Наиболее действенными для растений пшеницы оказались препараты Рибав-Экстра и Эпин-Экстра. Научная новизна.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
На правах рукописи











ГРУЗНОВА

Кристина Александровна






ВЛИЯНИЕ ЭКЗОГЕННЫХ Р
ЕГУЛЯТОРОВ РОСТА


НА СТЕПЕНЬ ТОКСИЧНО
СТИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ


ДЛЯ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ






03.01.05


физиология и биохимия растений





АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание у
ченой степени

кандидата биологических наук







Москва


2016


2

Работа выполнена на кафедре ботаники
,

физиологии

и экологии

растений
Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего образования ©
Национальный исследовательский
Мо
рдовский госуда
р-
ственный универс
и
тет им. Н.

П. Огарёваª


Научный руководитель
:
Лукаткин Александр Ст
е
панович



доктор биологических наук
,

профессор
,


заслуженный деятель науки РМ
,

заведующий кафедрой ботаники, физиологии и эколо-
гии растений ФГБОУ В
О ©МГУ им. Н.П. Огарёваª



Официальные оппоненты:


Шаповал Ольга Александровна

доктор
сельскохозяйственных наук
,





заведующая

лабораторией испытаний элементов
агроте
х
но
логий, агрохимикатов и регуляторов ро-
ста

ФГБНУ
©ВНИИ агрохимииª




Кожевникова Анна Дмитриевна


кандидат

биологических наук
,

старший научный сотрудник лаборатории физ
и
о-
логии корня

ФГБОУ ВО
Институт физиологии
растений

им. К.А
.

Тимирязева

РАН





Ведущая организация:
ФГБ
ОУ ВО ©
Нижегородская государственная сельск
о-
хозяйственная академия
ª


За
щита состоится ©14ª февраля
2017

г. в ©
14.30
ª часов на засед
ании дис-
се
р
тационного совета Д 220.043.08
на базе ФГБОУ ВО

©
Российск
ий

государ-
стве
н
н
ый

аграрн
ый

университет


МСХА имени К.А. Тимирязева
ª

по адресу
127550, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 1
9

(тел./факс: 8(499)976
-
21
-
84
).

С диссертацией можно ознакомиться в

Центральной научной библиот
е
ке

им. Н.И. Железнова ФГБОУ ВО ©Российский государственный аграрный

ун
и-
верси
тет



МСХА имени К.

А. Тимирязеваª и на сайте Университета:
http
://
www
.
timacad
.
ru

Автореферат

разослан ©_____ª _________ 2016
года.


Ученый секретарь
диссертационного совета

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор





С.

Л. Белоп
у
хов

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность проблемы.

И
o
ны тяж
e
лы
x

мет
a
ллов (ТМ) в
п
o
выш
e
нных
к
o
нцентр
a
циях ока
зыв
а
ют т
o
ксическое действи
e

на раст
e
ния (
DalCorso

.
al
.,
2008; Казнина и др., 2008; Титов и др., 2011;
Kholodova

.
al
., 2011;
Emamverd
i-
an


al
., 2015).
В п
о
следни
е десятилети
я

наблюдается
возрастающее

загрязн
е-
ни
е

окружающей

среды тяжелыми металлами, в том числе на землях сельск
о-
хозяйственного назначения (Лебедев и др., 2015). Это приводит к усилению п
о-
глощения ТМ культурными растениями, нарушениям физиологических проце
с-
сов, уху
д
шению качества продукции (Серегин, Кожевникова,

2006; Титов и др.,
2007; Башмаков, Лукаткин, 2009; Гришко, Сыщиков, 2012; Казнина,
Титов,
2013; Титов и др., 2014
; Михайлова, Лукаткин, 2016; Шумакова, 2016
). Одной
из ведущих культур России является пшен
и
ца (http://weic.info/ekonom
ichesk
...),
которая воз
делывается на территории 25,5 млн. га, в том числе


на почвах, за-
грязненных ТМ (Лебедев и др., 2015). П
о
этому весьма актуален поиск путей
снижения аккумуляции и токсического де
й
ствия ТМ в рас
тениях
озимой пше-
н
и
цы
.

Регуляторы роста (РР) позволяют повысит
ь устойчивость растений к н
е-
благоприятным условиям окружающей среды (Бессонова, 1992; Веселов,
Фахрисламов, 1999;
Bajguz
, 2000; Лукаткин, 2002;
Kaur
,
Bhardwaj
, 2003; Лука
т-
кин, Овчинникова, 2009; Кошкин, 2010; Шаповал и др., 2010; Шаповал и др.,
2015). Одна
ко работ по применению РР для снижения токсического де
й
ствия
ТМ на растения сра
в
нительно немного (Прусакова, Чижова 2005;
Janda


al
.,
2007; Башмаков, Лукаткин, 2009;
Bajguz
,
Hayat
, 2009;
Barbafieri
,
Tassi
, 2011;

Elobeid
,
Polle
, 2012).
П
оказано
, что РР ра
зной химической прир
o
ды способств
о-
вали снижению аккумуляции
ТМ
и

их

негативных эффектов
в растениях

(
Vo
d-
nik

.
al
., 1999;
Bilkisu

.
al
., 2003;
Janeczko

.
al
., 2005
; Бондаренко, Зволин-
ский, 2016
; Грузнова и др., 2016
); однако имеются и противоположные
данные


что некоторые РР усиливали накопление тяжелых металлов в тканях растений
(
Gadallah
,
El
-
Enany
, 1999;
Drazic


al
., 2005, 2006). Такие противоречивые све-
дения о роли РР в аккумуляции ТМ и модификации их токсического действи
я

в
растениях требу
ю
т сра
внительного изучения э
ф
фектов различных РР в расте-
ниях,
подверженных действию
ТМ
в
разных ко
н
центрациях.

Цель и задачи исследования.

Цель работы:
изучить влияние экзогенных
регуляторов роста

различной
природы на аккумуляцию
тяжелых металлов

в проростках пш
еницы, физиол
о-
гические и биохимические реакции растений пшеницы на различные дозы т
я-
желых металлов.



4

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1.

Определить содержание ТМ в осевых органах растений пшеницы

при
выращивании на различных дозах тяжелы
х металлов
.

2.

