Влияние ионов меди и алюминия на развитие проростков Trifolium repens L. | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 3 (23).

Влияние ионов меди и алюминия на развитие проростков Trifolium repens L.

Проведено изучение влияния высоких доз ионов меди и алюминия на развитие проростков клевера ползучего. Определены всхожесть семян, линейные размеры корешка и гипокотиля, содержание фотосинтетических пигментов. В качестве стрессоров в работе использовали растворы сульфата меди и сульфата алюминия в концентрации 50, 100, 200 и 1000 мкМ по металлу. Было показано, что более чувствительным к поллютантам является рост корешка, менее чувствительным - рост гипокотиля. Ионы меди были более токсичны для проростков клевера, чем ионы алюминия. Ионы меди в концентрации 100-200 мкМ вызывали двукратное уменьшение всех изученных показателей, в то время как алюминий в дозе 200 и 1 000 мкМ снижал их не более чем на треть. Также были использованы концентрации 10 и 5 000 мкМ. Первая из них не оказала существенного влияния на развитие проростков, вторая оказалась летальной.

The influence of copper and aluminum on the development of Trifolium repens L. seedlings.pdf Введение Ухудшение экологической обстановки, вызванное антропогенной нагрузкой, негативно сказывается на жизнедеятельности организмов, в том числе растений. Сильным токсическим действием обладают ионы тяжелых металлов, в частности меди. Исследование действия ионов меди на живые организмы представляет интерес в связи с тем, что этот элемент - весьма распространенный антропогенный поллютант, так как металлическая медь является одним из самых востребованных конструкционных металлов. Вместе с тем медь - важный микроэлемент, ионы которого участвуют в переносе электронов в ЭТЦ митохондрий и хлоропластов, синтезе пигментов и активации многих ферментов. Для большинства высших растений граница толерантности к ионам меди в растворе составляет 10-6 моль/л. При действии избытка меди снижается уровень биосинтеза хлорофилла, изменяется белковый состав хлоропластов, ингибируется транспорт электронов по фотосинтетической цепи [1]. Опыты с хрустальной травкой выявили прямую зависимость между разными концентрациями ионов меди в среде и скоростью ингибирования процессов накопления биомассы и появления некротических образований на листьях [2]. Алюминий в высоких концентрациях также является токсичным элементом для растений. Он - один из самых распространенных элементов в земной коре. В связи со своей легкостью, высокой тепло- и электропроводностью широко применяется в качестве конструкционного материала. Несмотря на то что алюминий не относится к тяжелым металлам, его ионы достаточно токсичны для растений, особенно на кислых почвах. Токсичность ионов алюминия во многом связана с его антагонизмом по отношению к кальцию и магнию [3]. Это обусловливает интерес к созданию форм растений, устойчивых к нему, и изучению механизмов его токсичности и детоксикации. Действие металлов-токсикантов удобно изучать на видах, растущих в местах, подвергающихся их воздействию. Клевер ползучий является одним из широко распространенных видов травянистых растений со смешанной экологической стратегией с выраженной склонностью к рудеральности. Он имеет широкий ареал, произрастает в различных экологических условиях, применятся человеком в качестве кормового и медоносного растения. Используется, как и все бобовые, в качестве седератного удобрения, может быть перспективным в качестве газонного растения и для целей фитореме-диации и рекультивации нарушенных земель [4]. Цель работы - изучение влияния ионов меди и алюминия на процессы прорастания и развития проростков клевера ползучего. Материалы и методики исследования Семена клевера проращивали в пластиковых чашках Петри на двух слоях фильтровальной бумаги, на которые наносили 10 мл дистиллированной воды (контроль), или раствор CuSO4, или Al2(SO4)3 в концентрации 10, 50, 100, 200, 1 000 и 5 000 мкМ по металлу. В каждую чашку помещали по 100 семян. Чашки выдерживали при температуре 26°С и фотопериоде 16/8 ч. На 3-и сут определяли всхожесть семян, на 5-е - линейные размеры растений. Из пятидневных проростков экстрагировали фотосинтетические пигменты. Для определения содержания пигментов по 30 проростков помещали в пробирку Эппендорфа, добавляли 1 мл 96%-ного этанола, выдерживали в темноте в течение суток при комнатной температуре, после чего экстракт сливали, растительный материал промывали этанолом дважды до обесцвечивания проростков. Этаноль-ные экстракты объединяли, оптическую плотность раствора оценивали при 440, 649 и 665 нм на спектрофотометре Apel UV-303 (Япония). Содержание пигментов определяли по формулам для этанольных экстрактов [5]. Опыт повторяли трижды, для определения пигментов в каждом опыте брали три биологические повторности. За биологическую повторность принимали усредненную пробу из 30 проростков. Для определения линейных размеров проростков выборка составляла 50 растений в каждом из экспериментов. Статистическую обработку данных проводили в приложениях MS Excel 2003 и StatSoft STATISTICA for Windows 6.0. Статистическую значимость отличий в содержании пигментов определяли с помощью непараметрического критерия Манна - Уитни (p

Ключевые слова

stress, plant growth, copper, Trifolium repens L, aluminum ions, медь, рост растений, стресс, Trifolium repens L, ионы алюминия

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Киселёва Ирина СергеевнаИнститут естественных наук Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (г. Екатеринбург)кандидат биологических наук, доцент, зав. кафедрой физиологии и биохимии растений института естественных наукIrina.Kiselyova@usu.ru
Цибизова Марианна НиколаевнаИнститут естественных наук Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (г. Екатеринбург)магистрант кафедры физиологии и биохимии растений Института естественных наукdevilcat_613@mail.ru
Ермошин Александр АнатольевичИнститут естественных наук Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (г. Екатеринбург)ассистент кафедры физиологии и биохимии растений института естественных наукermosh@e1.ru
Всего: 3

Ссылки

Маркина Ж.В., Айздайчер Н.А. Содержание фотосинтетических пигментов, рост и раз мер клеток микроводоросли Phaeodactylum tricornutum при загрязнении среды медью // Физиология растений. 2006. № 3. С. 343-347.
Практикум по физиологии растений / под ред. В.Б. Иванова. М. : Академия, 2001. 144 c.
Караваев В.А., Баулин А.М., Гордиенко Т.В. Изменения фотосинтетического аппарата листьев бобов в зависимости от содержания тяжелых металлов в среде выращивания // Физиология растений. 2001. № 1. С. 47-54.
Бояркин Д.В., Губанов Л.Н., Федоровский Д.Н. Обезвреживание осадков городских сточных вод с использованием бобовых культур // Вода и экология: проблемы и решения. 2003. № 4. С. 55-58.
Kinraide T.B., Parker D.R., Zobel R.W. Organic acid secretion as a mechanism of aluminium resistance: a model incorporating the root cortex, epidermis, and the external unstirred layer // Journal of Experimental Botany. 2005. № 417. P. 1853-1865.
Полынов В.А. Действие низких концентраций меди на фотоингибирование фотосисте мы II у Chlorella vulgaris // Физиология растений. 1993. № 5. С. 754-757.
Холодова В.П., Волков К.С., Кузнецов Вл.В. Адаптация к высоким концентрациям солей меди и цинка хрустальной травки и возможность их использования в целях фиторе-медиации // Физиология растений. 2005. № 6. C. 848-858.
 Влияние ионов меди и алюминия на развитие проростков <i>Trifolium repens</i> L. | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 3 (23).

Влияние ионов меди и алюминия на развитие проростков Trifolium repens L. | Вестн. Том. гос. ун-та. Биология. 2013. № 3 (23).