Анализ элементного состав гонад, половых продуктов и личинок мидии Mytilus galloprovincialis в период нереста
- Авторы: Капранова Л.Л.1, Рябушко В.И.1, Капранов С.В.1
-
Учреждения:
- Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН
- Выпуск: Том 109, № 3 (2023)
- Страницы: 386-396
- Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://gynecology.orscience.ru/0869-8139/article/view/651593
- DOI: https://doi.org/10.31857/S086981392303010X
- EDN: https://elibrary.ru/FSZGDZ
- ID: 651593
Цитировать
Аннотация
В настоящей работе исследован элементный состав гонад, яйцеклеток, сперматозоидов и личинок мидии Mytilus galloprovincialis в период нереста, когда концентрации биологически активных и минеральных веществ максимальны. Сравнительный анализ концентраций показал, что элементы по-разному вовлечены в гаметогенез мидии. Отмечены значимые различия в содержании Li, B, Mg, Si, P, K, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Ge, As, Se, Br, Rb, Sr, Mo, Pd, Sn, I, Ba, Ce в гонадах самцов и самок до и после нереста, в половых продуктах и личинках мидии. Вероятно, некоторые из перечисленных элементов не только пассивно накапливаются в организме моллюсков, но и являются эссенциальными, будучи непосредственно вовлечены в процесс размножения. Больше всего значимых различий в элементном составе обнаружено между яйцеклетками и личинками, а также между гонадами самцов до нереста и сперматозоидами. Во время нереста гонады мидий преимущественно накапливают p- и d-элементы, видимо, из-за способности ионов таких элементов к комплексообразованию и, следовательно, включения в структуру ферментов. Содержание B, Mg, Si, P, K, Ca, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, As, Se, Br, Sr, Ba в гонадах самцов и самок, половых продуктах и личинках на порядок или несколько порядков выше, чем других элементов. Содержание Ca, Fe, Sr, Sn, I в личинках мидий достоверно выше, чем в гонадах и половых продуктах. Sn – технологический гидрополлютант, поэтому личинки могут служить биоиндикатором загрязнения водной среды этим элементом. Полученные данные представляют практический интерес для совершенствования биотехники воспроизводства морских гидробионтов и получения функциональных продуктов на их основе, что важно для оптимизации менеджмента аквакультуры и для решения проблем, связанных со здоровьем человека.
Ключевые слова
Об авторах
Л. Л. Капранова
Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: lar_sa1980@mail.ru
Россия, Севастополь
В. И. Рябушко
Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН
Email: lar_sa1980@mail.ru
Россия, Севастополь
С. В. Капранов
Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН
Email: lar_sa1980@mail.ru
Россия, Севастополь
Список литературы
- Kapranova LL, Ryabushko VI, Kapranov SV, Lishaev VN, Nekhoroshev MV (2021) Elemental composition of gonads, gametes and larvae in black and brown morphs of the Bivalve Mollusk Mytilus galloprovincialis LAM. J Evol Biochem Physiol 57(6): 1290–1299. https://doi.org/10.1134/S0022093021060090
- Wang W-X (2002) Interactions of trace metals and different marine food chains. Marine Ecol Progr Series 243: 295–309. https://doi.org/10.3354/meps243295
- Ezgeta-Balic D, Najdek M, Peharda M, Blazina M (2012) Seasonal fatty acid profile analysis to trace origin of food sources of four commercially important bivalves. Aquaculture 334–337: 89–100. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2011.12.041
- Ndiaye B, Ndiaye M, Cid B, Diop A, Diagne I, Cisse D, Dione C, Hanne M (2020) Trace metals in Mussels Mytilus galloprovincialis from Dakar Coast (Senegal). Am J Analyt Chem 11(3): 137–145. https://doi.org/10.4236/ajac.2020.113011
- Крепс ЕМ (ред) (1982) Физиология животных. Приспособление и среда. М. Мир [Kreps ЕM (red) (1982) Animal physiology. Adaptation and environment. M. Mir. (In Russ)].