Изучить влияние ТМ на физиол
o
гические и биохимические пр
o
це
c
сы в
растени
ях
.

3.

Проанализировать влияние предпосевной обработки регуляторами р
о-
ста на содержание ТМ, ростовые параметры и состояние клеточных
мембран растений пшеницы при действии ТМ.

4.

Изучить влияние экзогенных регуляторов роста на про
-

и антиокс
и-
дантную активность растений пшеницы на фоне различных концентр
а-
ций ТМ.

5.

Разработать критерии сравнительной оценки эффективности РР при
действии ТМ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1.
Ио
ны тяжелых металлов в высоких дозах (1 мМ) оказывают на мол
о-
дые растения пшеницы токсическое действие, в основе которого лежит возни
к-
новение окислительного стресса. Он проявляется повышением скорости ген
е-
рации О
2

, усилением пер
e
кисного окисления липидов
(ПОЛ), изменениями а
к-
тивности каталазы и аскорбат
-
пероксидазы, и сопровождается изменениями р
о-
ста и проницаемости клеточных мембран.

2. Предпосевная обработка регуляторами роста снижает содержание т
я-
желых металлов как в корнях, так и в надземной части рас
тений пшеницы, в
ы-
ращенных на растворах ТМ, и ослабляет тяжесть стрессорных воздействий,
главным образом через изменение антиоксидантного статуса клетки. Эффекты
регуляторов роста (особенно цитокининовой природы) варьируют на фоне ра
з-
личных металлов и их ко
нцентраций.

3. Сравнительная эффективность различных РР на растениях пшеницы,
подвергнутых действию ТМ, может быть определена на основе индекса эффе
к-
тивности, в основе которого лежит совокупность физиологических и биохим
и-
ческих ответных реакций растений. Н
аиболее действенными для растений
пшеницы оказались препараты Рибав
-
Экстра и Эпин
-
Экстра.

Научная новизна.
Проведено компл
e
ксное исследование действия ТМ и
РР различной природы на физиологические и биохимические процессы в ра
с-
тениях пшеницы. Показано, что
при действии ТМ на растения возникает оки
с-
лительный стресс, который характеризуется усилением генерации активных
форм кислорода (АФК) и ПОЛ, а также изменением антиоксидантной активн
о-
сти.
Выявлено,
что природный регулятор (Рибав
-
Экстра) и синтетические
РР

цитокининовой (цитодеф, тидиазурон) и брассиностероидной (Эпин
-
Экстра)
природы способствовали улучшению физиологических характеристик растений

5

пшеницы как в
нормальных

условиях, так и при действии ТМ. Впервые показ
а-
но дифференцированное влияние регуляторов

роста на про
-
/антиоксидантную
активность растений

пшеницы
: цитодеф и тидиазурон могут оказывать как с
и-
нергическое, так и антагонистическое
с ионами ТМ
действие, тогда как Эпин
-
Экстра и Рибав
-
Экстра
оказывали антагонистическое с ТМ
действие.


Научно
-
практ
ическая значимость работы.

Разработан методологич
е-
ский подход к оценке эффективности регуляторов роста на растения при де
й-
ствии стрессора (ТМ) по степени изменений физиологических и биохимических
параметров, характеризующих окислительный стресс.


Полученны
е результаты указывают на возможность использования экз
о-
генных РР (в первую очередь Эпин
-
Экстра и Рибав
-
Экстра) для снижения то
к-
сического действия ТМ при выращивании озимой пшеницы на почвах, загря
з-
ненных ТМ.

Полученные р
e
зультаты м
o
гут быть использов
a
ны
при разр
a
ботке
технол
o
гий повыш
e
ния стре
c
с
o
устойчивости и пр
o
дуктивности культурных
раст
e
ний, в ад
a
птивных системах раст
e
ниеводства; в учебном проц
e
ссе при
чтении лекций и проведении лабор
a
торных занятий по курсам ©Экологическая
физи
o
логия раст
e
нийª, ©Физи
o
логия растенийª, ©Регуляция р
o
ста и развития
растенийª, ©Раст
e
ние и стрес
c
ª и др.

Апробация работы
.

Результаты

диссертационной работы были пре
д-
ставлены и доложены на научных конференциях:

VI, VІІ Международн
ых
научно
-
практических

конференция
х

©Тяжелые ме
таллы и радионуклиды в
окружающей средеª (Семипалатинск, 2010; Семей, 2012), VII Международн
ой

научн
ой

конференци
и

©Регуляция роста, развития и продуктивности растенийª
(Минск, 2011),
©
Climate

change
:
Agro
-

and

forest

systems

sustainability
ª
(
Babtai
,
2011)
,
Symposium

on

Carotenoids

Towards

a

Brighter

Side

of

Life

(
Krakow
, 2011),
Международной

научн
ой

конференци
и

и школ
е

молодых ученых ©Физиология
растений


теоретическая основа инновационных агро
-

и фитобио
технологийª
(Калининград, 2014),
4

и
5

Всеросс
ийск
и
х

науч
но
-
практ
ическ
их

конф
еренция
х

©Управление качеством образования, продукции и окружающей средыª (
Бийск,
2
010
, 2011
),
Всероссийском

симпозиум
е

©
Растение и стресс
ª

(Plants under
Environmental Stress)

(Москва, 2010),
III

Всероссийском

с международным уч
а-
с
тием конгресс
е

студентов и аспирантов
-
биологов ©Симбиоз России 2010
ª
(Нижний Новгород, 2010), Третьем

международн
ом

симпозиум
е

©
Клеточная
сигнализация у растений
ª

(Казань, 2011),
VII

Съезд
е

общества физиологов
растений России ©Физиология растений и фундам
ентальная основа экологии и
инновационн
ых биотехнологийª и Международной

школ
е

©Инновации в би
о-
логии для развития биоиндустрии сельскохозяйственной продукцииª (Нижн
ий
Новгород, 2011), Всероссийском

симпозиум
е

©Экология мегаполисов: фунд
а-

6

ментальные основы и

инновационные технологииª и Школ
е

для молодых уч
е-
ных по экологической физиологии растений (Москва, 2011),
IV Съезде биоф
и-
зиков России
(Нижний Новгород, 2012), Всероссийско
й

(с международным
участием) научной конференции ©Биологические аспекты распростране
ния,
адаптации и устойчи
вости растенийª (Саранск, 2016),
XIV научн
ой

конфере
н-
ци
и

молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного
университета имени Н.

