Введение

В связи с масштабным загрязнением гидросферы возрастает интерес к оценке токсичности компонентов водных экосистем. Контроль качества воды при водопользовании сосредоточен в области химического определения токсикантов и микробиологических параметров водоисточников. Применение только химического анализа для оценки токсичности воды не учитывает интегрального токсического воздействия на биологические объекты. Химический анализ эффективен для количественного определения содержания известных токсикантов, в то время как методы биотестирования позволяют оценить их негативное влияние на живые организмы.

Для оценки экотоксикологических параметров при мониторинге водных экосистем используются методы биотестирования с применением цельноклеточных бактериальных lux-биосенсоров. Данные тест-системы используются как инструменты для быстрого скрининга токсичности питьевых, поверхностных, грунтовых и сточных вод (СТВ), донных отложений (МР 01.021-07, 2007). Существуют зарегистрированные и внедренные в практику определения интегральной токсичности тест-системы на основе лиофилизированных люминесцентных бактерий или ферментные препараты бактериальной люциферазы (Лаврский, Пронина, 2023).

В России среди стандартизированных цельноклеточных lux-биосенсоров для определения интегральной токсичности применяются биосенсоры на основе рекомбинантных штаммов E. coli (Лаврский, Пронина, 2023). Рекомбинантные штаммы E. coli K12 с встроенным lux-опероном Photorhabdus luminescens применяются для тестирования не только объектов водной среды (МР 01.021-07, 2007), но также для оценки токсичности почвы и воздушной среды (МР 01.019-07, 2007; МР 01.020-07, 2007). Преимуществом рекомбинантных биосенсоров является отсутствие необходимости в осмотической коррекции исследуемых образцов, что позволяет использовать их для анализа пресной воды и водных растворов химических соединений.

Для повышения специфичности lux-биосенсоров на основе генно-модифицированного штамма E. coli MG1655 были разработаны сенсоры, несущие плазмиду с опероном luxCDABE, находящимся под контролем индуцируемых промоторов (Zavilgelsky et al., 2012). Помимо определения интегральной токсичности, стало возможным обнаруживать механизмы токсичности веществ в исследуемой пробе. Например, для обнаружения агентов, способных вызывать окислительный стресс в клетке, были разработаны биосенсоры с многокопийной рекомбинантной плазмидой, в которой lux-оперон P. luminescens находится под контролем промотора генов каталазы (PkatG) и супероксиддисмутазы (PsoxS) (Kotova et al., 2010). Кроме того, были предложены lux-биосенсоры для обнаружения белков теплового шока, с промоторами PgrpE и PibpA, экспрессия которых индуцируется веществами, повреждающими белки (этанол, фенол и др.) (Данилов и др., 2002; Kotova et al., 2010; Zavilgelsky et al., 2012).

Для изучения генотоксичности объектов окружающей среды используются бактериальные люминесцентные биосенсоры, которые содержат плазмиды с люминесцентным опероном под контролем промоторов генов recA (PrecA) и cda/colD (PcolD) генов (Kotova et al., 2010; Zavilgelsky et al., 2012). В этом случае генотоксичность определяется активацией системы SOS-ответа в клетке E. coli, представляя собой экспрессию стартового и терминального генов SOS-регулона в ответ на повреждение ДНК генотоксикантами (Ushakov, 2010).

Ключевое преимущество рекомбинантных lux-биосенсоров перед тестами на общую токсичность состоит в возможности судить о механизме токсического воздействия. Оценка экотоксичности при помощи модифицированных штаммов E. coli MG1655 подходит как дополнение к существующим стандартизированным методам определения интегральной токсичности. Для мониторинга водных экосистем применение батареи цельноклеточных lux-биосенсоров дает более содержательную картину присутствия отдельных групп токсикантов (повреждение белков, индукция окислительного стресса, повреждение ДНК, тяжелые металлы, антибиотики и т.д.) (Сазыкина, 2014).

В целом используемые люминесцентные биосенсоры на основе рекомбинантных штаммов E. coli можно использовать для тестирования широкого спектра объектов окружающей среды. Биолюминесцентные методы могут оперативно дать предварительную оценку токсичности водных экосистем при антропогенном загрязнении.

