ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОВСА ПОСЕВНОГО (AVENA SATIVA)

Авторы

  • Александр Сергеевич Петухов Тюменский государственный университет
  • Татьяна Анатольевна Кремлева Тюменский государственный университет
  • Галина Александровна Петухова Тюменский государственный университет
  • Николай Александрович Хритохин Тюменский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.24852/2411-7374.2022.3.64.72

Ключевые слова:

тяжелые металлы, овес посевной, перекисное окисление липидов, антиоксиданты, фотосинтез

Аннотация

Цель работы ‒ изучение влияния транслокации тяжелых металлов (ТМ) (Cu, Zn, Fe, Mn, Pb, Cd) из почв г. Тюмени на биохимические параметры овса посевного (Avena sativa L., 1753). Почвы для исследования отобраны на контрольном участке, вблизи автотрассы и промышленных предприятий города: моторостроительного, нефтеперерабатывающего, аккумуляторного и металлургического заводов. В лабораторных условиях в образцах почв в течение двух недель проращивали овес посевной.  Выявлено, что в надземной и подземной частях растения овса аккумулировали Cu, Zn, Fe и Mn до 2.7 раз выше по сравнению с контролем.  Установлены корреляции между содержанием ТМ в растениях и почвах и уровнем продуктов перекисного окисления липидов, подтверждаемые результатами факторного анализа. Изменения биохимических параметров растений зависят от степени загрязнения почв: наблюдалась активация пигментов фотосинтеза, флавоноидов, активности каталазы и пероксидазы в условиях низкого и высокого уровней загрязнения.

Список литературы

  1. Великанова Н.А., Сливкин А.И., Гапонов С.П. Изучение накопления флавоноидов травой горца птичьего, собранного в разных с экологической точки зрения районах города Воронежа и его окрестностей // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2013. №1. С. 181‒185.
  2. Джафарова С.А. Влияние тяжелых металлов на перекисное окисление липидов в вегетативных органах и семенах овса посевного (Avena sativa L.) // Международный журнал фундаментальных и прикладных исследований. 2020. №4. С. 36‒42. DOI: 10.17513/mjpfi.13052.
  3. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П., Перуанский Ю.В., Луковникова Г.А., Иконникова М.И. Методы биохимического исследования растений. Л.: Агропромиздат, 1987. 456 c.
  4. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова Н.О., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы // Лабораторное дело. 1988. №1. С. 16.
  5. Общая фармакопейная статья 5.3.0008.15. Определение содержания дубильных веществ в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах. М., 2015. 4 с.
  6. Петухов А.С., Кремлева Т.А., Петухова Г.А. Биоаккумуляция тяжелых металлов овсом из техногенно загрязненных почв Тюмени // Агрохимический вестник. 2021. №1. С.73‒80. DOI: 10.24412/1029-2551-2021-1-013.
  7. Петухов А.С., Хритохин Н.А., Петухова Г.А., Кремлева Т.А. Ответная реакция антиоксидантных систем травянистых растений на повреждение клеток в условиях техногенного загрязнения городской среды // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2020. №1. С. 134‒ DOI: 10.37279/2413-1725-2020-6-1-134-149.
  8. Половникова М.Г., Воскресенская О.Л. Активность компонентов антиоксидантной защиты и полифенолоксидазы у газонных растений в онтогенезе в условиях городской среды // Физиология растений. 2008. №55. С. 777‒785.
  9. Скугорева С.Г., Ашихмина Т.Я., Фокина А.И., Лялина Е.И. Химические основы токсического действия тяжелых металлов (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2016. №1. С. 1‒10.
  10. Титов А.Ф., Казнина Н.М., Таланова В.В. Тяжелые металлы и растения. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2014. 194 с.
  11. Третьяков Н.Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. М.: Колос, 1998. 639 с.
  12. Шведова А.А., Полянский Н.Б. Метод определения конечных продуктов перекисного окисления липидов в тканях – флуоресцирующих шиффовых оснований // Исследование синтетических и природных антиоксидантов in vitro и in vivo. М.: Наука, 1992. С. 72–73.
  13. Шульгин И.А., Ничипорович А.А. Расчет содержания пигментов с помощью номограмм // Хлорофилл. Минск: Наука и техника, С. 127‒136.
  14. Barsova N., Yakimenko O., Tolpeshta I., Motuzova G. Current state and dynamics of heavy metal soil pollution in Russian Federation – a review // Environmental pollution. 2019. V. 249. P. 200‒ DOI: 10.1016/j.envpol.2019.03.020
  15. Khosropour E., Attarod P., Shirvany A., Pypker T.G., Bayramzadeh V., Hakimi L., Moeinaddini M. Response of Platanus orientalis leaves to urban pollution by heavy metals // Journal of forestry research. 2019. V. 30. P. 1437‒1445. DOI: 10.1007/s11676-018-0692-8
  16. Nikolic M., Pavlovic J. Plant responses to iron deficiency and toxicity and iron use efficiency in plants // Plant micronutrient use efficiency. Molecular and genomic perspectives in crop plants. 2018. P. 55‒69. DOI: 10.1016/B978-0-12-812104-7.00004-6
  17. Rai P.K. Biodiversity of roadside plants and their response to air pollution in an Indo-Burma hotspot region: implications for urban ecosystem restoration // Journal of Asia-Pacific biodiversity. 2015. V. 9, № P. 47‒55. DOI: 10.1016/j.japb.2015.10.011
  18. Rai P.K., Lee S.S., Zhang M., Tsang Y.F., Kim K. Heavy metals in food crops: health risks, fate, mechanisms and management // Environment international. 2019. V. 125. P. 365–385. DOI: 10.1016/j.envint.2019.01.067
  19. Sytar O., Kumar A., Latowski D., Kuczynska P., Strzalka K., Prasad M.N.V. Heavy metal-induced oxidative damage, defense reactions, and detoxification mechanisms in plants // Acta physiologiae plantarum. 2013. V. 35. P. 985‒999. DOI: 10.1007/s11738-012-1169-6

