WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Табл. 1. Средние значения индекса устойчивости (It) корней проростков A. sativa (1) и H. vulgare (2) в опытах с внесением Mn, Ni и Cu в среду Сутк Mn 210-3 М Mn 310-3 М Ni 510-5 М Ni 110-4 М Cu 110-5 М Cu 510-5 М и опы 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 та 1.18 0.66 1.17 0.52± 0.54 0.69 0.41 0.46 0.89 0.81 0.43 0.±0.12 ±0.15 ±0.18 0.14 ±0.10 ±0.22 ±0.11 ±0.16 ±0.21 ±0.06 ±0.15 ±0.1.12 0.39 0.95 0.31 0.35 0.57 0.27 0.31 0.64 0.56 0.22 0.2± ±0.13 ±0.08 ±0.16 ±0.06 ±0.07 ±0.04 ±0.03 ±0.05 ±0.18 ±0.12 ±0.05 0.0.80 0.29 0.80 0.15 0.28 0.33 0.22 0.25 0.58 0.61 0.16 0.±0.13 ±0.03 ±0.20 ±0.04 ±0.03 ±0.08 ±0.03 ±0.07 ±0.19 ±0.21 ±0.04 ±0.0.69 0.18 0.53 0.11 0.20 0.16 0.11 0.12 0.60 0.35 0.12 0.±0.18 ±0.03** ±0.21 ±0.03** ±0.06 ±0.06 ±0.05 ±0.05 ±0.24 ±0.20* ±0.07 ±0.0.27 0.10 0.17 0.04 0.03 0.12 0.01 0.03 0.14 0.19 0.04 0.±0.10 ±0.02 ±0.02 ±0.01 ±0.01 ±0.06 ±0.01 ±0.02 ±0.07 ±0.11 ±0.02 ±0.Примечание: * – значения, достоверно различающиеся между видами при P<0.05, ** - при P<0.3.2. Влияние ТМ на структуру клеток апикальной зоны корня проростков A. sativa и H. vulgare, отличающихся по металлоустойчивости. Одной из первых реакций клеток корневой меристемы на токсическое действие повышенного содержания ТМ в среде является изменение митотической активности (Breskle,1991; Серёгин, Иванов, 2001). Установлено, что в клетках корня проростков H. vulgare при действии 110-4 М Ni и 510-5 М Cu снижение доли делящихся клеток по сравнению с A. sativa происходило раньше. С увеличением времени экспозиции на растворах исследуемых металлов в клетках корня появлялись изменения в структуре ядра, которые приводили к ослаблению его окрашивания и диффузной структуре, а позднее наблюдали плазмолиз, которому предшествовала вакуолизация цитоплазмы. В корнях A. sativa эти повреждения наступали позже, и проявлялись в меньшей степени. Повреждения ядра при действии Ni было отмечено и в других работах (Liu et al., 2003). Уже на вторые сутки опыта в клетках кончиков корней проростков H. vulgare митотический индекс (МИ) достоверно снижался во всех вариантах опыта по сравнению контрольным. Выявлена специфичность действия различных металлов на митотическую активность клеток корня: в вариантах с внесением Cu и Ni МИ продолжал постепенно снижаться, в то время как при 310-3 М Mn в среде происходило увеличение значения МИ в клетках меристемы корней проростков H.

vulgare, особенно у устойчивого сорта Торос (Рис. 2). Возможно вследствии увеличения времени прохождения фазы митоза (Powell et al., 1986).

МИ % Рис. 2. Динамика МИ в корнях H. vulgare при действии ТМ 6  Глава 4. Влияние марганца, меди и никеля на физиолого-биохимические показатели проростков A. sativa и H. vulgare отличающихся по металлоустойчивости сортов.

4.1. Влияние повышенных концентраций ТМ на уровень фотосинтетических пигментов в листьях проростков A. sativa и H. vulgare. Показана разная степень токсического влияния Mn, Cu, и Ni на уровень накопления хлорофилла a, хлорофилла b и каротиноидов: -каротина, лютеина и виолоксантина в листьях проростков злаков. Наиболее токсическое действие на среднее содержание хлорофилла a и хлорофилла b в листьях 4 сортов обоих видов злаков оказывал Mn, а уровень содержания каротиноидов в листьях обоих видов наиболее чувствителен к Ni (Табл. 2). В то же время, Ni оказывал наименьшее угнетающее воздействие на содержание хлорофилла a и хлорофилла b в листьях проростков A. sativa. Накопление хлорофилла a и хлорофилла b в листьях H. vulgare и исследуемых каротиноидов в листьях обоих видов злаков было наиболее устойчиво к Cu. Выявлена сходная реакция каротиноидов на токсическое действие ТМ у проростков обоих видов. На основании полученных данных можно сказать, что фотосинтетические пигменты группы каротиноидов в листьях H. vulgare и A. sativa более устойчивы к токсическому действию Cu, чем Ni и Mn. По степени чувствительности к токсическому действию Cu пигменты можно расположить в следующем порядке: -каротин > лютеин > виолоксантин. Не отмечено значительных различий в степени угнетающего действия Ni и Mn на уровень -каротина в листьях обоих видов. Но на уровень лютеина и виолоксантина Ni оказывал более токсическое действие, чем Mn (Табл. 2). Наряду с отмеченными различиями чувствительности к ТМ фотосинтетических пигментов сравниваемых видов были выявлены также достоверные различия между сортами, отличающимися по металлоустойчивости (Рис. 3).