Целью нашей работы стала оценка экотоксикологических эффектов проб воды рек Дон и Темерник в акватории городов Ростов-на-Дону и Азов с помощью батареи цельноклеточных бактериальных люминесцентных сенсоров.

Объекты и методы

Отбор проб

Исследование проводили в 2021-2023 г. За этот период было проанализировано 58 проб воды рек Дон и Темерник (27 – в акватории г. Азова, 31 – в акватории г. Ростова-на-Дону). Пробы реки Дон отбирались в семи точках: водозабор г. Азова (9), место сброса сточных вод г. Азова (9), городской пляж г. Азова (9), участок 500 м ниже выпуска ростовской городской канализации (2), ростовский городской пляж (7), районы водозабора (7) и речного вокзала (7) г. Ростова-на-Дону; участок р. Дон в районе устья р. Темерник (7); пробы реки Темерник отбирались в устье (1). Отбор проб осуществляли батометром в стерильные флаконы объемом 500 мл и транспортировали при температуре +4-8 °С.

Штаммы бактерий lux-биосенсоров и условия их культивирования

Для биотестирования изучаемых образцов воды использовали батарею цельноклеточных бактериальных lux-биосенсоров, позволяющую регистрировать различные типы токсического действия.

Штаммы E. coli MG1655 (pRecA-lux) и E. coli MG1655 (pAlkA-lux) для выявления генотоксичности содержат промоторы PrecA, индуцируемый при SOS-ответе, и PalkA, индуцируемый при алкилировании ДНК. Промоторы PsoxS и PkatG у штаммов E. coli MG1655 (pSoxS-lux) и E. coli MG1655 (pKatG-lux) индуцируются в присутствии соединений, вызывающих оксидативный стресс, поэтому эти биосенсоры использовали для регистрации супероксидного и пероксидного стресса соответственно. Выявление веществ, повреждающих белки, проводили с помощью штамма E. coli MG1655 (pIbpA-lux), несущего промотор гена белка теплового шока PibpA. Для детекции токсикантов, нарушающих целостность клеточных мембран, применяли штамм E. coli MG1655 (pFabA-lux), содержащий промотор гена fabA, кодирующего ключевой фермент биосинтеза ненасыщенных жирных кислот. Наличие индукторов кворум-сенсинга I типа определяли с использованием штамма E. coli MG1655 (pVFR1-lux), промотор которого активируется при действии N-ацил-L-гомосеринлактонов. Штамм E. coli MG1655 (pXen7-lux) - контрольный штамм с конститутивным промотором для коррекции артефактов, связанных с изменениями активности бактериальной люциферазы, не связанными с индукцией стрессовых промоторов.

Для оценки интегральной токсичности на основе подавления биолюминесценции в присутствии токсичных веществ проб воды использовали природный биолюминесцентный штамм Vibrio aquamarinus ВКПМ B-11245 (Сазыкин и др., 2014).

Рекомбинантные штаммы E. coli MG1655 культивировали в жидкой питательной среде LB с добавлением ампициллина (конечная концентрация 100 мкг/мл) при температуре 37 °C в течение 18–20 ч при постоянном встряхивании (180 об/мин) (Zavilgelsky et al., 2007). Штамм Vibrio aquamarinus ВКПМ B-11245 выращивали в среде LB без добавления антибиотиков при температуре 25 °C до ранней экспоненциальной фазы роста.

Суспензию ночной культуры рекомбинантных штаммов разводили при помощи денситометра DEN-1 («BioSan», Латвия) до мутности 1 единица Мак-Фарланда (концентрация 3·108 клеток/мл) в среде LB с добавлением ампициллина. Штамм Vibrio aquamarinus ВКПМ B-11245, выращенный в среде LB+3% NaCl разбавляли в 10 раз стерильной Н2О+3% NaCl.

Постановка теста и определение фактора индукции и индекса токсичности

Для определения экотоксичности проб речной воды использовали неразведенные пробы. Измерение люминесценции проводилось на микропланшетном люминометре Luminoskan Ascent (Thermo Fisher Scientific, США) согласно инструкции к прибору. При использовании рекомбинантных штаммов E. coli MG1655 измерение проводилось в течение 120 мин с интервалом между измерениями 10 мин. Измерение интегральной токсичности (Vibrio aquamarinus ВКПМ B-11245) проводилось в течение 30 мин при 25 °C.