П. Огарева
(
Саранск, 2010
), Третьи
х

чтения
х

памяти
профессора О.А. Зауралова (Саранск
, 2011),
XXXIX
Огаревски
х чтениях (С
а-
ранск, 2011).

Публикации результатов исследования.
По теме диссертации опубл
и-
кована

2
1

печатн
ая

работ
а
, в числе которых
5

стат
ей

в рецензируемых журн
а-
лах, входящих в пер
е
чень ВАК РФ.

Структура и объем диссертации.

Диссе
ртация изложен
а

на
1
40

стран
и-
цах печатного текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов и
списка использованной литературы. Диссертационная работа включает

24

р
и-
сун
ка

и
24

таблиц
ы
. Список л
и
тературы содержит
26
9

источников
, из них
15
5

на иностр
анных языках
.


ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Рассмотрены физиолого
-
биохимические основы влияния ионов тяжелых
металлов на растения, механизмы адаптации и толерантности к действию тяж
е-
лых металлов. Обобщены данные о
биологически актив
ных веществах, прим
е-
няемых для повышения стрессоустойчивости растений.

Проанализированы св
е-
дения
о снижении токсического действия ТМ при обработке растений
регул
я-
торами роста
.


Глава 2. ОБЪЕКТЫ, ПОСТАНОВКА И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ


Объект исследования


семе
на и растения озимой пшеницы

(
Triticum

aestivum

L
.), сорт Мироновская 808.

Регуляторы роста:

Цитодеф



1
-
фенил
-
3
-
(1,2,4
-
триазол
-
4
-
ил)мочевина. Препарат разработан
во Всероссийском научно
-
исследовательском институте химических средств
з
a
щиты растений
и исп
ользуется в качестве д
e
фолианта (Вешкурова и др.,
2002). Было установлено, что цитодеф обладает выраженной цитокининовой
активностью (Зубкова, Шаповалов, 2003).

Тидиазурон

[
N
-
фенил

(1,3,5тиазол
-
5ил)мочевина] (ДРОПП)


препарат

7

фирмы ©
Shering
ª (Германия)
,

и
спользу
e
тся в качестве дефолианта (Дропп…,
1985), но в малых концентрациях обладает цитокинин
o
вой активностью
(
Murthy


al
., 1998).

Рибав
-
Экстра

(ЗАО ©Сельхозэкосервисª, Москва, Россия)


60% спирт
о-
вой эк
c
тракт продуктов мет
a
болизма микоризных грибов, вы
д
e
лен
ных

из ко
р-
ней ж
e
ньшеня
, который

содержит комплекс прир
o
дных аминокислот (0.00348
г/л) и фитогормонов.
Он

стимулирует развитие микоризы, усиливает рост и
развитие корневой системы, повышает устойчивость к неблагоприятным фа
к-
торам окружающей среды (Реко
мендации по применению…, 2007; Толмачева,
Михеева, 2008).

Эпин
-
Экстра



регулятор роста, содержащий 0,025 г/л 24
-
эпибрассинолида (НЭСТ
-
М, Москва, Россия). Относится к препаратам, стим
у-
лирующим

собственный иммунитет растений; он

обеспечивает повышение
усто
йчивости к заболеваниям практически у всех сельскохозяйственных кул
ь-
тур (Шаповал и др., 2014).

Постановка эксперимента
.
Семена
пшеницы
замачивали 8 ч в растворах
регуляторов роста (0,1 мкМ цитодеф, 10 нМ тидиазурон, 10
-
3
% Рибав
-
Экстра, 1
мкМ Эпин
-
Экстра),

контроль
такое же

время в дистиллированной воде.
И
с-
пользованные к
онцентрации регуляторов роста
подобраны

в
предварительных

экспериментах. Проращивание семян и выращивание растений проводили в
растильнях в
водной культуре
с
добавлением ионов
Cu
2+
,
Ni
2+
,
Pb
2+
,
Zn
2+

(
в виде
солей
CuSO
4
×5Н
2
О,

NiSO
4
×7Н
2
О
,
PbNO
3
,
ZnSO
4
×7Н
2
О)

в концентрациях 10
м
кМ (близкой к физиологической)

и 1 мМ

(повышенной)


в ф
акторостатиру
е-
мых условиях

(плотность потока фотонов около 200 мкМ/(м
2
∙с), фотопериод 14
ч, температура 21
-
23 °С)
.
Спустя 7 суток
выращивания

растений на растворах
ТМ определяли
сырую и сухую массу,
содержание ТМ

в
растениях
, измеряли
длину корней и
надземной части

молодых растений, в листьях определяли пр
о-
ницаемость мембран, скорост
ь

генераци
и супероксидного анион
-
рад
икала,
с
о-
стояние липидного
комплекса

мембран по интенсивност
и

перекисного окисл
е-
ния

липидов
,
активность антиоксидантных ферментов (каталазы и аскорбат
-
пероксидазы).

Методы исследования.


Сырую и сухую массу

и содержани
е

воды
определяли для корней и
надзем
ной части
пяти растений.
Бюксы

с
навесками п
омеща
ли

в сушильный
шкаф на 10



11 ч при температуре 95 °С, затем
до
сушива
ли

до постоянной
массы при температуре 100


105 °С.

Содержание воды

рассчитывали по разн
о-
сти сырой и сухой массы (Большой практикум…, 2
015)

С
одержани
е

ТМ в органах
р
астени
й

пшеницы
определяли после
выс
у-
ши
ва
ния

при

100 ± 5 °С до постоянной массы, озоления навесок и растворения


8

азотной кислотой.

К
онцентраци
ю

металлов в растворе
определяли
на атомно
-
абсорбционном спектрофотометре

Shimadzu

с
ерии АА


7000

(Япония)
.

К
о
н-
центраци
ю

элементов пересчитывали в мг/кг

сухой

массы
.