- Newton TJ (1995) A review of the effects of heavy metals on freshwater mussels. Ecotoxicology 4(6): 341–362. https://doi.org/10.1007/BF00118870
- Kapranov SV, Karavantseva NV, Bobko NI, Ryabushko VI, Kapranova LL (2021) Sex- and sexual maturation-related aspects of the element accumulation in soft tissues of the bivalve Mytilus galloprovincialis Lam. collected off coasts of Sevastopol (southwestern Crimea, Black Sea). Environment Sci Pollut Res 28(17): 21553–21576. https://doi.org/10.1007/s11356-020-12024-z
- Gupta SK, Singh J (2011) Evaluation of mollusc as sensitive indicatior of heavy metal pollution in aquatic system: a review. IIOAB J 2(1): 49–57.
- Nikonova LL, Nekhoroshev MV, Ryabushko VI (2017) Total testosterone and estradiol in the gonads and gametes of the mussel Mytilus galloprovincialis Lam. J Evol Biochem Physiol 53(6): 519–522. https://doi.org/10.1134/S0022093017060114
- Richir J, Gobert S (2014) The effect of size, weight, body compartment, sex and reproductive status on the bioaccumulation of 19 trace elements in rope-grown Mytilus galloprovincialis. Ecol Indicat 36: 33–47. https://doi.org/10.101/j.ecolind.2013.06.021
- Horne BA (1969) Marine Chemistry: The structure of water and the chemistry of the hydrosphere. Wiley. New York. https://doi.org/10.1007/s10311-011-0343-1
- Castruita M, Casero D, Karpowicz SJ, Kropat J, Vieler A, Hsieh SI, Yan W, Cokus S, Loo JA, Benning C, Pellegrini M, Merchant SS (2011) Systems biology approach in Chlamydomonas reveals connections between copper nutrition and multiple metabolic steps. Plant Cell 23: 1273–1292. https://doi.org/10.1105/tpc.111.084400
- Andrés-Colás N, Sancenón V, Rodriguez-Navarro S, Mayo S, Thiele DJ, Ecker JR, Puig S, Peñarrubia L (2006) The Arabidopsis heavy metal P-type ATPase HMA5 interacts with metallochaperones and functions in copper detoxification of roots. Plant J 45: 225–236. https://doi.org/10.1111/J.1365-313X.2005.02601.X
- Burkhead JL, Reynolds KA, Abdel-Ghany SE, Cohu CM, Pilon M (2009) Copper homeostasis. New Phytologist 182: 799–816. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2009.02846.x
- Page MD, Kropat J, Hamel PP, Merchant S (2009) Two Chlamydomonas CTR Copper Transporters with a Novel Cys-Met Motif Are Localized to the Plasma Membrane and Function in Copper Assimilation. Plant Cell 21: 928–943. https://doi.org/10.1105/tpc.108.064907
- Wang D, Simons SS Jr (2005) Corepressor binding to progesterone and glucocorticoid receptors involves the activation function-1 domain and is inhibited by molybdate. Mol Endocrinol 19(6): 1483–1500. https://doi.org/10.1210/me.2005-0012
- Earnshaw MJ, Wilson S, Akberali HB, Marriott KRM (1986) The action of heavy metals on the gametes of the marine mussel, Mytilus edulis (L.) – III. The effect of applied copper and zinc on sperm motilityin relation to ultrastructural damage and intracellular metal localization. Marine Environment Res 20(4): 261–278. https://doi.org/10.1016/0141-1136(86)90052-8
- Akberali HB, Earnshaw MJ, Marriott KRM (1984) The action of heavy metals on the gametes of the marine mussel, Mytilus edulis (L.) – I. Copper-induced uncoupling of respiration in the unfertilized egg. Compar Biochem Physiolol 77C(2): 289–294. https://doi.org/10.1016/0742-8413(84)90015-x
- Akberali HB, Earnshaw MJ, Marriott KRM (1985) The action of heavy metals on the gametes of the marine mussel, Mytilus edulis (L.) – II. Uptake of copper and zinc and their effect on respiration in the sperm and unfertilized egg. Marine Environment Res 16(1): 37–59. https://doi.org/10.1016/0141-1136(85)90019-4
- Fitzpatrick JL, Nadella S, Bucking C, Balshine S, Wood CM (2008) The relative sensitivity of sperm, eggs and embryos to copper in the blue mussel (Mytilus trossulus). Compar Biochem Physiol 147(4): 441–449. https://doi.org/10.1016/j.cbpc.2008.01.012
- Chan GSL, Tan LYY (2013) Development of a toxicity bioassay using fertilisation in the green mussel, Perna viridis, from exposure to copper and cadmium. Asian Youth J Biol 1: 1–12.