Пробы речной воды в количестве 100 мкл переносили в лунки, одна из которых служила контролем (в нее добавляли 100 мкл дистиллированной воды), а в лунки положительного контроля вносили по 100 мкл раствора стандартного токсиканта в различной концентрации. Каждую пробу анализировали в трех независимых повторностях.

Для рекомбинантных штаммов E. coli рассчитывали фактор индукции (I):

\[ I = \dfrac{L_{c}}{L_{k}} \]

где Lc - интенсивность люминесценции суспензии lux-биосенсора, содержащей исследуемую пробу; Lk - интенсивность люминесценции контрольной суспензии lux-биосенсора.

Для коррекции артефактов, связанных с изменением активности люциферазы, определяли коэффициент подавления люминесценции (K) с использованием контрольного штамма E. coli MG1655 (pXen7-lux) с конститутивным промотором:

\[ K = \dfrac{l_{c}}{l_{k}} \]

где lᴄ - интенсивность люминесценции суспензии штамма E. coli MG1655 (pXen7-lux) в присутствии исследуемой пробы; lk - интенсивность люминесценции контрольной суспензии штамма E. coli MG1655 (pXen7-lux).

Скорректированное значение индукционного фактора рассчитывали по формуле:

\[ I_{\text{скорр}} = \dfrac{I}{K} \]

Степень токсичности оценивали по значению индукционного фактора I: I < 2 (слабая токсичность), 2 ≤ I < 10 (умеренная токсичность), I ≥ 10 (сильный токсический эффект) (Сазыкина и др., 2002).

Для штамма V. aquamarinus ВКПМ B-11245 рассчитывали индекс токсичности (T):

\[ T = 100 \times \dfrac{I_{k} - I_{c}}{I_{c}} \]

где Ic — интенсивность люминесценции бактерий в исследуемой пробе при фиксированном времени экспозиции (30 мин); Ik — интенсивность люминесценции бактерий в контрольной пробе.

Пробы классифицировали по степени токсичности: T < 20 (допустимая степень токсичности), 20 ≤ T < 50 (образец токсичен), T ≥ 50 (высокая степень токсичности) (МР 01.019-07, 2007).

Статистическая значимость (p <0,05) изменения интенсивности биолюминесценции в исследуемой пробе по сравнению с контролем оценивалась с помощью t-критерия.

Статистическая обработка данных

Первичная статистическая обработка проводилась в MS Excel 2015, визуализация результатов выполнялись в R 4.4.2 (R Core Team, 2024), RStudio (Posit Team, 2024) с применением пакета ggplot 3.5.1 (Wickham, 2016). Оценка экотоксичности относительно контроля оценивалась с помощью t-критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Определение экотоксических эффектов проб воды рек Дон и Темерник в акватории г. Ростова-на-Дону

Результаты определения генотоксичности и прооксидантных параметров проб воды рек Дон и Темерник в акватории г. Ростова-на-Дону представлены на рисунке 1.

Рис. 1— Генотоксичность и прооксидантные свойства исследуемых проб воды рек Дон и Темерник в акватории г. Ростова-на-Дону (ФИ – фактор индукции; ДИ – доверительный интервал)

Сравнение факторов индукции при определении генотоксического эффекта с помощью биосенсора E. coli MG1655 (pRecA-lux) (активация SOS-ответа) показало, что индукция люминесценции в подавляющем большинстве проб оставалась на уровне слабой токсичности (I < 2.0) (рисунок 1А). Значение фактора индукции, соответствующее умеренной токсичности (2.0 ≤ I ≤ 10.0), зафиксировано лишь в одной пробе - № 16 (р. Дон в районе устья р. Темерник, 25.03.2022; I = 2.01). Показатели высокой генотоксичности (I > 10.0) не зафиксированы ни для одной из проб.

Определение генотоксичности с помощью биосенсора E. coli MG1655 (pAlkA-lux) (наличие алкилирующих агентов) дало сходные результаты (рисунок 1B). В большинстве образцов фактор индукции оставался ниже порогового значения, а показатели, соответствующие умеренной токсичности, были выявлены только в пробах № 6 (городской пляж, 12.05.2021; I = 2.03) и № 29 (р. Дон в районе устья р. Темерник, 10.10.2023; I = 2.17). Это свидетельствует об эпизодическом локальном присутствии алкилирующих генотоксикантов в этих сайтах отбора.