Проницаемость клеточных мембран

определяли по выходу электрол
и
тов

из высечек листьев в дистиллированную воду на кондуктометре ОК
-
102

Radelkis
ª Венгрия
) по методике (
Заурал
ов, Лукаткин, 1985; Гришенкова, Л
у-
каткин, 2005
)
. Устойчивость к стрессору оценивали по степени повреждения
кл
е
точных мембран после воздействия неблагоприятного фактора, рассчитывая
©коэффициент повреждаемостиª (КП): КП =

(
L
D



L
0
)

/ (100


L
0
)•100%, где
L
D



выход электролитов из ткани, подвергнутой стрессу, в процентах от полного
выхода электролитов;
L
0



в
ы
ход электролитов из ткани контрольных растений,
в процентах от полного выхода электролитов.

Интенсивность ПОЛ

в листьях растений оценивали по накоплени
ю пр
о-
дуктов реак
ции с тиобарбитуровой кислотой (
Лукаткин, Голованова, 1988
)
.

Скорость генерации супероксидного анион
-
радикала
определяли по оки
с-
лению адреналина в адренохром (
Purvis


al
., 1995
; Лукаткин, 2002а
)

с испол
ь-
зованием коэффициента молярной эк
с
тинкции (ε = 4020 M
-
1
.
см
-
1
).

Активность каталазы

(КФ 1.11.1
.6) определяли по (
Kumar,

Knowles,
1993)

в модификации
(
Лукаткин,

2002
b
)
по снижению концентрации Н
2
О
2

с и
с-
пользованием коэффициента молярной экстинкции ε = 39,4 мМ
-
1
см
-
1
.

Активность аскорбат
-
перо
ксидазы

(КФ 1.11.1.11) определяли по метод
и-
ке
(Nakano, Asada, 1981

в модификаци
и

Лукаткин, 2002
) по окислению аскорбата
в прису
т
ствии перекиси водорода.

Индекс

эффективности

(ИЭ)

РР
рассчитывали по формуле

ИЭ
=

|
P
1

˗
100|

±
|
P
2
˗100
|

±…±
|
Pn
˗100|
)/
n
,

Где Р
1
, Р
2

и т
.
д.


измеряемые параметры, % относительно необработанно-
го варианта

n



количество парам
етров, учитываемых при расчете И
Э
.

При этом значения ИЭ
:

0


препарат неэффективен;

0


20


очень низкая эффективность;

21


40


низкая эффективность;

41


60


средняя эффективность;

61


80


эффективность выше средней;

81


100


высокая эффективность;


100



очень высокая эффектив
н
ость
.

Повторности и статистическая обработка результатов.
Опыты пров
о-
дили не менее 3 раз, в каждом опыте было от 3 до 20 биол
огических повторн
о-
стей.
Статистическую обработку р
езультат
ов

проводили

по стандартным мет
о-

9

дикам (
Лакин, 1980
)

с использованием компьютерных программ
Statistica

и

M
i-
crosoft

Excell
. В таблицах и на графиках представлены средние ари
ф
метические
из всех повторн
остей опытов с их стандартными ошибками. Сравнение вариа
н-
тов проводили по
t
-
критерию Стьюдента при 5% уровне значимости
.



Глава 3.
Аккумуляция и д
ействие тяжелых металлов на физиолог
и-
ческие и биохимические параметры растений пшеницы


Аккумуляция тяжелых м
еталлов в органах растений пшеницы, выращ
и-
ваемых на растворах солей ТМ, важна для оценки их действия на физиологич
е-
ские и биохимические процессы
.

Содержание металлов определяли в осевых
органах пшеницы
спустя 7
сут
о
к
выращивания
.

В контроле содержание ТМ
б
ыло очень низким, очевидно указывая на исходное содержание

ТМ

в
семенах
.
При выращивании растений пшеницы на растворах, содержащих соли ТМ, с
о-
держание всех изученных ТМ многократно превышало

значения контрольных
растений

(таблица 1).


Таблица 1


Содержан
ие ионов ТМ в органах растений пшеницы, мг/
к
г сухой
массы

Концентрация
ионов ТМ

Cu
2+

Ni
2+

Pb
2+

Zn
2+

0 (контроль
)

11 ± 3

7 ± 1

10 ± 2

6 ± 1

15 ± 1

14 ± 1

13 ± 2

13 ± 0

10 мкМ

19 ± 2

281 ± 11

62 ± 1

28 ± 2

110 + 14

131 ± 14

159 ± 51

104 ± 17

1 мМ

90 ± 5

4
32 ± 2

142 ± 19

226 ± 19

365 ± 95

3997 ± 139

256 ± 77

1576 ± 205

Примечание: в числителе


содержание ТМ в
надземной части
, в знаменателе


в корнях.


Более высокие дозы ТМ в растворах результирова
ли

в более высокой а
к-
кумуляции металлов в органах пшеницы.

Самое малое

накопление металлов в
корнях пшеницы отмечено при 10 мкМ ионов
Ni
2+


4,7

раз

выше водного ко
н-
троля
), максимальное


при 1 мМ ионов
Pb
2+


285

раз). В надземной части
наименьшая аккумуляция ионов ТМ зафиксирована на фоне 10 мкМ ионов
Cu
2+



1,7 раза выше контроля), максимальная


на фоне ионов 1 мМ ионов
Pb
2+


24 раза). С увеличением молярной массы ТМ их аккумуляция в органах раст
е-
ний пшеницы обычно возрастала.
Поскольку
содержание ионов ТМ в надзе
м-
ной части в 1,3



24 раза ниже, чем в кор
нях
, э
то указывает на барьерную роль

10

корней пшеницы для ионов ТМ (особенно
в высоких концентрациях
). Известно,
что

в среднем надземные органы содержат в 10
-
15 раз (
Krupa
,
Baszynski
, 1995;
Kovacevic


al
., 1999),
и до
200 раз меньше тяжелых металлов (Шевяк
ова и др.,
2003), чем корни.

Рост


интегральный показатель состояния растения, который показывает
нарушени
я

физиологическ
их

процесс
ов

на уровне целого организма.

Токсич
е-
ское действие тяжелых металлов как широко распространенных токсикантов
часто

оценивают

по ингибированию роста
(
Willkins
, 1978;
Wong
,
Bradshaw
,
1982;
Breckle


al
.
, 1991; Иванов и др., 2003; Серегин, Иванов, 2001; Серегин,
Кожевникова, 2006; Серегин, Кожевникова, 2008).