- Seeler JF, Ajay S, Zaluzec NJ, Bleher R, Lai B, Schultz EG, Hoffman BM, LaBonne C, Woodruff TK, O’Halloran TV (2021) Metal ion fluxes controlling amphibian fertilization. Nature Chem 13: 683–691. https://doi.org/10.1038/s41557-021-00705-2
- Ahsan U, Kamran Z, Raza I, Ahmad S, Babar W, Riaz MH, Iqbalb Z (2014) Role of selenium in male reproduction – a review. Animal Reprod Sci 146(1–2): 55–62. https://doi.org/10.1016/j.anireprosci.2014.01.009
- Bezuidenhout J, Dames N, Botha A, Frontasyeva MV, Goryainova ZI, Pavlov D (2015) Trace elements in mediterranean mussels Mytilus galloprovincialis from the South African West coast. Ecol Chem Engineer Soc 22(4): 489–498.
- Liu F, Wang W-X (2015) Linking trace element variations with macronutrients and major cations in marine mussels Mytilus edulis and Perna viridis. Environment Toxicol Chem 34(9): 2041– 2050. https://doi.org/10.1002/etc.3027
- Христофорова НК (ред) (1994) Тяжелые металлы в промысловых и культивируемых моллюсках залива Петра Великого. Владивосток. Дальнаука. [Khristoforova NK (red) (1994) heavy metals in commercial and cultivated mollusks in the Peter the Great Bay. Vladivostok. Dal-nauka. (In Russ)].
- Kapranova LL, Nekhoroshev MV, Malakhova LV, Ryabushko VI, Kapranov SV, Kuznetsova TV (2019) Fatty acid composition of gonads and gametes in the Black Sea Bivalve Mollusk Mytilus galloprovincialis Lam. at different stages of sexual maturation. J Evol Biochem Physiol 55(6): 448–455. https://doi.org/10.1134/S0022093019060024
- Ho HC, Suarez SS (2003) Characterization of the intracellular calciumstore at the base of the sperm flagellum that regulates hyperactivated motility. Biol Reprod 68: 1590–1596. https://doi.org/10.1095/biolreprod.102.011320
- Chelyadina NS, Kapranov SV, Popov MA, Smirnova LL, Bobko NI (2022) Trace elements in the detoxifying and accumulating body parts of Mytilus galloprovincialis Lamark, 1819 (Crimea, Black Sea): human health risks and effect of the sampling site location. Environment Sci Pollut Res 29(40): 61352–61369. https://doi.org/10.1007/s11356-022-20186-1
- Amelar RD, Dubin L, Schoenfeld CY (1980) Sperm motility. Fertility and Sterility 34(3): 197–215. https://doi.org/10.1016/s0015-0282(16)44949-6
- Guillermo SN, Ammassari LL, Néstor G, Basso NG, Ronco AE (2006) Acute and chronic effects of Cr(VI) on Hypsiboas pulchellus embryos and tadpoles. PubMed 72(3): 61–67. https://doi.org/10.3354/dao072261
- Chalkiadakis O, Paraskevopoulou V, Roussos I, Dassenakis M, Simantiris LN (2013) Comparative study of the accumulation of Ni in different tissues of mussels and soft clams. E3S Web Conf 1: 11003. https://doi. org/10. 1051/e3sco nf/ 20130 111003
- Shwarz K, Milne DB (1971) Growth effects of vanadium in the rat. Science 174: 426–428.
- Kumar V, Sinha AK, Rodrigues PP, Mubiana VK, Blust R, De Boeck G (2015) Linking environmental heavy metal concentrations and salinity gradients with metal accumulation and their effects: a case study in 3 mussel species of Vitoria estuary and Espirito Santo bay, Southeast Brazil. Sci Total Environment 523: 1–15. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.03.139
Дополнительные файлы