Для оценки окислительного стресса применялись биосенсоры E. coli MG1655 (pKatG-lux) (пероксидный стресс) и E. coli MG1655 (pSoxS-lux) (супероксидный стресс) (рисунок 1C, D). Во всех проанализированных пробах значения факторов индукции по обоим биосенсорам не превышали 2,0, что говорит о слабой токсичности.

Высокотоксичных проб по показателю интегральной токсичности, определяемому с помощью Vibrio aquamarinus ВКПМ B-11245, выявлено не было. В пробе № 16 (устье р. Темерник, 25.03.2022; T = 22.10) зарегистрирован допустимый уровень токсичности (Рисунок 2A). Причем в этой же пробе были выявлены генотоксические эффекты с помощью биосенсора E. coli MG1655 (pRecA-lux), связанные с наличием ДНК-повреждающих веществ.

Реакция биосенсора E. coli MG1655 (pIbpA-lux), регистрирующего повреждение белков, также характеризовалась низкими значениями фактора индукции (рисунок 2B). Во всех пробах значение фактора индукции не достигало 2,0. Максимальный ответ биосенсора (I = 1.78) наблюдался в пробе № 20 (речной вокзал, 17.05.2022), что указывает на отсутствие токсикантов, ассоциированных с повреждением белков на исследованных участках р. Дон и Темерник.

Биосенсор E. coli MG1655 (pFabA-lux), показал более выраженную реакцию (рисунок 2C). Значения I в диапазоне умеренной токсичности зафиксированы в трех образцах: № 2 (городской пляж, 22.03.2021; I = 2.12), № 7 (речной вокзал, 12.05.2021; I = 2.12) и № 29 (р. Дон в районе устья р. Темерник, 10.10.2023; I = 2.21). Это указывает на наличие токсикантов, связанных с нарушением целостности мембран в речной воде, преимущественно в зонах рекреации и в районе устья Темерника.

Рис. 2 — Интегральная токсичность и наличие аутоиндукторов системы Quorum sensing, токсикантов, повреждающих белки и мембраны в исследуемых пробах воды рек Дон и Темерник в акватории г. Ростова-на-Дону (ФИ – фактор индукции; ДИ – доверительный интервал).

При использовании биосенсора E. coli MG1655 (pVFR1-lux), значение фактора индукции I ≥ 2.0 отмечено в двух образцах р. Дон в районе устья р. Темерник: № 8 (12.05.2021; I = 2.21) и № 25 (27.06.2023; I = 2.08) (рисунок 2D). Таким образом, именно в этом сайте периодически регистрировалась активация сигнальных путей, ассоциированных с аутоиндукторами Quorum sensing.

Определение экотоксических эффектов проб воды реки Дон в акватории г. Азова

Исследования экотоксикологических параметров также проводились для проб воды р. Дон в акватории г. Азова (Рисунки 3 и 4).

Рис. 3 — Генотоксичность и прооксидантные свойства исследуемых проб воды реки Дон в акватории г. Азова (ФИ – фактор индукции; ДИ – доверительный интервал).

Определение генотоксичности (Рисунок 3А) показало, что для большинства проб акватории г. Азова значения I соответствовали слабой токсичности. Умеренный генотоксический эффект зарегистрирован в 5 пробах: № 44 (водозабор, 29.03.2022; I = 2,22), № 51 (место сброса СТВ, 13.09.2022; I = 2.07), № 52 (место рекреации, 13.09.2022; I = 2.15), № 56 (водозабор, 4.07.2023; I = 2.12) и № 58 (место рекреации, 4.07.2023; I = 2.14), что свидетельствовало о регулярном присутствии ДНК‑повреждающих соединений как в зоне сброса СТВ, так и в прибрежной рекреационной зоне. В пробе № 39 (место сброса СТВ, 5.10.2021; I = 3,72±1,44) результаты не достоверны. Также, в пробе № 51 отмечена токсичность, ассоциированная с супероксидным стрессом.

Для биосенсоров E. coli MG1655 (pAlkA-lux) (рисунок 3B), E. coli MG1655 (pKatG-lux) (рисунок 3D) и E. coli MG1655 (pIbpA-lux) (рисунок 4B) значения факторов индукции, как правило, не превышали 2,0, а недостоверные данные по умеренной токсичности получены лишь для отдельных проб.