Спустя 7 суток экспозиции
проростков

п
шеницы на растворах, содержащих

и
оны ТМ в концентраци
и 10
мкМ, длина осевых органов
мало отличалась от водного контроля или прев
ы-
шала его значения

(за исключением ионов
Ni
2+
)

(рис.

1)
.
При высокой конце
н-
трации (1 мМ) ионов ТМ наблюдали ингибирование удлинения корня и
надземной части пшени
цы (кроме ионов
Zn
2+
), наиболее значительное


при
действии никеля (
на 92
и
76

% к водному контролю для корня и надземной ч
а-
сти, соответственно).


















Рисунок

1



Длина осевых органов 7
-
дневных растений пшеницы,


выращ
енных

на раствор
ах, содер
жащих ионы ТМ



И
ндекс толерантности (ИТ) Уилкинса
, указывающий на относительную
металлоустойчивость у растений пшеницы составлял 108

138 %

на фоне 10

11

мкМ почти всех изучаемых ионов ТМ. Однако при действии 1 мМ ионов тяж
е-
лых металлов ИТ пшеницы был
равен

8



92 %. Это свидетельствует об усто
й-
чивости растений пшеницы к субоптимальным концентрациям и чувствител
ь-
ности к
повышенным

концентрациям изученных ТМ.

Изменения с
ыр
ой

и сух
ой

масс
ы осевых
органов

пшеницы при действии
ионов ТМ оказались неоднозначными.

На

фоне 10 мкМ
Ni
2+

и 1 мМ
Pb
2+

выя
в-
лена
н
ебольшая стимуляция сырой массы корня
; и
оны
Zn
2+
,
1 мМ
Ni
2+
и ос
о-
бенно
Cu
2+

снижали сырую массу

корня

(
на 16

48

%
).
В изменениях сухой ма
с-
сы осевых органов растений пшеницы, выращенных на раств
орах тяжелых м
е-
таллов,
сохранялись те же тенденции
, что и по сырой массе.
При этом накопл
е-
ние сухой
массы было более
стабильным

по сравнен
ию с сырой
массой.

Содержание воды в побегах пшеницы при действии ионов ТМ было ниже
водного контроля почти во всех вариантах эксперимент
а
, но в

корнях
остав
а-
лось
на уровне водного контроля.
Подобные эффекты

воздействия ТМ

на

с
о-
держание

воды в растениях
отмечали
сь и на других видах растений
(
Barcelo
,
Poschenrider
, 1990;
Wozny


al
., 1995;
Vassilev


al
., 1997).

Тяжелые металлы дифференци
рованно влияли на генерацию АФК

в клет-
ках листьев пшеницы
(рис.
2

А
)
.

С
нижение скорости генерации суперо
к
сидного
аниона отмечено на фоне ионов
Pb
2+

и 1 мМ ионов
Zn
2+
, повышение уровня су-
пероксида


при действии 1 мМ ионов
Cu
2+

и особенно ионов
Ni
2+
.

С
равне
ни
е

скорости генерации супероксидного анион
-
радикала
у разных видов

растений
при экспозиции на растворах, содержащих ионы ТМ
,

показал
о, что в листьях
пшеницы

она возрастала
минимально (
Башмаков и др., 2012);

в
озмо
ж
но, это
связано с
высоким
исходным соде
ржа
нием данной АФК в растениях
пшеницы
и значительно более низким


у огурца
и
кукурузы.



Повышенная генерация АФК приводит к усилению образования перек
и-
сей и последующего перекисного ок
ис
ления органических соединений (
Anjum


al
.
, 2015
).
Интенсивность ПОЛ
в листьях пшеницы
возрастала при длител
ь-
ном выращивании на растворах, содержащих ионы Cu
2+

и Ni
2+

(рис. 2 Б), но не
на растворах с ионами Pb
2+
и
Zn
2+
.

Можно видеть диспропорциональность в р
е-
акции клеток пшеницы на ТМ, выраженную по генерации О
2


и интенсив
ности
ПОЛ
. Очевидно, это указывает
на различия

временных

характеристик этих п
а-
раметров
(
Gajewska
,
Sklodowska
, 2007;
Lehotai


al
., 2011).

Антиоксидантная система растений,

противодействующая окислительн
о-
му стрессу, состоит из низко
молекулярных и ферментат
ивных компонентов.
Мы анализировали активность двух ключевых ферментов, участвующих в ут
и-
лизации Н
2
О
2

(Лукаткин, 2001б).
Активность
к
аталазы в листьях пшеницы во
з-
растала относительно контроля почти при всех концентрациях металлов, ма
к-
симально


на фоне ион
ов меди

(табл.

2).
Однако,
в отличие от каталазы,
акти
в-

12

ность аскорбат
-
пероксидазы
при всех
исследованных

концентрациях ТМ нах
о-
дилась на уровне водного контроля, либо
была
ниже его.


































Ри
с
унок
2



Вл
ияние ТМ на прооксидантные

проявления у

растений пшеницы
:


А



с
корость генерации супероксидного анион
-
радикала
, мкМ/г
∙мин
;

Б



интенсивность ПОЛ, мкМ/г



13

Таблица
2



Влияние ионов ТМ на активность каталазы и аскорбат
-
пер
о
ксидазы в листьях пше
ницы, мкМ
/

г

мин

Примечание: *


различия с контролем достоверны при Р=0,05



Таким образом, наиболее общим проявлением
токсического действия в
ы-
соких концентра
ций
ТМ на раннем этапе онтогенеза можно считать замедление
роста

и накопления биомассы
. Физиологические конц
ентрации ТМ (10 мкМ), в
отличие от повышенных (1 мМ)
стимулирова
ли рост осевых органов растений
.
ТМ индуцируют окислительный стресс,
усиливают образ
ование АФК
,
сущ
е-
ственно влияют на процессы ПОЛ (
Babar


al
., 2006;
Ling


al
., 2006;

Башм
а-
ков, Лукаткин, 2009;
Posmyk

and

all
, 2005; Гао и др., 2010;
Sondiil
,
Bahar
, 2011;
Louro


al
., 2011).