Библиографические ссылки

Velikanova N.A., Slivkin A.I., Gaponov S.P. Izuchenie nakopleniya flavonoidov travoj gorca ptich'ego. sobrannogo v raznyh s ekologicheskoj tochki zreniya rajonah goroda Voronezha i ego okrestnostej [Investigation of flavonoids content in knot-grass from areas of Voronezh with different ecological situation] // Proceedings of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy. 2013. No 1. P. 181‒185.

Dzhafarova S.A. Vlijanie tjazhelyh metallov na perekisnoe okislenie lipidov v vegetativnyh organah i semenah ovsa posevnogo (Avena sativa L.) // International journal of fundamental and applied research 2020. No 4. P. 36‒42. DOI: 10.17513/mjpfi.13052.

Ermakov A.I., Arasimovich V.V., Yarosh N.P., Peruanskiy Yu.V., Lukovnikova G.A., Ikonnikova M.I. Metody biohimicheskogo issledovanija rastenij [Methods of plants biochemical research]. Leningrad: Agropromizdat, 1987. 456 p.

Koroljuk M.A., Ivanova L.I., Majorova N.O., Tokarev V.E. Metod opredelenija aktivnosti katalazy [Method for catalase activity determination] // Laboratory matter. 1988. No 1. P. 16.

Obshchaya farmakopejnaya stat'ya 1.5.3.0008.15. Opredelenie soderzhaniya dubil'nyh veshchestv v lekarstvennom rastitel'nom syr'e i lekarstvennyh rastitel'nyh preparatah [General Pharmacopoeial Standard 1.5.3.0008.15. 2015. Determination of tannins in medicinal herbal raw materials and herbal medicine]. Moscow, 2015. 4 p.

Petukhov A.S., Kremleva T.A., Petukhova G.A. Bioakkumulyaciya tyazhelyh metallov ovsom iz tekhnogenno zagryaznennyh pochv Tyumeni [Bioaccumulation of heavy metals by cultivated oat from industrially polluted soils of the Tyumen town] // Agrochemical herald. 2021. No 1. P. 73‒80. DOI: 10.24412/1029-2551-2021-1-013.

Petukhov A.S., Khritohin N.A., Petukhova G.A., Kremleva T.A. Otvetnaya reakciya antioksidantnyh sistem travyanistyh rastenij na povrezhdenie kletok v usloviyah tekhnogennogo zagryazneniya gorodskoj sredy [Herbage plants antioxidant system response to cells damage in conditions of urban environment anthropogenic pollution] // Scientific Notes of V.I. Vernadsky Crimean Federal University. Biology. Chemistry. 2020. No 1. P. 134‒149. DOI: 10.37279/2413-1725-2020-6-1-134-149.