Высокотоксичные пробы по показателю интегральной токсичности в акватории Азова не были выявлены (рисунок 4А). К токсичным пробам относились: № 39 и 40 (5.10.2021; T = 26.49; 26.27), № 44–46 (29.03.2022; T = 29.51; 36.96; 36.19), № 50–52 (13.09.2022; T = 26.38; 30.27; 30.00) и № 56–58 (4.07.2023; T = 21.60; 29.99; 21.73). Причем, интегральную токсичность выявляли в конкретные даты отбора проб вне зависимости от точки отбора.

Рис. 4 — Интегральная токсичность и наличие аутоиндукторов системы Quorum sensing, токсикантов, повреждающих белки и мембраны в исследуемых пробах воды реки Дон в акватории г. Азова (ФИ – фактор индукции; ДИ – доверительный интервал).

Пробы № 45, 46, 50–52, 56–58 определены как токсичные с использованием биосенсорного штамма E. coli MG1655 (pFabA-lux) (Рисунок 4С). Также в этих пробах регистрировали факторы индукции средней величины с применением биосенсора E. coli MG1655 (pVFR1-lux). Максимальное значение фактора индукции наблюдали в образце № 52 (I = 4.51; место рекреации; 13.09.2022) (рисунок 4D).

Таким образом, результаты указывают на существенную нагрузку на акваторию р. Дон в г. Азове веществами, вызывающими повреждения мембран и ДНК, индукторами кворум-сенсинга I типа.

Сравнение интегральной токсичности проб из двух акваторий показало статистически значимое превышение токсичности в Азове по сравнению с Ростовом-на-Дону (p = 0.0006). Достоверные различия (p <0,05) между акваториями выявлены при тестировании токсичности с использованием E. coli MG1655 (pRecA-lux), E. coli MG1655 (pFabA-lux) и E. coli MG1655 (pVFR1-lux). Во всех случаях токсичность и наличие индукторов Quorum sensing были значительно выше в пробах воды из г. Азова.

Систематический мониторинг генотоксичности донных отложений р. Дон в 2001–2011 гг., охватывающий акваторию от Азовского моря до приустьевых участков крупных притоков, выявил, что стабильное загрязнение генотоксическими веществами было характерно для всех обследованных участков Нижнего Дона на протяжении всего периода наблюдений. Наибольшие и наиболее воспроизводимые генотоксические эффекты фиксировались в точках: 0 км (устьевой створ), 500 м ниже г. Азова и в устье р. Маныч. Кроме генотоксического эффекта, прооксидантная активность (пероксиды) была зарегистрирована в 87.5 % экстрактах донных отложений, тогда как индукция супероксид-аниона – в 18.7 5%. Токсичность, связанная с веществами, повреждающими белки, встречалась в 100% исследуемых проб.

Ранее, на основе данных, полученных с помощью люминесцентного биотестирования, к трем наиболее экологически неблагополучным участкам Нижнего Дона были отнесены устье рукава Большая Кутерьма и Мокрая Каланча, район станицы Багаевской (Сазыкина и др., 2016). Проведенная исследователями экотоксикологическая оценка донных отложений в нижнем течении р. Дон при определении пространственного распределения полициклических ароматических углеводородов показала токсичность и генотоксичность всех проб. Кроме того, была выявлена значительная корреляция между концентрацией отдельных полициклических ароматических углеводородов в донных отложениях и генотоксическим эффектом (Sazykin et al., 2015).

Заключение

Применение батареи цельноклеточных бактериальных люминесцентных сенсоров позволило оценить пространственное загрязнение двух акваторий Ростовской области в нижнем течении реки Дон. Результаты показали существенную нагрузку на р. Дон в обеих акваториях веществами, вызывающими повреждения мембран и ДНК, индукторами кворум-сенсинга I типа. Показано, что наиболее загрязнены поллютантами преимущественно зоны рекреации, водозаборов и района устья р. Темерник. Необходимо проведение дальнейших мониторинговых исследований для полной долгосрочной оценки экотоксичности воды р. Дон в данных сайтах отбора проб, учитывая их важное значение в водопользовании региона.

Благодарности и финансирование

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания в сфере научной деятельности № FENW-2026-0025.