Показана большая вариабельность содержания -каротина у неустойчивого сорта Фаленский 3, особенно при действии Mn и Ni, и специфичность действия разных металлов. Большая устойчивость каротиноидов возможно связана с их защитной ролью (Таланова, 2001).

Табл. 2. Влияние Mn, Ni и Cu на содержание фотосинтетических пигментов в листьях A.sativa (1) и H. vulgare (2) Контроль Mn 210-3 М Mn 310-3 М Ni 510-5 М Ni 110-4 М Cu 110-5 М Cu 510-5 М Пиг менты 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1.33± 0.83 0.99± 0.51± 0.92± 0.40± 1.15± 0.63± 1.07± 0.57± 1.08± 0.81± 0.94± 0.69± Хлоро 0.05 ±0.05 0.05** 0.03** 0.03** 0.01** 0.03** 0.06** 0.03** 0.05** 0.03** 0.05 0.04** 0.05** филл a 0.49± 0.31 0.39± 0.19± 0.38± 0.15± 0.44± 0.23± 0.40± 0.20± 0.41± 0.27± 0.36± 0.26± Хлоро 0.02 ±0.02 0.02** 0.01** 0.04** 0.003** 0.02** 0.03** 0.01** 0.02** 0.01** 0.01** 0.02** 0.02** филл b 0.17± 0.10 0.12± 0.07± 0.11± 0.07 0.13± 0.080± 0.11± 0.08± 0.16± 0.09± 0.14± 0.08± -каро 0.01 ±0.01 0.01** 0.01** 0.01** 0.01±** 0.01** 0.01** 0.01** 0.01** 0.01 0.01 0.01** 0.01** тин 0.10± 0.06 0.07± 0.04± 0.05± 0.03± 0.05± 0.03± 0.03± 0.03± 0.11± 0.07± 0.10± 0.06± Лютеин 0.01 ±0.01 0.01** 0.005** 0.01** 0.004** 0.004** 0.003** 0.004** 0.004** 0.004* 0.003* 0.003 0.Виоло 0.05± 0.03 0.03± 0.02± 0.02± 0.01± 0.02± 0.02± 0.01± 0.01± 0.07± 0.04± 0.06± 0.04± ксантин 0.003 ±0.002 0.003** 0.002** 0.002** 0.002** 0.002** 0.003** 0.002** 0.003** 0.003** 0.003** 0.003** 0.003** Примечание: значения достоверно отличающиеся от контроля * - при P<0.05, ** - при P<0.7  сорт Чиж сорт Фаленский 0,0,0, Mean 0, Mean±SE Mean±2*SD 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,Контроль Mn 3х10-3 M Ni 10-4 M Cu 5х10-5 M Контроль Mn 3х10-3 M Ni 10-4 M Cu 5х10-5 M Mn 2х10-3M Ni 5х10-5 M Cu 10-5 M Mn 2х10-3M Ni 5х10-5 M Cu 10-5 M Рис.

3. Влияние ТМ на содержание -каротина (мг/г сыр. биомассы) в листьях H. vulgare Результаты корреляционного анализа выявили ряд закономерностей взаимосвязи содержания минеральных элементов в листьях и уровня фотосинтетических пигментов в контрольных и опытных вариантах. В ряде случаев найдена тесная взаимосвязь между уровнем отдельных пигментов и уровнем металлов в опытных вариантах: так, у A.sativa при внесении 510-5М Cu обнаружена положительная корреляция (r=0.89, P<0.001) между содержанием хлорофилла a и уровнем Ni, а у H. vulgare положительная корреляция (r=0.75, P<0.001) с содержанием Zn. В то же время у A.sativa установлена отрицательная корреляция (r= - 0.92, P<0.001) между накоплением Zn и содержанием -каротина. В вариантах с внесением 110-4М Ni у проростков обоих видов не найдена корреляция между содержанием хлорофилла a и b и изменением минерального состава листьев. Хотя известно, что все элементы минерального питания тесно связаны между собой участием в единых метаболических процессах, роль каждого из них строго специфична.

