Сравнительный анализ устойчивости Triticum aestivum L. (Poaceae, Poales) и Pisum sativum L. (Fabaceae, Fabales) к тяжелым металлам

Тяжелые металлы являются одними из распространенных загрязнителей почв, в том числе и сельскохозяйственных угодий. При этом уровень загрязнения может значительно превышать нормативы. Горох посевной (Pisum sativum L.) и пшеница мягкая (Triticum aestivum L.) являются важнейшими сельскохозяйственными культурами. В то же время сравнительный анализ видовых особенностей устойчивости T. aestivum и P. sativum к воздействию высоких концентраций тяжелых металлов не проводился. В связи с этими нами в условиях эксперимента была оценена в сравнительном плане устойчивость проростков T. aestivum и P. sativum к хроническому воздействию концентраций солей свинца и меди, находящихся в диапазоне летальных значений для T. aestivum (0.15, 0.30 и 0.60 г/л сульфата меди; 0.5, 1.0 и 1.5 г/л нитрата свинца). Все изученные концентрации токсикантов вызывали снижение всхожести семян T. aestivum относительно контроля на 19 – 38% при воздействии нитрата свинца и на 23 – 58% – сульфата меди, что указывало на проявление летального эффекта. Сульфат меди и нитрат свинца во всех концентрациях вызывали значительное снижение длины корневой системы (от 69% до 25 раз) и высоты побега (на 25 – 76%) по сравнению с контрольным уровнем у проростков T. aestuvum, а также приводили к увеличению интенсивности перекисного окисления липидов в побеге проростков, свидетельствующее о развитии стрессовой реакции. В то же время изученные концентрации солей тяжелых металлов, находящиеся в летальном диапазоне для T. aestivum, не вызывали практически никаких нарушений изученных показателей у P. sativum за исключением уменьшения длины корневой системы относительно контроля при воздействии нитрата свинца. Таким образом, у P. sativum прорастание семян, ростовые процессы корневой системы и пробега, а также перекисный гомеостаз у проростков являются значительно более устойчивыми к воздействию изученных концентраций нитрата свинца и сульфата меди по сравнению с аналогичными параметрами T. aestivum.

1. Алексейчук Г. Н. Сила роста семян зерновых культур и ее оценка методом ускоренного старения. Минск : Право и экономика, 2009. 44 с.

2. Барабой В. А. Стресс : природа, биологическая роль, механизмы, исходы. Киев : Фитосоциоцентр, 2006. 424 с.

3. Булыгин С. Ю., Демишев Л. Ф., Доронин В. А., Заришняк А. С., Пащенко Я. В., Туровский Ю. Е., Фатеев А. И., Яковенко М. М., Кордин А. И. Микроэлементы в сельском хозяйстве. Днепропетровск : Січ, 2007. 100 с.

4. Водяницкий Ю. Н. Загрязнение почв тяжелыми металлами и металлоидами и их экологическая опасность (аналитический обзор) // Почвоведение. 2013. № 7. С. 872 – 881.

5. Водяницкий Ю. Н. Тяжелые металлы и металлоиды в почвах. М. : Почвенный институт им. В. В. Докучаева РАСХН, 2008. 164 с.

6. Гелашвили Д. Б., Копосов Е. В., Лаптев Л. А. Экология Нижнего Новгорода. Н. Новгород : Изд-во Нижегород. гос. архитектурно-строительного ун-та, 2007. 530 с.

7. Денисов В. Н., Рогалев В. А. Проблемы экологизации автомобильного транспорта. СПб. : МАНЭБ, 2005. 312 с.

8. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М. : Мир, 1989. 440 с.

9. Камышников В. С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике. Минск : Беларусь, 2002. Т. 2. 495 с.

10. Петрова Е. Е., Райхерт Е. В. Загрязнение почв вблизи автомагистралей кадмием и цинком и их биологическое поглощение яровой пшеницей (в условиях Алейского района Алтайского края) // Изв. Алт. гос. ун-та. 2013. № 3-1. С. 44 – 48.

11. Полесская О. Г. Растительная клетка и активные формы кислорода. М. : Кн. дом «Университет», 2007. 140 с.

12. Пухальский Я. В., Вишнякова М. А., Лоскутов С. И., Семенова Е. В., Сексте Э. А., Шапошников А. И., Сафронова В. И., Белимов А. А., Тихонович И. А. Сорта гороха посевного (Pisum sativum L.) с низкой аккумуляцией тяжелых металлов из загрязненной почвы // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52, № 3. С. 597 – 606.