Список источников

  1. Данилов В.С., Зарубина А.П., Ерошников Г.Е., Соловьева Л.Н., Каташев Ф.В., Завильгельский Г.Б. Сенсорные биолюминесцентные системы на основе lux-оперонов разных видов люминесцентных бактерий // Вестник Московского Ун-та. Сер. 16: Биология. - 2002. - №3.- С. 20-24
  2. Лаврский А.Ю., Пронина М.Д. Динамика биолюминесценции рекомбинантного штамма Escherichia coli «Эколюм 8» при различных условиях культивирования // Вестник Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. Серия № 2. Физико-математические и естественные науки. 2023. № 1. С. 53–60.
  3. МР 01.019-07. Определение интегральной токсичности почв с помощью биотеста «Эколюм». – Москва: ФГУЗ «Федеральный центр гигиены и эпидемиологии» Роспотребнадзора, 2007. 17 с.
  4. МР 01.020-07. Определение токсичности воздушной среды с помощью биотеста «Эколюм». Москва: Роспотребнадзор, 2007. [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200059372?section=text (дата обращения: 15.01.2026)
  5. МР 01.021-07. Методика экспрессного определения интегральной химической токсичности питьевых, поверхностных, грунтовых, сточных и очищенных сточных вод с помощью бактериального теста «Эколюм». Москва: МЗ РФ, 2007. 11 с.
  6. Сазыкин И.С., Сазыкина М.А., Кудеевская Е.М., Сазыкина М.И. Штамм Vibrio aquamarinus, способ определения токсичности проб с его помощью и тест-культура для определения токсичности проб: пат. 2534819 Рос. Федерация. 2014.
  7. Сазыкина М.А., Сазыкин И.С., Хаммами М.И. Биосенсорный анализ антропогенного загрязнения донных отложений Нижнего Дона // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2016. Т. 12, № 1. С. 5–11.
  8. Сазыкина М.А., Чистяков В.А., Войнова Н.В. Способ выявления генотоксичности химических веществ: пат. RU 2179581 Рос. Федерация. 2002.
  9. Сазыкина М.А. Экотоксикологическая оценка водных экосистем с использованием биосенсоров на основе люминесцентных бактерий: дис. … канд. биол. наук: 03.02.08. Ростов-на-Дону: Южный федеральный университет, 2014.
  10. Ушаков В. Ю. Sos-система репарации ДНК у бактерий (обзор) // Вестник ПГУ. Биология. 2010. №2. С. 19–30.
  11. Brouwer H.A., Murphy T., McArdle L. A sediment-contact bioassay with Photobacterium phosphoreum // Environmental Toxicology and Chemistry. 1990. Vol. 9, no. 11. P. 1353–1358. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2016.07.024
  12. Dunn A.K., Rader B.A., Stabb E.V., Mandel M.J. Regulation of bioluminescence in Photobacterium leiognathi strain KNH6 // Journal of Bacteriology. 2015. Vol. 197, no. 23. P. 3676–3685. https://doi.org/10.1128/JB.00524-15
  13. Girotti S., Ferri E.N., Fumo M.G., Maiolini E. Monitoring of environmental pollutants by bioluminescent bacteria // Analytica Chimica Acta. 2008. Vol. 608, no. 1. P. 2–29. https://doi.org/10.1016/j.aca.2007.12.008
  14. Kotova V.Y., Manukhov I.V., Zavilgelsky G.B. Lux-biosensors for detection of SOS-response, heat shock, and oxidative stress // Applied Biochemistry and Microbiology. 2010. Vol. 46, no. 8. P. 781–788. https://doi.org/10.1134/S0003683810080089
  15. Lupp C., Urbanowski M., Greenberg E.P., Ruby E.G. The Vibrio fischeri quorum-sensing systems ain and lux sequentially induce luminescence gene expression and are important for persistence in the squid host // Molecular Microbiology. 2003. Vol. 50, no. 1. P. 319–331. https://doi.org/10.1046/j.1365-2958.2003.t01-1-03585.x
  16. Nijvipakul S., Wongratana J., Suadee C. LuxG is a functioning flavin reductase for bacterial luminescence // Journal of Bacteriology. 2008. Vol. 190, no. 5. P. 1531–1538. https://doi.org/10.1128/JB.01660-07
  17. Nunes-Halldorson V.D.S., Duran N.L. Bioluminescent bacteria: lux genes as environmental biosensors // Brazilian Journal of Microbiology. 2003. Vol. 34. P. 91–96. https://doi.org/10.1590/S1517-83822003000200001
  18. Pérez K.F.B., Charlatchka R., Sahli L., Férard J.F. New methodological improvements in the Microtox® solid phase assay // Chemosphere. 2012. Vol. 86, no. 1. P. 105–110. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.08.042
  19. R Core Team. R: A Language and Environment for Statistical Computing. Vienna, Austria: R Foundation for Statistical Computing, 2024. [Электронный ресурс]. URL: https://www.R-project.org/ (дата обращения: 15.01.2026)
  20. Wickham H. ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis. 2nd ed. New York: Springer-Verlag, 2016. Version 3.5.1. [Электронный ресурс]. URL: https://cran.r-project.org/package=ggplot2 (дата обращения: 15.01.2026)
  21. Posit Team. RStudio: Integrated Development Environment. Boston, MA: Posit Software, PBC, 2024. [Электронный ресурс]. URL: https://posit.co/ (дата обращения: 15.01.2026)
  22. Zavilgelsky G.B., Kotova V.Y., Manukhov I.V. Action of 1,1-dimethylhydrazine on bacterial cells is determined by hydrogen peroxide // Mutation Research. 2007. Vol. 634, no. 1–2. P. 172–176. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2007.07.012
  23. Zavilgelsky G.B., Kotova V.Y., Manukhov I.V. Sensor bioluminescent systems based on lux operons for the toxic substances detection // Khimicheskaya Fizika. 2012. Vol. 31, no. 10. P. 15–20.