Polovnikova M.G., Voskresenskaya O.L. Aktivnost' komponentov antioksidantnoj zashchity i polifenoloksidazy u gazonnyh rastenij v ontogeneze v usloviyah gorodskoj sredy [Antioxidant defense activity in grass plants during ontogenesis in urban environment] // Russian journal of plant physiology. 2008. No 55. P. 777‒785.

Skugoreva S.G., Ashihmina T.Yа., Fokina A.I., Lyalina E.I. Himicheskie osnovy toksicheskogo dejstviya tyazhelyh metallov (obzor) [Chemical grounds of heavy metals toxic effect (review)] // Theoretical and applied ecology. 2016. No 1. P. 1‒10.

Titov A.F., Kaznina N.M., Talanova V.V. Tyazhelye metally i rasteniya [Heavy metals and plants] Petrozavodsk: Karel'skij nauchnyj centr RAN, 2014. 194 p.

Tret'yakov N.N. Fiziologiya i biohimiya sel'skohozyajstvennyh rastenij [Physiology and biochemistry of agricultural plants]. Moscow: Kolos, 1998. 639 p.

Shvedova A.A., Polyanskii N.B. Metod opredeleniya konechnyh produktov perekisnogo okisleniya lipidov v tkanyah – fluoresciruyushchih shiffovyh osnovanij [Method of Schiff bases determination in tissues] // Research of synthetic and natural antioxidants in vitro and in vivo. Moscow: Nauka, 1992. P. 72‒73.

Shulgin I.A., Nichiporovich A.A. Raschet soderzhaniya pigmentov s pomoshch'yu nomogramm [Calculation of pigments content using nomograms] // Chlorophyll. Minsk: Nauka i tekhnika, 1974. P. 127‒136.

Barsova N., Yakimenko O., Tolpeshta I., Motuzova G. Current state and dynamics of heavy metal soil pollution in Russian Federation – a review // Environmental pollution. 2019. Vol. 249. P. 200‒207. DOI: 10.1016/j.envpol.2019.03.020.

Khosropour E., Attarod P., Shirvany A., Pypker T.G., Bayramzadeh V., Hakimi L., Moeinaddini M. Response of Platanus orientalis leaves to urban pollution by heavy metals // Journal of forestry research. 2019. Vol. 30. P. 1437‒1445. DOI: 10.1007/s11676-018-0692-8.

Nikolic M., Pavlovic J. Plant responses to iron deficiency and toxicity and iron use efficiency in plants // Plant micronutrient use efficiency. Molecular and genomic perspectives in crop plants. 2018. P. 55‒69. DOI: 10.1016/B978-0-12-812104-7.00004-6.

Rai P.K. Biodiversity of roadside plants and their response to air pollution in an Indo-Burma hotspot region: implications for urban ecosystem restoration // Journal of Asia-Pacific biodiversity. 2015. Vol. 9, No 1. P. 47‒55. DOI: 10.1016/j.japb.2015.10.011.

Rai P.K., Lee S.S., Zhang M., Tsang Y.F., Kim K. Heavy metals in food crops: health risks, fate, mechanisms and management // Environment international. 2019. Vol. 125. P. 365–385. DOI: 10.1016/j.envint.2019.01.067.

Sytar O., Kumar A., Latowski D., Kuczynska P., Strzalka K., Prasad M.N.V. Heavy metal-induced oxidative damage, defense reactions, and detoxification mechanisms in plants // Acta physiologiae plantarum. 2013. Vol. 35. P. 985‒999. DOI: 10.1007/s11738-012-1169-6.

Загрузки

Опубликован

2022-09-30

Как цитировать

Петухов, А. С. ., Кремлева, Т. А., Петухова, Г. А., & Хритохин, Н. А. (2022). ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОВСА ПОСЕВНОГО (AVENA SATIVA). Российский журнал прикладной экологии, (3), 63–71. https://doi.org/10.24852/2411-7374.2022.3.64.72

Выпуск

№ 3 (2022)

Раздел

Экологическая безопасность

Лицензия

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)