4.2. Влияние ТМ на минеральный состав листьев проростков A. sativa и H. vulgare. Анализ минерального состава листьев проростков исследуемых видов показал видоспецифичность действия повышенного содержания Mn, Cu или Ni в среде на их накопление (табл. 3,4).

Большей стабильностью отличался макроэлементный состав листьев проростков H. vulgare по сравнению с A. sativa. В листьях проростков последнего содержание K достоверно снижалось во всех вариантах опыта с внесением ТМ, а у H. vulgare – только при повышенном содержании Ni в среде (табл. 3,4). Уровень накопления Ca в листьях обоих видов злаков достоверно снижался лишь в вариантах с внесением Mn, что, по-видимому, обусловлено антагонизмом в поглощении указанных металлов. Содержание Mg в листьях обоих видов варьировало незначительно. Характер изменения содержания K и Ca при действии ТМ во многом зависит от видовой принадлежности (Титов и др., 2007). Достоверные изменения уровня физиологически необходимых микроэлементов Fe и Zn в листьях проростков обоих видов не отмечены.

Усиление поступления Ni в вариантах с внесением Mn также отмечено только у A. sativa. При одинаковом содержании (510-5 М) Ni или Cu в среде концентрация Ni в листьях обоих видов злаков возрастала более чем в 10 раз по отношению к ее контрольному значению, а концентрация Cu – лишь в 2–3 раза. Это свидетельствует о более быстром передвижении Ni в надземную часть проростков по сравнению с Cu (Тэмп, 1991; Лянгузова, 2005). В присутствии повышенных концентраций Mn особенно ярко проявились межвидовые различия в аккумулятивной способности проростков A. sativa и H. vulgare. В вариантах с внесением 2– 310-3 М Mn его концентрация в листьях A. sativa была меньше примерно в 2 раза, чем у H.

vulgare. В листьях последнего содержание этого элемента возрастало в среднем более чем в раз, в то время как в листьях A. sativa в среднем в 10 раз. Возможно это может являться причиной большей устойчивости A. sativa к повышенным содержанию Mn в среде, что подтверждают наши данные по It корней. Показано, что изменение минерального состава в присутствии ТМ связано с замедлением роста корней (Godbold, Knetter, 1991). Но надо отметить, что сорта A. sativa значительно больше различались по уровню аккумуляции Mn.

Стимулировал поступление Mn в листья H. vulgare и Ni в низкой концентрации. При внесении в 8  среду 510-5 М и 110-4 М Ni отмечалась обратная закономерность: его содержание в листьях проростков A.

sativa было примерно в 2 раза больше по сравнению с H. vulgare. Выявлена специфичность поглощения Ni - степень накопления этого металла в листья A. sativa и H.

vulgare была одинаковой. Так, при концентрации Ni 510-5 М содержание листьях увеличивалось в среднем в 12 раз, а при концентрации Ni 110-4 М – в среднем в 20 раз у проростков обоих видов (табл. 3, 4).