References

  1. Danilov V.S., Zarubina A.P., Erochnikov G.E., Solovyeva L.N., Kartashev F.V., Zavilgelskii G.B. Sensory bioluminescence systems based on lux-operons of various-type luminescent bacteria. Moscow University Biological Sciences Bulletin, 2002, no. 3, pp. 20-24. (In Russ.)
  2. Lavrskii A.Yu., Pronina M.D. Dynamics of bioluminescence of the recombinant Escherichia coli strain “Ecolum 8” under various cultivation conditions // Bulletin of Perm State Humanities and Pedagogical University. Series No. 2. Physical, Mathematical and Natural Sciences. 2023. No. 1. P. 53–60. (In Russ.)
  3. MR 01.019-07. Opredelenie integralnoi toksichnosti pochv s pomoshch'yu biotesta “Ecolum”. Moscow: FGUZ “Federalny centr gigieny i epidemiologii” Rospotrebnadzora, 2007. 17 p. (In Russ.)
  4. MR 01.020-07. Opredelenie toksichnosti vozdushnoi sredy s pomoshch'yu biotesta “Ecolum”. Moscow: Rospotrebnadzor, 2007. [Electronic resource]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200059372?section=text (accessed: 15.01.2026) (In Russ.)
  5. MR 01.021-07. Metodika ekspresnogo opredeleniya integralnoi khimicheskoi toksichnosti pit'evyh, povrernostnyh, gruntovyh, stochnyh i ochishchennyh stochnyh vod s pomoshch'yu bakteriального testa “Ecolum”. Moscow: MZ RF, 2007. 11 p. (In Russ.)
  6. Sazykin I.S., Sazykina M.A., Kudeevskaya E.M., Sazykina M.I. Shtamm Vibrio aquamarinus, sposob opredeleniya toksichnosti prob s ego pomoshch'yu i test-kul'tura dlya opredeleniya toksichnosti prob: pat. 2534819 Ros. Federaciya. 2014. (In Russ.)
  7. Sazykina M.A., Sazykin I.S., Hammami M.I. Biosensornyj analiz antropogennogo zagryazneniya donnyh otlozhenij Nizhnego Dona // Vestnik biotekhnologii i fiziko-himicheskoj biologii im. YU.A. Ovchinnikova. 2016. T. 12, № 1. P. 5–11. (In Russ.)
  8. Sazykina M.A., CHistyakov V.A., Vojnova N.V. Sposob vyyavleniya genotoksichnosti himicheskih veshchestv: pat. RU 2179581 Ros. Federaciya. 2002. (In Russ.)
  9. Sazykina M.A. Ekotoksikologicheskaya ocenka vodnyh ekosistem s ispol'zovaniem biosensorov na osnove lyuminescentnyh bakterij: dis. … kand. biol. nauk: 03.02.08. Rostov-na-Donu: Yuzhnyj federal'nyj universitet, 2014. (In Russ.)
  10. Ushakov V.Y. SOS-system of DNA repair in bacteria // Bulletin of Perm University. Biology Series. 2010. No. 2. P. 19–30. (In Russ.)
  11. Brouwer H.A., Murphy T., McArdle L. A sediment-contact bioassay with Photobacterium phosphoreum // Environmental Toxicology and Chemistry. 1990. Vol. 9, no. 11. P. 1353–1358. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2016.07.024
  12. Dunn A.K., Rader B.A., Stabb E.V., Mandel M.J. Regulation of bioluminescence in Photobacterium leiognathi strain KNH6 // Journal of Bacteriology. 2015. Vol. 197, no. 23. P. 3676–3685. https://doi.org/10.1128/JB.00524-15
