Nematological and analytical studies on microelement forms, doses and distribution  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
81401
Type K
Principal investigator Nagy, Péter István
Title in Hungarian Mikroelemformák, dózisok és eloszlások nematológiai és analitikai hatásvizsgálata
Title in English Nematological and analytical studies on microelement forms, doses and distribution
Keywords in Hungarian Talajszennyezés, elöregedés mikroskálás eloszlás, króm, szelén, hatóanyagtípus speciációja, fonálféreg
Keywords in English Soil contamination, ageing, microscale distribution, chromium, selenium, nematode, speciation of contaminant type
Discipline
Environmental biology, ecotoxicology (Council of Complex Environmental Sciences)80 %
Animal behaviour, behavioural ecology (Council of Complex Environmental Sciences)20 %
Ortelius classification: Other invertebrate culture
Panel Ecology and evolution
Department or equivalent Állattani és Állatökológiai Tanszék (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences)
Participants Bakonyi, Gábor
Horváth, Boglárka
Hrács, Krisztina
Mátrai, Norbert
Sávoly, Zoltán
Seres, Anikó
Záray, Gyula
Starting date 2010-04-01
Closing date 2014-12-31
Funding (in million HUF) 22.355
FTE (full time equivalent) 8.61
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás előzményei feltárták a talajlakó fonálférgek cönózisainak érzékenységét egyes szennyező mikroelemek, elsősorban a Cr és a Se iránt, de még mindig nagyon keveset tudunk a különböző fonálféregcsoportok érzékenységi-és toleranciaviszonyainak specifikus hátteréről. Pályázatunk célja ezen mechanizmusok megismerése. Ezért terepi és fél-terepi kísérleteket hajtunk végre különböző szinteken (pl. kulcsfajok, funkcionális guild-ek), eltérő hatóanyagformák, továbbá a szennyezés elöregedésének vizsgálata céljából. Mikroskálán kutatjuk majd a szennyezők eloszlási viszonyait a talaj különböző szféráiban (driloszféra, detritoszféra, poroszféra és rhizoszféra). Laboratóriumi kísérletek segítségével specifikus toxicitási és talajbiológiai eredményekkel (talajlégzés, mikrobiális biomassza) egészítjük ki adatainkat. Újszerű megközelítést alkalmazunk a kémiai analízisekben is: egy TXRF alapú módszer révén kiküszöböljük majd az analíziseknek a fonálférgek kis egyedi biomasszájából adódó nehézségeit. Az aktuális elemformák (Cr3+ ill. Cr6+, szelenit ill. szelenát) speciációjára és a különféle fémionokat megkötni képes szerves molekulák azonosítására egy kapcsolt HPLC-ICP-MS méréstechnikát alkalmazunk majd. A kutatás gyakorlati eredményei közül kiemelendő, hogy szélesebb körben is alkalmazható szempontokat adnánk e szennyezések háttérmechanizmusainak részleges tisztázásához. Másrészt a kísérletek eredményei hozzájárulhatnak a környezet- és élelmiszerbiztonság javításához.
Summary
Our previous studies revealed that nematode coenoses are quite sensitive indicators to soil contaminating microelements, in particular Cr and Se. However, little is known on the specific backgrounds of sensitivity and tolerance in various nematode groups. Our proposal is aimed to elucidate some of these mechanisms. To achieve this goal, field and semi-field experiments will be performed at different resolutions (’keystone’ species, functional guilds) to disclose the effects of contaminant type and pollution ageing, microscale distribution of contaminants among the different spheres in soil (e.g. drilosphere, detritusphere and rhizosphere). Laboratory tests will complete the results with data on specific toxicity and measurements on other biotic functions of soil (as respiration, microbial biomass). Novel techniques will be applied for chemical analyses. Total-reflexion X-ray fluorescent spectrometric methods (TXRF) will tackle problems deriving from the small individual biomass of nematodes. Furthermore, speciation of the actual elemental forms (Cr3+ vs. Cr6+, selenite vs. selenate) will be determined by a combined technique of HPLC-ICP-MS. Using this technique organic molecules can be identified that bind various metal ions in biological systems.
