Динамика роста и аккумуляции тяжелых металлов Pisum sativum L., выращенного на загрязненной почве (вегетационный опыт)
DOI:
https://doi.org/10.28983/asj.y2023i4pp20-27Ключевые слова:
Pisum sativum L., SGECDt, тяжелые металлы, показатели ростаАннотация
Представлены результаты исследований влияния загрязнения дерново-подзолистой почвы солями тяжелых металлов (15 мг/кг CdCl2 и/или 50 мг/кг CoCl2) на адаптационный потенциал и фиторемедиационную активность двух контрастных по устойчивости генотипов гороха: кадмий-устойчивого мутанта SGECDt и его дикой линии SGE. Эксперимент проводился в лабораторных условиях при поддержании стабильного внутреннего микроклимата и оптимальной степени инсоляции в помещении. Длительность эксперимента составила 85 суток. Исследование динамики морфометрических показателей на примере биомассы побегов и корней показало, что мутант SGECDt имеет лучшую устойчивость к воздействию токсикантов. В среднем снижение биомассы побегов по сравнению с контролем составило 28,2 % и по корням 5,5 %. На дикой линии показатели составили 31,8 % на побегах и 21,8 % на корнях. Лучше всего толерантность мутанта проявилась на вариант с внесением ионов кадмия. Благодаря масс-спектрометрическому анализу установлено, что содержание кадмия в сухой биомассе побегов увеличивалось с нарастанием биомассы у обоих генотипов. У мутанта оно существенно превосходило концентрацию накопления токсиканта в диком типе и практически не менялось с 30-х сут. при отдельном или совместном внесении металлов и до конца вегетации – 20–25 мкг сухой биомассы на 1 г побега. Содержание кобальта, напротив, снижалось по фазам онтогенеза при небольшом превосходстве в фиксации металла мутантом, начиная с 45-х сут. после посева. При одновременном поступлении обоих металлов в почвенный раствор синергизм действия не наблюдался. Содержание кобальта еще более снижалось в растениях, кадмия же, напротив, возрастало. Ионообменные реакции между данными токскантами отличались взаимодействиями в системе «почва – растение» по типу антагонизма. Оптимальным сроком уборки загрязненной продукции на ее дальнейшую переработку (фитомайнинг) можно считать фазу бутонизации – начала цветения (45 сут.). В этот период растения мутанта одновременно хорошо производят детоксикацию (фитосанацию) и активное накопление в почве атмосферного азота.
Скачивания
Библиографические ссылки
Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л., 1987. 142 с.
ГОСТ Р 58461-2019. Освещение растений в сооружениях защищенного грунта. Термины и определения. М., 2019. 19 с.
Государственный стандарт Союза ССР. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. 12038-84. М.: Изд-во стандартов, 1985. 56 с.
Зубков Н. В. Влияние фосфорных удобрений на содержание тяжелых металлов в почве, поступление их в растения и продуктивность культур в условиях загрязнения почвы // Вестник Московского городского педагогического университета. Серия: «Естественные науки». 2011. № 2 (8). С. 71–84.
Колесников С. И., Казеев К. Ш., Вальков В. Ф., Пономарева С. В. Ранжирование химических элементов по их экологической опасности для почвы // Доклады Российской Академии сельскохозяйственных наук. 2010. Т. 1. С. 27–29.
Лаврентьева Г. В., Круглов С. В., Анисимов В. С. Динамика катионного состава почвенного раствора известкованной дерново-подзолистой почвы при загрязнении Co и Cd и изменении pH // Почвоведение. 2008. № 9. С. 1092–1100. DOI:10.1134/S106422930809007X.
Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлом. М.: Гидрометеоиздат, 1981. 109 с.
Определение химических элементов в биологических средах и препаратах методами атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и масс-спектрометрии: метод. указания. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2003. 56 с.
Потатуева Ю. А. Эколого-агрохимическая оценка фосфорных и фосфорсодержащих удобрений в длительных полевых опытах // Агрохимия. 2013. № 6. С. 83–94.
Пухальский Я. В., Лоскутов С. И. Мониторинг и прогнозирование динамики полива симбиотической системы гороха посевного на загрязнённой тяжёлыми металлами почве в условиях тепличного опыта // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 6 (68). С. 240–245.
High Specificity in Response of Pea Mutant SGECDT to Toxic Metals: Growth and Element Composition / A. A. Belimov et al. // Environ. Exp. Bot. 2016. Vol. 128. P. 91–98. DOI: 10.1093/jxb/eru536.
The Crucial Role of Roots in Increased Cd-tolerance and Cd-accumulation in the Pea (Pisum sativum L.) Mutant SGECdt / A. A. Belimov et al. // Biol. Plant. 2018. Vol. 62. P. 543–550. DOI: 10.1007/s10535-018-0789-0
Microbial Consortium of PGPR, Rhizobia and Arbuscular Mycorrhizal Fungus Makes Pea Mutant SGECdt Comparable with Indian Mustard in Cadmium Tolerance and Accumulation / A. A. Belimov et al. // Plants. 2020. Vol. 9(8). P. 975. DOI: 10.3390/plants9080975.
Rhizobial ACC Deaminase Contributes to Efficient Symbiosis with Pea (Pisum sativum L.) under Single and Combined Cadmium and Water Deficit Stress / A. A. Belimov et al. // Environ. Exp. Bot. 2019. Vol. 167. P.103–859.
Pea marker database (PMD) – a new online database combining known pea (Pisum sativum L.) gene-based markers / O. A. Kulaeva et al. // PLoS ONE. 2017. Vol. 12. No. 10. P. 186–713. DOI: 10.1371/journal.pone.0186713.
Implications of chloride-enhanced cadmium uptake in saline agriculture: modeling cadmium uptake by maize and tobacco / U. J. L?pez-Chuken et al. // International Journal of Environmental Science and Technology. 2012. Vol. 9. P. 69–77. DOI: 10.1007/s13762-011-0018-2.
Cadmium pollution from phosphate fertilizers in arable soils and crops: an overview / A. G. Nino-Savala et al. // Frontiers of Agricultural Science and Engineering. 2019. No. 6 (4). P. 419–430. DOI: org/10.15302/J-FASE-2019273.
Sharakshane A. An easy estimate of the PFDD for a plant illuminated with white LEDs: 1000 lx = 15 ?mol/s/m2 // BioRxiv. 2018. https://doi.org/10.1101/289280.
A chemically induced new pea (Pisum sativum L.) mutant SGECdt with increased tolerance to and accumulation of cadmium / V. E. Tsyganov et al. // Annals of Botany. 2007. Vol. 99. P. 227–237. DOI: 10.1093/aob/mcl261.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Аграрный научный журнал
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