  13. Girotti S., Ferri E.N., Fumo M.G., Maiolini E. Monitoring of environmental pollutants by bioluminescent bacteria // Analytica Chimica Acta. 2008. Vol. 608, no. 1. P. 2–29. https://doi.org/10.1016/j.aca.2007.12.008
  14. Kotova V.Y., Manukhov I.V., Zavilgelsky G.B. Lux-biosensors for detection of SOS-response, heat shock, and oxidative stress // Applied Biochemistry and Microbiology. 2010. Vol. 46, no. 8. P. 781–788. https://doi.org/10.1134/S0003683810080089
  15. Lupp C., Urbanowski M., Greenberg E.P., Ruby E.G. The Vibrio fischeri quorum-sensing systems ain and lux sequentially induce luminescence gene expression and are important for persistence in the squid host // Molecular Microbiology. 2003. Vol. 50, no. 1. P. 319–331. https://doi.org/10.1046/j.1365-2958.2003.t01-1-03585.x
  16. Nijvipakul S., Wongratana J., Suadee C. LuxG is a functioning flavin reductase for bacterial luminescence // Journal of Bacteriology. 2008. Vol. 190, no. 5. P. 1531–1538. https://doi.org/10.1128/JB.01660-07
  17. Nunes-Halldorson V.D.S., Duran N.L. Bioluminescent bacteria: lux genes as environmental biosensors // Brazilian Journal of Microbiology. 2003. Vol. 34. P. 91–96. https://doi.org/10.1590/S1517-83822003000200001
  18. Pérez K.F.B., Charlatchka R., Sahli L., Férard J.F. New methodological improvements in the Microtox® solid phase assay // Chemosphere. 2012. Vol. 86, no. 1. P. 105–110. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.08.042
  19. R Core Team. R: A Language and Environment for Statistical Computing. Vienna, Austria: R Foundation for Statistical Computing, 2024. [Electronic resource]. URL: https://www.R-project.org/ (accessed: 15.01.2026)
  20. Wickham H. ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis. 2nd ed. New York: Springer-Verlag, 2016. Version 3.5.1. [Electronic resource]. URL: https://cran.r-project.org/package=ggplot2 (accessed: 15.01.2026)
  21. Posit Team. RStudio: Integrated Development Environment. Boston, MA: Posit Software, PBC, 2024. [Electronic resource]. URL: https://posit.co/ (accessed: 15.01.2026)
  22. Zavilgelsky G.B., Kotova V.Y., Manukhov I.V. Action of 1,1-dimethylhydrazine on bacterial cells is determined by hydrogen peroxide // Mutation Research. 2007. Vol. 634, no. 1–2. P. 172–176. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2007.07.012
  23. Zavilgelsky G.B., Kotova V.Y., Manukhov I.V. Sensor bioluminescent systems based on lux operons for the toxic substances detection // Khimicheskaya Fizika. 2012. Vol. 31, no. 10. P. 15–20.

 

 

Статья поступила в редакцию 8 февраля 2026 г.

Поступила после доработки 18 февраля 2026 г.

Принята к печати 12 марта 2026 г.

Received 8, February, 2026

Revised 18, February, 2026

Accepted 12, March, 2026