13. Савинов А. Б., Курганова Л. Н., Шекунов Ю. И. Интенсивность перекисного окисления липидов у Taraxacum officinale Wigg. и Vicia cracca L. в биотопах с разным уровнем загрязнения почв тяжелыми металлами // Экология. 2007. № 3. С. 191 – 197.

14. Серёгин И. В., Иванов В. Г. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения // Физиология растений. 2001. Т. 48, № 4. С. 606 – 630.

15. Титов А. Ф., Таланова В. В., Казнина Н. М. Физиологические основы устойчивости растений к тяжелым металлам. Петрозаводск : Карельский науч. центр РАН, 2011. 77 с.

16. Титов А. Ф., Казнина Н. М., Таланова В. В. Тяжелые металлы и растения. Петрозаводск : Карельский науч. центр РАН, 2014. 194 с.

17. Tроц Н. М., Tроц В. Б., Обущенко С. В. Аккумуляция тяжелых металлов зерновыми бобовыми культурами в агроландшафтах Самарского Заволжья // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 2. С. 50 – 51.

18. Belimov A. A., Malkov N. V., Puhalsky J. V., Tsyganov V. E., Bodyagina K. B., Safronova V. I., Dietz K.-J., Tikhonovich I. A. The Crucial Role of Roots in Increased Cadmium-tolerance and Cdaccumulation in the Pea Mutant SGECdt // Biologia Plantarum. 2018. Vol. 62, № 3. P. 543 – 550.

19. Erofeeva E. A. Developmental Stability of a Leaf of Pisum sativum L. Under the Influence of Formaldehyde in a Wide Range of Doses // Russ. J. of Developmental Biology. 2012. Vol. 42, № 5. P. 259 – 263.

20. Erofeeva E. A. Hormesis and Paradoxical Effects of Wheat Seedling (Triticum aestivum L.) Parameters Upon Exposure to Different Pollutants in a Wide Range of Doses // Dose Response. 2014. Vol. 12, № 1. P. 121 – 135.

21. Erofeeva E. A. Dependence of Guaiacol Peroxidase Activity and Lipid Peroxidation Rate in Drooping Birch (Betula pendula Roth) and Tillet (Tilia cordata Mill.) Leaf on Motor Traffic Pollution Intensity // Dose Response. 2015. Vol. 13, № 2. P. 1 – 6.

22. Erofeeva E. A. Hormesis and Paradoxical Effects of Pea (Pisum sativum L.) Parameters Upon Exposure to Formaldehyde in a Wide Range of Doses // Ecotoxicology. 2018. Vol. 27. P. 569 – 577.

23. Fagorzi C., Checcucci A., DiCenzo G. C., Debiec-Andrzejewska K., Dziewit L., Pini F., Mengoni A. Harnessing Rhizobia to Improve Heavy-Metal Phytoremediation by Legumes // Genes. 2018. Vol. 9, iss. 11. P. 1 – 16.

24. Kozeko L. Ye. Alterations in a Soluble Protein Pattern and a Quantity of Stress Proteins HSP90 and HSP70 in Pea Seedlings in Response to Clinorotation // Biopolymers and Cell. 2006. Vol. 22, № 2. P. 136 – 142.

25. Micó C., Peris M., Sánchez J., Recatalá L. Heavy Metal Content of Agricultural Soils in a Mediterranean Semiarid Area : The Segura River Valley (Alicante, Spain) // Spanish J. of Agricultural Research. 2006. Vol.4, № 4. P. 363 – 372.

26. Su C., Jiang L. Q., Zhang W. J. A Review on Heavy Metal Contamination in the Soil Worldwide : Situation, Impact and Remediation Techniques // Environmental Skeptics and Critics. 2014. Vol. 3, № 2. P. 24 – 38.

27. Xu Y., Liang X., Xu Y., Qin X., Huang Q., Wang L., Sun Y. Remediation of Heavy MetalPolluted Agricultural Soils Using Clay Minerals // Pedosphere. 2017. Vol. 27, № 2. P. 193 – 204.

28. Yruela I. Copper in Plants // Brazilian J. of Plant Physiology. 2005. Vol. 17, № 1. P. 145 – 156.