The achievements of the project bear considerable novelties both through the clarification of the above mechanisms, the development of models and experimental techniques, plus offering widely applicable data in risk assessment of pollution.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A szabadon élő fonálférgek az elemek biogeokémiai ciklusainak fontos szabályozói és jelentős kártevők is vannak közöttük. Ezért ökotoxikológiai és mikroanalitikai vizsgálatokat végeztünk egyes fajokon nehézfémek (Cu, Cr és Zn) felvételi és eloszlási mintázatainak, valamint az általuk előidézett mortalitásnak a vizsgálatára. Ökotoxikológiai eredményeink szerint a talajlakó fonálférgek egyes táplálkozási- és életformacsoportjainak jelentősen eltérő stresszérzékenysége miatt fontos lenne az általánosságban használt, r-stratégista baktériumevő fajok mellett más táplálkozású és életmenetű fajokat is tesztelni. Mikroanalitikai eredményeink alapján az alábbi következtetések vonhatók le. A vizsgált nehézfémek felvétele és toxicitása függ azok minőségétől (nano ill. nagyszemcsés), koncentrációjától és az expozíciós idő hosszától. A felvétel döntően kutikuláris expozíció következtében történik. Az egyes króm species-ek: Cr(III) és Cr(VI) toxicitása közötti különbségek jól magyarázhatók azok felvételével. A kén és a foszfor, mint esszenciális elemek koncentrációi szoros összefüggést mutatnak a szennyezők (réz, króm) koncentrációjával, illetve térbeli elhelyezkedésével. Ugyanakkor a cink és a réz koncentrációi és térbeli eloszlása között ellentétes tendenciák voltak kimutathatók. Kimutattuk a réz, króm és cink átalakulásának folyamatát is a fonálférgek testében. Ezen nehézfémek egy része foszfáttartalmú vegyületekké alakult, ami rávilágít a foszfor fontos szerepére a detoxifikációban.
Results in English
Free living nematodes are important regulators of biogeochemical cycles and some species are harmful pests in agriculture. Therefore, ecotoxicological and microanalytical studies were performed on soil nematode species to assess the uptake and distribution of the heavy metals Cu, Cr and Zn and the mortality caused by these. Results of our ecotoxicology experiments confirmed that sensitivity patterns of various feeding types and life strategies differ greatly among soil nematodes. Therefore, it would be important to involve species from alternative feeding types and life strategies apart from the generally used r-strategist bacterial feeder Caenorhabditis elegans. Our microanalytical studies led to the following conclusions. Uptake and toxicity of the studied heavy metals depend on their form (being nano or bulk) and concentration, as well as the exposure time. Uptake mainly occured via cuticular exposure. Difference between the toxicity of Cr species can be explained by the uptake patterns of Cr(III) vs. Cr(VI). Concentrations of sulphur and phosphorus as essential elements show strong correlation with concentrations and spatial distribution of pollutants (Cu, Cr). However, in the concentration and distribution of Cu and Zn a reverse tendency was shown. We demonstrated the transformation of Cu, Cr and Zn within the nematodes. These heavy metals were transformed into compounds of phosphate content that reveals the importance of phosphorus in detoxification.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=81401
Decision
Yes