Это приводит к повреждению мембран:
п
ри действии субл
е-
тальных

концентраций ТМ на раннем этапе онтогенеза пшеницы в ряде случаев
мы
наблюдали повышение проницаемости мембран, особенно значительное



при действии ионов свинца.

Особое место в защитных реакциях растений на действие тяже
лых мета
л-
лов принадлежит антиоксидантным ферментам, активность которых зна
-
чительно возрастает в этих условиях (
Prasad


al
., 1999; Шевякова и др., 2003;
Wu


al
., 2003; Балахнина и др., 2005; Холодова и др., 2005;
Devi
,
Prasad
, 2005).
Это приводит к нейтрализаци
и свободных радикалов и пероксидов, образу
ю-
щихся под влиянием тяжелых металлов и оказывающих повреждающее де
й-
ствие на

клетки (
Devi
,
Prasad
, 2005), что способствует повышению устойчи
-
вости.

В наших опытах выявлено существенное повышение активности катал
а-
зы
(но не АПО) в листьях пшеницы при действии ТМ; очевидно каталаза имеет
большое значение в противодействии стрессу ТМ на растения пшеницы.

То
к-
сическое действие ТМ возрастало с увеличением концентрации и в следующем
ряду
Zn
2+

˂

Pb
2+

˂

Cu
2+

˂

Ni
2+
.


Вариант опыта

Концентрация ТМ

Концентрация ТМ

10мкМ

1мМ

10мкМ

1мМ

Активность каталазы

Активность аскорбат
-
пероксидазы

Контроль

14,85±0,9

0,49 ± 0,07

Cu
2+

33,40±1,9
*

24,70±1,6
*

0,33 ± 0,10

0,30 ± 0,07

Ni
2+

15,27±0,7

27,48±1,9
*

0,51 ± 0,04

0,3
9 ± 0,06

Zn
2+

24,43±0,7
*

33,18±1,1
*

0,38 ± 0,04

0,45 ± 0,08

Pb
2+

32,19±0,8
*

24,38±1,1
*

0,45 ± 0,05

0,25 ± 0,06


14

Глава
4
Влияние регуляторов роста на физиологические и биохимические

параметры

растений пшеницы на фоне ионов тяжелых металлов


В работе анализировали влияние

предпосевной обработки

регулятор
ами

роста различных классов



цитокинин
ов (цитодеф, тидиазурон), брассино
ст
е-
роидов (Эпин
-
Экстра), природного

комплекс
а

БАВ

(Рибав
-
Экстра)



на раст
е-
ния

пшеницы в норме и при действии двух концентраций ТМ.

При обработке РР аккумуляция ТМ в осевых органах пшеницы измен
я-
лась относительно
содержания ТМ
, показанного в главе 3 (табл.

3). Предобр
а-
ботка цитодеф
ом в большинстве вариантов снизи
ла содержание ионов ТМ в
корнях относительно необработанных растений, н
о усили
ла аккумуляцию
ионов ТМ

в надземной части растений пшеницы, кроме субоптимальной ко
н-
центрации ионов
Pb
2+

и
Zn
2+
.


Таблиц
а 3



Влияние регуляторов роста на содержание ионов ТМ в
органах

пшеницы, % к необработанным
РР
растения
м

Регуляторы
роста

Cu
2+

Ni
2+

Pb
2+

Zn
2+

10 мкМ

1мМ

10 мкМ

1мМ

10 мкМ

1мМ

10 мкМ

1мМ

Цитодеф

128

14

93

12

133

104

175

26

78

95

104

96

32

81

218

167

Т
идиазурон

63

10

29

10

149

124

181

52

257

88

157

39

25

72

97

141

Рибав
-
Экстра

84

13

87

13

59

151

39

86

72

91

81

68

52

298

84

91

Эпин
-
Экстра

188

5

68

15

88

60

48

108

67

136

65

90

73

88

76

74

Примечание: над чертой


содержание ионов ТМ в
надземной части
,

под че
р-
той


в
корнях


Тидиазурон существенно
понизил

аккумуляцию ТМ в корнях (за исключением
10 мкМ
Ni
2+

и 1 мМ
Zn
2+
), наиболее эффективно


Cu
2+
, о
днако
в надземной ч
а-
сти пшеницы этот РР усиливал
аккумуляци
ю

Ni
2+
и
Pb
2+
. Наиболее эффективно
препарат дей
ствовал на фоне ионов
Cu
2+
.

Рибав
-
Экстра снизи
л уровень мета
л-
лов в корнях пшеницы на фоне всех ионов ТМ (за исключением 10 мкМ ионов
Ni
2+

и

Zn
2+
), а также в надземной части (в отличие от препаратов

цитокининов
о-
го типа действия).
Эпин
-
Экстра

в большинстве в
ариантов

уменьшил

аккумул
я-
цию ТМ в
корн
ях пшеницы
относительно необработанных растений (за искл
ю-
чением ионов
Pb
2+
и 1 мМ ионов
Ni
2+
),

н
аиболее эффективно


содержание м
е-

15

ди
, а также
снизил

содержание ионов ТМ в надземной части пшеницы
(кроме
10 мкМ
Cu
2+
).

Р
егуляторы роста стимулировали рост корней (в 1,5


2,4 раза) и надзе
м-
ной части (на 15


39 %)
как в норме, так и

при действии ТМ (за исключением
в
ысокой дозы ионов меди) (рис.

3). Обработка регуляторами роста в ряде сл
у-
чаев способствовала повышению индекса

толерантности растений пшеницы.
































Рисунок

3



Влияние регуляторов роста на длину
осевых органов




корня, Б


надземной части)

растений пшеницы
на фоне ионов ТМ,

%
к

необработанны
м

растениям


16

При

определении влияния РР и ТМ на проявления окислительного стре
с-
са показано, что препараты цитокининового типа действия в большинстве в
а-
риантов с ТМ индуцировали резкое усиление генерации супероксидного анион
-
радикала относительно необработанных растений (р
ис. 4 А), тогда как Рибав
-
Экстра и Эпин
-
Экстра снижали генерацию супероксида. Наиболее эффекти
в-
ным Рибав
-
Экстра был на фоне ионов
Cu
2+
, Эпин
-
Экстра



на фоне ионов Ni
2+
.































