunctata, L. aequinoctialis и L. turionifera) характеризовались высоким уровнем устойчивости к марганцу, особенно L. рunctata. Реакция ряски на Mn зависела от концентрации азота в питательной среде. Испытуемые виды подсемейства Lemnoideae были высокоэффективны для фиторемедиации воды с повышенной концентрацией марганца.uk
dc.description.abstractukПроблематика. Очищення стічних вод із використанням фізичних, хімічних і біологічних методів є основним рішенням для зниження забруднення води, яке часом досягає критичних порогів. Члени підродини Lemnoideae, яких зазвичай називають ряскою, вважаються найбільш ефективними водними рослинами для очищення стічних вод. Хоча властивості ряски виживати у воді з високою концентрацією іонів важких металів, таких як хром, кобальт, свинець, нікель і мідь, добре задокументовані, однак про ріст ряски у воді з високими концентраціями марганцю та про ефективність видалення марганцю з води цими видами повідомлень не було. Мета. Чотири види ряски (Spirodela polyrhiza, Landoltia punctata, Lemna aequinoctialis і L. turionifera) були використані для встановлення впливу Mn на їх життєздатність і ріст, а також для вивчення їх здатності до фіторемедіаціі прісної води з підвищеною концентрацією марганцю. Методика реалізації. Ряску, зібрану у водоймах Східного Китаю, вводили в культуру тканин in vitro поверхневою стерилізацією. Ідентифікацію зібраних видів ряски проводили за допомогою штрихкодування ДНК із використанням праймерів, специфічних для хлоропласних міжгенних спейсерів atpF-atpH (ATP) і psbK-psbL (PSB). Експерименти зі встановлення впливу Mn на ріст ряски проводили в асептичних умовах. Для визначення концентрації Mn зразки різних типів води (озеро Гонзе, ставки біля озера Гонзе, місцева комунальна каналізаційна станція Хуайяна та станція промислових стічних вод) було проаналізовано за допомогою методу атомно-емісійної спектрометрії з індуктивно-зв’язаною плазмою. Результати. Найчутливішою ряскою до Mn була S. polyzhiza. Перші характерні симптоми токсичності, такі як коричневі плями, з’явились, коли концентрація Mn становила 40 мг/л, концентрація 200 мг/л Mn призводила до хлорозу та загибелі листеців. L. aequinoctialis і L. turionifera мали подібний ефект при вирощуванні в середовищі SH, доповненому 650 і 975 мг/л Mn відповідно. L. punctata була найбільш стійкою серед рясок до Mn, вона не припиняла ріст навіть за концентрації 975 мг/л. Відповідь ряски на Mn залежала від доступності азоту в живильному середовищі. Аналіз концентрації Mn у різних видах води показав антропогенне забруднення ставків навколо озера Гонзе, в одному з них вміст Mn майже в 20 разів перевищує стандарт для питної води (1,96 замість 0,1 мг/л). Використання 4-х видів ряски для очищення води, що містила 4,12 мг/л Mn, дало можливість зменшити кон­центрацію до безпечного рівня стандарту (0,1 мг/л Mn). Висновки. Всі досліджуванні види ряски (S. polyrhiza, L. punctata, L. aequinoctialis і L. turionifera) характеризувалися високим рівнем стійкості до марганцю, особливо L. punctata. Реакція ряски на Mn залежала від концентрації азоту в живильному середовищі. Випробовувані види підсімейств Lemnoideae були високоефективними для фіторемедіації води з підвищеною концентрацією марганцю.uk
dc.format.pagerangePp. 232–238uk
dc.identifier.citationZhou, Yu. Potential of Lemnoideae Species for Phytoremediation of Fresh Water with Elevated Manganese Concentration / Yu. Zhou, T. Bai, O. M. Kishchenko // Innovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal. – 2019. – Vol. 3, No. 4. – Pp. 232–238. – Bibliogr.: 24 ref.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/ibb.2019.3.4.183207
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/32950
dc.language.isoenuk
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Instituteuk
dc.publisher.placeKyivuk
dc.rightsAttribution 4.0 International (CC BY 4.0)en
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/en
dc.sourceInnovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal, 2019, Vol. 3, No. 4uk
dc.subjectmanganeseuk
dc.subjectphytoremediationuk
dc.subjectwater purificationuk
dc.subjectduckweeduk
dc.subjectSpirodela polyrhizauk
dc.subjectLandoltia punctatauk
dc.subjectLemna aequinoctialisuk
dc.subjectLemna turioniferauk
dc.subjectмарганецьuk
dc.subjectфіторемедіаціяuk
dc.subjectочищення водиuk
dc.subjectряскаuk
dc.subjectмарганецuk
dc.subjectфиторемедиацияuk
dc.subjectочистка водыuk
dc.subjectряскаuk
dc.subject.udc574:635 + 606:628 + 582:521.43uk
dc.titlePotential of Lemnoideae Species for Phytoremediation of Fresh Water with Elevated Manganese Concentrationuk
dc.title.alternativeПотенціал представників підродини Lemnoideae для фіторемедіації прісної води із підвищеною концентрацією марганцюuk
dc.title.alternativeПотенциал представителей подсемейства Lemnoideae для фиторемедиации пресной воды с повышенной концентрацией марганцаuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
IBB2018.3.4_04.pdf
Розмір:
1.4 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Innovative Biosystems and Bioengineering: international scientific e-journal, Vol. 3, No. 4