 

List of publications

  
Sávoly Zoltán, Hrács Krisztina: Talajszennyezésről árulkodó fonálférgek - röntgensugárzás az ökotoxikológia szolgálatában, Élet és Tudomány 70. évf. 9. szám 272-274. old., 2015
Bajomi Bálint: Elefánt helyett fonálféreg (A hét kutatója), Élet és Tudomány 41. szám 1294-1295 old., 2013
Hrács K., Daragó Á., Sávoly Z., Nagy P.: Egy nanotechnológiával előállított növényvédőszer ökotoxikológiai hatása a Xiphinema index tűfonálféreg fajra, A 61. Növényvédelmi Tudományos Napok előadásainak összefoglaló kötete, 79. old., 2015
Sávoly, Z., Záray, Gy.: Study of bioaccumulation and biotransformation by microanalytical X-ray techniques: investigation of distribution and speciation of Cu and Cr in the body of the plant-feeding nematode, Xiphinema vuittenezi., Spectrochimica Acta Part B 101: 342–350., 2014
Sávoly, Z., Buzanich, G., Pepponi, G., Streli, Ch., Hrács, K., Nagy, P., Záray, Gy.: The fate of nano-ZnO and its bulk counterpart in the body of microscopic nematodes: An X-ray spectrometric study., Microchemical Journal 118:80-87., 2014
Sávoly Z., Nagy P., Záray Gy.: Analytical Methods for Chemical Characterization of Nematodes, L. M. Davis (Ed.): Nematodes Comparative Genomics, Disease Management and Ecological Importance, Nova Publishers New York, pp. 57-114., 2014
Sávoly Z., Nagy P., Záray Gy.: Talajszennyezés hatásának mikroanalitikai vizsgálata fonálférgekben, 56. Magyar Spektrokémiai Vándorgyűlés, Veszprém, 2013. július 1-3., 2013
Sávoly Z., Hrács K., Horváth B., Nagy P., Záray Gy.: ZnO nanorészecskék talajlakó fonálférgekkel való kölcsönhatásának vizsgálata, III. Ökotoxikológiai Konferencia, Budapest, 2013. november 22. előadás és poszter kötete, 2013
Sávoly Z., Záray Gy.: Study of bioaccumulation and biotransformation by microanalytical X-ray techniques, European Symposium on Atomic Spectrometry ESAS 2014, Prága, 2014
Nagy, P., Bakonyi, G.: Talajállatok nanoökotoxikológiája, A Magyar Toxikológusok Társasága Konferenciájának összefoglaló kötete, 50. old., 2013
Hrács K., Sávoly Z., Horváth B., Nagy P.: ZnO nanorészecskék ökotoxikológiai és mikroanalitikai vizsgálata szabadon élő talajlakó fonálférgeken, A Magyar Toxikológusok Társasága Konferenciájának összefoglaló kötete, 64. old., 2013
Sávoly, Z., Nagy, P., Varga, G. Havancsák, K., Hrács, K., Záray, Gy.: A novel method for investigation of uptake and distribution of polluting microelements and nanoparticles in soil-inhabiting nematodes., Microchemical Journal, 110:558-567., 2013
Z. Savoly, P. Nagy, K. Havancsák, Gy. Záray: Microanalytical investigation of nematodes., Microchemical Journal, 2012
Nagy, Péter; Dolezsai, Anna; Szakálas, Judit; Anton, Attila; Tóth, Ágnes; Gyuricza, Csaba: Soil zoological studies on the recultivation after the red mud pollution in Kolontár, Hungary., Abstract Book, p. 426., 2011
Nagy Péter, Sávoly Zoltán, Mátrai Norbert, Horváth Boglárka, Záray Gyula, Bakonyi Gábor: Nem-szokványos ökotoxikológiai vizsgálatok fonálférgekkel, A Magyar Toxikológusok Társaságának konferenciája, előadások és poszterek összefoglaló kötete., 2011
Z. Savoly, Gy. Záray, P. Nagy: Development of X-ray spectrometric methods for chemical characterization of nematodes, XIV Hungarian-Italian Symposium on Spectrochemistry, Sümeg, 2011. október 5-7., 2011
Z. Savoly, P. Nagy, Gy. Záray: Kémiai elemeloszlás vizsgálata talajlakó fonálférgekben, Oktatói és Doktorandusz Konferencia, Visegrád, 2012. január 18-20., 2012
Z. Savoly, G. Pepponi, P. Nagy, C. Streli, G. Buzanich, Gy. Záray: Investigation of copper uptake of soil-inhabiting nematodes by means of synchrotron radiation, European Conference on X-ray Spectrometry, 2012
Sávoly, Z., Pepponi, G., Nagy, P., Streli, Ch., Buzanich, G., Záray, Gy.: Investigation of copper distribution and speciation in soil-inhabiting nematodes by means of synchrotron radiation., X-ray Spectrometry, 2013