Р
ис
унок

4



Влияние регулят
оров роста на скорость генерации супероксидного ан
и-
он
-
радикала

(А) и интенсивность ПОЛ (Б)

в листьях растений пшеницы,

% относительно необработанных растений


17

Увеличение интенсивности

ПОЛ трактуется
как индекс повреждения при
стрессовых воздействиях на раст
ения. Рассмотренные в работе РР не усиливали
интенсивность ПОЛ в норме (рис. 4 Б), но существенно изменяли ее при де
й-
ствии ТМ. Цитодеф оказал синергическое действие на фоне ионов никеля и м
е-
ди,
повысив

уровень МДА в листьях пшеницы, и антагонистическое дей
ствие
на фоне ионов свинца и цинка,
снизив

интенсивность ПОЛ. Тидиазурон нео
д-
нозначно повлиял на интенсивность ПОЛ в листьях пшеницы на фоне ионов
ТМ, снизив содержание МДА при действии 10 мкМ меди и 1 мМ ионов никеля,
но усиливая ПОЛ при 10 мкМ
Ni
2+

и
Zn
2
+
. Обработка семян пшеницы РР Рибав
-
Экстра и Эпин
-
Экстра в большинстве вариантов способствовала снижению и
н-
тенсивности ПОЛ в листьях растений. Максимальный эффект по снижению и
н-
тенсивности ПОЛ препараты Рибав
-
Экстра и Эпин
-
Экстра оказали на фоне
ионов Cu
2+

и
Ni
2+
.

Активность каталазы в большинстве вариантов ТМ снижалась относ
и-
тельно необработанных растений
при обработке цитодефом
(рис. 5).

Поскол
ь
ку
к
аталаза


индуцибельный фермент, активность которого возрастает при увели-
чении концентрации субстрата (Н
2
О
2
)
, то
увеличение

ее

активности при дей-
ствии ТМ свидетельствует о повышении содержания перекисей, а снижение


об их уменьшении
.



















Рис
унок

5



Влияние регуляторов роста на активность каталазы в листьях ра
с-
тений пше
ницы, % относительно необработанных растений


18

Т
идиазурон достоверно повышал активность
каталазы

на фоне ионов ТМ почти
во всех вариантах.
Увеличение
активности антиоксидантного фермента может
быть защитной реакцией растений на окислительный стресс, индуциро
ванный
ионами ТМ.

Рибав
-
Экстра
понизил

активность каталазы относительно необр
а-
ботанных растений на фоне ионов никеля, 10 мкМ ионов цинка и 1 мМ ионов
свинца.
Уровень активности каталазы при обработке Эпин
-
Экстра был на 57 %
ниже водного контроля

в норме и

существенно
снижен

во всех вариантах
ТМ
(
за исключением 10 мкМ ионов Ni
2+
).


Судя по активности каталазы
,

цитодеф, Рибав
-
Экстра и Эпин
-
Экстра

(но
не тидазурон)

в ряде вариантов уменьшали содержание
АФК
, а тидиазурон
усиливал антиоксидантную защиту.

Аскорб
ат
-
пероксидаза


антиоксидантный фермент, утилизирующий
Н
2
О
2
,

главным образом в хлоропластах и цитозоле
.
При обработке сем
я
н пше-
н
и
цы РР активность АПО изменялась.
В вариантах цитодеф+ТМ высокое зна-
ч
е
ние активности АПО наблюдали на фоне ионов
Zn
2+

1,5


5 раз выше ко
н-
троля), а низк
ую

активность фермента


на фоне

ионов
Cu
2+

и
1 мМ

Ni
2+
.
Акти
в-
ность АПО при обработке Рибав
-
Экстра снижалась в следующих вариантах
эксперимента: 1мМ ионов Cu
2+
, ионы цинка и свинца.

Таким образом, регуляторы роста влияли на ант
иоксидантную фермент
а-
тивную защиту в листьях пшеницы раз
лич
ным образом. Если цитодеф и тиди
а-
зурон

повышали активность ферментов
, то Рибав
-
Экстра и Эпин
-
Экстра сн
и-
жали активность. Очевидно, это отражает различные метаболические пути, по
которым регуляторы р
оста влияют на генерацию АФК, развитие перекисных
процессов и последующей активации антиоксидантных механизмов.


Глава
5 Сравнительная характеристика эффективности регуляторов
роста для растений пшеницы при действии тяжелых металлов


Анализ

данны
х

по влия
нию
РР
на физиологические и биохимические п
а-
раметры рас
тений пшеницы на фоне ионов ТМ показал
противоречивые, а н
е-
редко и

разнонаправленные эффекты. Н
апример, РР различной природы
в о
д-
них случаях снижали
генерацию АФК

и окислительный стресс
, повышая а
к-
тивн
ость ключевых

антиоксидантных

ферментов, в других случаях

при де
й-
ствии
РР происход
ила

ускоренная репарация окислительных повреждений, а в
-
третьих


при
действии
РР
не выявлено положительных изменений в растениях

пшеницы, подвергнутых стрессу ТМ
.

Поскольк
у стандартная методика оценки эффективности РР

отсутствует
,
мы разработали

ее на основе

индекс
а

эффективности (
ИЭ
) РР. Данный коэфф
и-
циент ра
ссчитывали, исходя из разницы относительных
процент
ов

варианта с

19

обработкой
РР
и варианта без РР. В случае, если вли
яние препарата
на физи
о-
логические и биохимические показатели было положительным, то
данную ра
з-
ницу
брали со з
наком ©+ª, если отрицательным


со знаком ©

ª.

Все регуляторы роста
были
эффективн
ы в нормальных условиях (табл.

5
),
при этом более высокая эффекти
вность отмечена для Рибав
-
Экстра и Эпин
-
Экстра.



Таблица
5



Индекс

эффективности регуляторов роста для растений пшеницы
при действии ионов тяжелых металлов

Регул
я-
тор роста

Вода

Cu
2+

Ni
2+

Pb
2+

Zn
2+

10мкМ

1мМ

10мкМ

1мМ

10мк
М

1мМ

10мкМ

1мМ

Цитодеф

7

-
1
9

2

-
9

27

24

74

41

-
11

Тиди
а-
зурон

8

-
12

-
32

-
58

-
18

-
78

-
15

26

-
32

Рибав
-
Экстра

56

45

40

42

157

30

53

12

39

Эпин
-
Экстра

48

47

45

50

62

36

44

44

53

Примечание:
0


препарат неэффективен; 0


20


очень низкая эффекти
в-
ность; 21


40


низкая эффективно
сть; 41


60


средняя эффективность; 61


80


э
ф-
фективность выше средней; 81


100


высокая эффективность; >100


очень высокая
эффективность.


