Microbiological quality of water and detection of genotoxic pollution in different sectors of the Sava river with prokaryotic and eukaryotic test systems

Abstract

The Sava River Basin is under strong impact of stressors related to anthropogenic activity, yet the consequences that the stressors might have on aquatic biota are not properly addressed. This dissertation aims to provide data on genotoxic potential along the Sava River. Research was organized in two campaigns. In the first campaign, preliminary research was conducted to indicate optimal bioindicator, season, sample preservation and bioassays for performing the research on the scale of the whole Sava River. The second campaign consists of comprehensive survey along the 900 rkm of the Sava River. With combined in vivo and in vitro approach, 12 sites were analyzed in total. The genotoxic potential was assessed using a complex battery of bioassays performed in prokaryotes and aquatic eukaryotes (freshwater fish). Battery comprised evaluation of mutagenicity by SOS/umuC test in Salmonella typhimurium TA1535/pSK1002. The level of DNA damage as a biomarker of exposure (comet assay) and biomarker of effect (micronucleus assay) and the level of oxidative stress as well (Fpg - modified comet assay) was studied in blood cells of bleak and spirlin (Alburnus alburnus/Alburnoides bipunctatus respectively). Results indicated differential sensitivity of applied bioassays in detection of genotoxic pressure. Comet assay showed higher potential in differentiation of the sites based on genotoxic potential in comparison with other assays. Data presented in this dissertation are a snapshot of the current status of the river. Genotoxic potential along the river can be traced to the deterioration of water quality by communal and industrial wastewaters. The major highlight of the study is that the complex set of data was obtained from a single source (homogeneity of analyses for all samples).

Слив реке Саве је под снажним утицајем стресора антропогеног порекла, међутим последице које стресори могу имати на водену биоту нису довољно испитане. Ова дисертација има за циљ да испита генотоксични потенцијал дуж реке Саве. Истраживање је организовано у две целине. У овиру прве целине испитивало се који биоиндикаторски организам је оптималан за истраживање на нивоу читаве реке. Такође испитивао се утицај сезоне на одговор биомаркера као и методологија очување узорка на резултате анализа. У оквиру друге целине рађено је комплексно истраживања дуж 900 ркм реке Саве. Коришћен је комбиновани in vivo и in vitro приступ, при чему је анализирано укупно 12 локација. Генотоксични потенцијал је праћен употребом сложене батерије биотестова на прокариотским и еукариотским организимима. Батерија је обухватала процену мутагеног потенцијала SOS/umuC тестом на бактерији Salmonella typhimurium TA1535/pSK1002. Ниво оштећења ДНК, као биомаркер излагања (кометни тест) и биомакер ефекта (микронуклеус тест) као и ниво оксидативног стреса (Fpg - модификовани кометни тест) праћен је у крвним ћелијама риба (Alburnus alburnus/Alburnoides bipunctatus). Резултати су показали различиту осетљивост примењених биолошких тестова у детекцији генотоксичног потенцијала. Комет тест је имао већи потенцијал у диференцирању локалитета по генотоксичном потенцијалу у поређењу са другим примењеним тестовима. Подаци представљени у овој дисертацији представљају слику тренутног стања реке. Генотоксични потенцијал забележен дуж реке се може везати за нарушен квалитет воде утицајем комуналних и индустријских отпадних вода. Подаци приказани у овој студији потичу из јединственог извора (хомогеност анализа за све узорке) упркос великој географској површини коју студија покрива што јој додатно даје на значају.