Nagy, P., Sávoly, Z., Hrács, K., Horváth, B., Záray, Gy.: Studies on the copper uptake by the plant-feeding nematode, Xiphinema vuittenezi., Abstracts of the 2nd International Symposium on Nematodes as Environmental Bioindicators, Association of Applied Biologists, Ghent, Belgium., 2012
Hrács, K., Nagy, P.: Preliminary results on toxicity of nanosized and bulk ZnO to a plant-feeding nematode, Xiphinema vuittenezi., Abstracts of the 2nd International Symposium on Nematodes as Environmental Bioindicators, Association of Applied Biologists, Ghent, Belgium., 2012
Nagy P., Hrács K., Horváth B., Dolezsai A., Szakálas J., Anton A., Tóth Á., Gyuricza Cs.: Kezelni, vagy nem kezelni? A kolontári vörösiszappal szennyezett területek remediációjának talajzootoxikológiai tanulságai., A 9. Magyar Ökológus Kongresszus Összefoglalóinak kötete., 2012
Hrács, K., Nagy, P.: A méret a lényeg...? ZnO nanorészecskék ökotoxikológiai hatásai egy K-stratégista talajlakó fonálféregre., A 9. Magyar Ökológus Kongresszus Összefoglalóinak kötete., 2012
Nagy, P., Sávoly, Z., Havancsák, K., Hrács, K., Horváth, B., Záray, Gy.: Heavy metal effects on nematodes: stress responses and uptake characteristics of Xiphinema vuittenezi., Abstracts of the 31th International Symposium of the European Society of Nematologists, Adana, Turkey, 2012
Hrács, K., Nagy, P.: Toxicity of nanosized TiO2 to plant-feeding nematodes., Abstracts of the 31th International Symposium of the European Society of Nematologists, Adana, Turkey, 2012
Horváth, B., Hrács, K., Márton, A., Répási, V., Nagy, P.: Testing sensitivity of plant-feeding nematodes to acute chromium and copper stress., Abstracts of the 31th International Symposium of the European Society of Nematologists, Adana, Turkey, 2012
Nagy, P., Sávoly, Z., Hrács, K., Horváth, B., Záray, Gy., Bakonyi G.: Szabadon élő fonálférgek bioindikációs alkalmazási lehetőségei – nehézfém felvételi viszonyok vizsgálata., Magyar Toxikológusok Társasága 2012. Kongresszusának összefoglaló kötete., 2012
Hrács K., Seres A., Nagy P.: Szabadon élő fonálférgek, mint bioindikátorok – nanoanyagok toxikus hatásai., Magyar Toxikológusok Társasága 2012. Kongresszusának összefoglaló kötete., 2012
Horváth B., Takács T., Nagy P.: Szabadon élő fonálférgek, mint bioindikátorok – nehézfémek toxikus hatásai., A Magyar Toxikológusok Társasága Konferenciájának összefoglaló kötete., 2012
Sávoly Z., Nagy P., Záray Gy.: Talajszennyező elemek fonálférgekre gyakorolt hatásának vizsgálata röntgenspektrometriával., 55. Magyar Spektrokémiai Vándorgyűlés. 2012. július 9-11., 2012
Sávoly Z., Hrács K., Havancsák K., Nagy P., Záray Gy.: Talajlakó fonálférgek mikroanalitikai vizsgálata FIB-SEM technika segítségével., II. Ökotoxikológiai Konferencia Budapest 2012. november 23. előadás és poszter kötete., 2012
Nagy Péter, Sávoly Zoltán, Hrács Krisztina, Horváth Boglárka, Záray Gyula: Eltérő krómformák toxicitásának és felvételi viszonyainak vizsgálata talajlakó fonálférgeken., II. Ökotoxikológiai Konferencia Budapest 2012. november 23. előadás és poszter kötete., 2012
Horváth Boglárka, Kovács Szilvia, Répási Viktória, Márton Anita, Nagy Péter: Eltérő taxonómiai helyzetű növényi fonálférgek akut krómszennyezés iránti érzékenységének tesztelése, Állattani Közlemények 95(1): 47–55, 2010
Zoltán Sávoly, Péter Nagy, Gyula Záray: Studies on the elemental composition of the plant-feeding nematode Xiphinema vuittenezi, Proceedings of the 30th Intenational Symposium of the European Society of Nematologists, Vienna, p. 100, 2010
Sávoly Zoltán, Záray Gyula, Nagy Péter: Mikroelemek növényi kártevő fonálférgekre gyakorolt hatásának vizsgálata, Növényvédelmi Tudományos Napok 2011 konferenciakiadvány, p. 20., 2011
Nagy Péter, Répási Viktória, Mátrai Norbert: Dohányfüsttől a krómszennyezésig: szabadon élő fonálférgek, mint ökotoxikológiai jelzőszervezetek, A Magyar Toxikológusok Társasága „TOX 2010” konferenciájának összefoglaló kötete, 2010




 

Events of the project

  
2012-10-04 17:00:43
Résztvevők változása
2010-09-29 15:13:02
Résztvevők változása



Back »