Табл. 3. Содержание минеральных элементов в листьях проростков H. vulgare при действии Mn, Ni и Cu Вариант % от сухой биомассы мг/кг сухой биомассы опыта Ca K Mg Fe Mn Zn Ni Cu Контроль 0,36±0.06 4.31±0.90 0.21±0.02 92.5±17.3 31.5±2.2 37.2±3.7 6.5±0.1 9.4±2.Mn 210-3 М 0.29±0.07* 3.52±1.06 0.21±0.01 87.9±12.8 2340±152** 38.5±5.4 7.9±0.6** 7.2±2.Mn 310-3 М 0.27±0.06* 3.60±1.04 0.23±0.02 102.2±19.2 2440±173** 42.1±5.9 7.4±0.4** 9.8±3.Ni 510-5 М 0.35±0.08 3,42±0.71* 0.25±0.03* 71.8±9.4* 57.9±7.8** 38.7±4.1 71.2±12.1** 4.5±1.5* Ni 110-4 М 0.30±0.06 3.12±0.71* 0.23±0.02 69.3±9.2* 25.6±2.1* 29.9±3.1* 124.9±16.4** 6.5±2.Cu 110-5 М 0.35±0.07 4.45±0.96 0.24±0.02* 77.1±8.9* 31.0±2.6 33.6±3.8 9.5±1.1** 9.1±3.Cu 510-5 М 0.31±0.09 3.48±0.74 0.25±0.03* 64.7±7.7** 29.7±3.5 45.1±3.9* 10.4±1.1** 21.1±3.7* Примечание: * – значения, достоверно отличающиеся от контроля при P<0.05, ** - при P<0.Табл. 4. Содержание минеральных элементов в листьях проростков A. sativa при действии Mn, Ni и Cu Вариант % от сухой биомассы мг/кг сухой биомассы опыта Ca K Mg Fe Mn Zn Ni Cu Контроль 0.66±0.08 3.80±0.31 0.25±0.02 71.5±16.2 124±31 40.5±6.7 14.1±3.1 6.7±0.Mn 210-3 М 0.40±0.07** 2.61±0.33** 0.25±0.03 65.8±12.3 1190±327** 36.4±6.3 17.2±3.9 8.7±0.5** Mn 310-3 М 0.34±0.05** 3.32±0.36* 0.29±0.03* 54.1±9.1* 1385±415** 40.7±6.3 18.8±6.1 9.5±0.5** Ni 510-5 М 0.56±0.14 3.15±0.31** 0.24±0.02 59.5±10.4 147±38 29.2±6.1* 172±37** 6.3±0.Ni 110-4 М 0.56±0.14 2.54±0.27** 0.22±0.03* 57.3±12.2 131±34 40.3±6.8 286±48** 5.7±0.68* Cu 110-5 М 0.61±0.16 3.71±0.43 0.24±0.02 60.5±11.9 135±37 42.8±7.0 20.1±7.6 10.7±1.0** Cu 510-5 М 0.79±0.31 3.20±0.29* 0.25±0.02 63.0±12.4 121±36 43.3±7.4 13.8±2.8 22.4±2.4** Примечание: * – значения, достоверно отличающиеся от контроля при P<0.05, ** - при P<0.9  Глава 5. Влияние никеля на развитие корневой системы проростков Triticum aestivum L.

5.1. Влияние никеля на морфологию и структуру корневой системы. При концентрации 110-6 М Ni через двое суток опыта не оказывал влияния на развитие корневой системы проростков по сравнению контрольными, в то время как 110-4 М Ni ингибировал рост материнского и боковых корней. При действии Ni 110-6 М происходило нарушение связей между группами близкородственных клеток в рядах клеток ризодермы меристемы материнского и боковых корней, что стимулировало деления клеток в экзодерме, которое приводило к формированию дополнительных слоёв клеток этой ткани. (Рис. 6а). Ni в концентрации 110-4 М не вызывал подобных нарушений, хотя ингибировал прирост материнского корня на 80% (Рис. 4) 6 12 18 24 36 Время от начала опыта, ч Рис. 4. Прирост корней T.aestivum при действии 110-4М Ni 5.2. Влияние никеля на деление и характер роста клеток корня. Анализ распределения митозов в тканях корней при действии Ni 110-4 М показал, что клетки ризодермы, экзодермы и средних слоёв коры, кроме дистальных клеток рядов этих тканей, а также периферические клетки калиптрогена через двое суток опыта прекращали деление. В эндодерме, перицикле, стелярной паренхиме и спутниках протофлоэмы ещё встречались делящиеся клетки. Некоторые клетки покоящегося центра и дистальные клетки рядов тканей центрального цилиндра, и инициальные клетки колумеллы ещё сохраняли способность к делению, но частота встречаемости делящихся клеток снижалась. В центральном ряду метаксилемы (ЦРМ) митозы отсутствовали. После прекращения клеточных делений происходила вакуолизация клеток. Для оценки действие Ni на изменение характера роста измеряли длины клеток в ЦРМ и ризодерме вдоль продольной оси кончика корня. Длина инициальных клеток в корнях контрольных и опытных растений не различались. Из этого следует, что инициальные клетки рядов в корнях опытных растений продолжали пролиферацию. Соотношение длин клеток коры в апикальной половине участка 0-699 корней опытных и контрольных растений было таким же, как и у клеток метаксилемы на участке 0 – 199 мкм, где клетки этой ткани в контрольных корнях делились. Таким образом, относительная скорость роста клеток под влиянием Ni в меристеме не изменялась, но она могла быть существенно ниже, чем в контроле. Присутствие Ni в среде влияло на рост клеток меристемы и в радиальном направлении, что вызывало уменьшению диаметра корня меристемы с 362 ±5 (в контроле) до 336±6 мкм. В корнях контрольных и опытных растений на расстоянии 700-899 мкм от инициальных клеток начиналось растяжение клеток, из чего следует, что уменьшение длины меристемы не происходило.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»