При оценке действия РР на фоне различных концентраций ТМ можно о
т-
метить, что цитодеф неэффективен на фоне суб
оптимальной концентрации
ионов
Cu
2+

и
Ni
2+
, а также сублетальной концентрации ионов
Zn
2+
. Наиболее
высокая эффективность препарата выявлена при действии 1 мМ
Pb
2+
.

Тидиаз
у-
рон был эффективен только при действии субоптимальной концентрации ионов
Zn
2+

(средни
й ИЭ
). Несмотря на положительное влияние на отдельные пар
а-
метры, в целом препарат оказался неэффективен для растений пшеницы при
действии ионов ТМ.

В отличие от препаратов цитокининового типа действия
,

Рибав
-
Экстра был эффективен во всех вариантах эксперим
ента, в большинстве
случаев он
проявил среднюю эффективность, и

на фоне 1 мМ ионов
Ni
2+


максимальную эффективность.

Эпин
-
Экстра также оказал положительное де
й-
ствие на растения пшеницы на фоне всех изученных ТМ.
Этот р
егулятор роста
обладал средней эффекти
вностью при действии всех ТМ.

По степени эффективности для растений пшеницы на фоне ионов
ТМ

р
е-
гуляторы роста расположены

в следующем ряду
:

тидиазурон < цитодеф < Р
и-
бав
-
Экстра < Эпин
-
Экстра
.


20

Заключение

Несмотря на длительную историю изучения эффектов ТМ на

растения
,
особенно вопросов

аккумуляции и локализации ТМ в
органах растений, их вл
и-
яния

на физиологические и биохимические параметры растений, механиз
мов
металлоустойчивости растений,
все еще сохраняются невыясненны
ми

аспекты
действия ТМ, что и обусловило

проведение данного исследования.

Полученные данные показывают, что ионы ТМ индуцируют в клетках
растений окислительный стресс, который является одним из компонентов (во
з-
можно, наиболее важным) сложного механизма неблагоприятного воздействия
ТМ на растен
ия. Усиленное образование АФК, с одной стороны, приводит к
окислительному стрессу, негативно влияя на все физиологические процессы в
растении; с другой стороны, АФК являются сигнальными молекулами, которые
принимают участие в запуске адаптационных механизм
ов (Титов и др., 2014).
Окислительный стресс, который возникает в растениях при действии ТМ, тесно
связан с механизмами повреждения мембран; в частности, ПОЛ изменяет
транспортные характеристики клеточных мембран растений, подв
ергнутых
действию ионов ТМ, и

способствует деструкции клеточных органелл.

Неослабевающий интерес к проблеме устойчивости растений к ТМ связан
также

с практической значимостью таких исследований, поскольку зачастую
выращивание культурных растений проводится на загрязненных ТМ террит
о-
ри
ях (Лебедев, 2015). Это ставит задачу поиска эффективных путей снижения
аккумуляции и токсического действия ТМ в растениях. Одним из таких подх
о-
дов является применение регуляторов роста различной природы. Изучение м
е-
ханизмов действия РР на степе
нь токсичн
ости ТМ для растений
позволит рег
у-
лировать поступление необходимых и токсичных элементов в органы растений,
что обеспечит получение качественной сельскохозяйственной продукции, отв
е-
чающей высоким экологическим стандартам (Титов и др., 2014). В настоящее
вр
емя уделяется большое внимание разработке и применению РР нового пок
о-
ления, которые обладают широким спектром физи
o
логической активности.

В работе продемонстрировано, что предобработка семян пшеницы экз
о-
генными РР изменяла реакцию растений на действие ТМ.

Выявлено ослабление
аккумуляции всех изученных ТМ в растениях, пред
обработанных РР (особенно
в вариантах с Эпин
-
Экстра и Рибав
-
Экстра). Это способствовало снижению
токсических проявле
ний ионов ТМ в растениях, в том числе



уменьшению
скорости генерации О
2

, интенсивности ПОЛ, роста.

При этом влияние изучен-
ных рег
у
ляторов роста на растения пшеницы было неоднозначным и зависело
от ис
хо
д
ного окислительного статуса
вследствие обработки семян РР. Обнару-
жено ра
з
личное воздействие РР, принадлежащих к разным класс
ам, на сниже-
ние степ
е
ни токсичности ТМ для растений пшеницы: если Рибав
-
Экстра и

21

Эпин
-
Экстра ослабляли степень окислительного стресса при действии ТМ, то
препараты ц
и
токининового типа действия иногда оказывали синергическое
действие с ТМ.

Полученные в раб
оте результаты по действию различных РР на физиол
о-
гические и биохимические параметры растений пшеницы позволили выраб
о-
тать критерий оценки сравнительной эффективности провер
енных РР


индекса
эффективности
(
ИЭ). Расчет ИЭ подтвердил высокую эффективность Р
ибав
-
Экстра и Эпин
-
Экстра для молодых растений пшеницы, подвергнутых де
й-
ствию ТМ, и низкую эффективность (или
ее
отсутствие) цитодефа и тидиазур
о-
на. Разработанный кр
итерий может быть использован также
при оценке вли
я-
ния различных РР при других стрессорных
воздействиях на растения.


Выводы

1. Аккумуляция ТМ в органах пшеницы возрастала с увеличением дозы ТМ
в среде; степень усиления аккумуляции в растениях обычно коррелировала с
увеличением их молярной массы. При этом содержание ионов ТМ в надзе
м
ной
части б
ыло в 1,3


24 раза ниже, чем в корнях. Это указывает на барьерную
роль корней пшеницы для ионов ТМ (особенно
Cu
2+
).

2. Ионы тяжелых металлов в высоких дозах (1 мМ) оказали на молодые рас-
тения пшеницы токсическое действие, выражающееся в угнетении ростовы
х
процессов, повышении проницаемости мембран, скорости генерации суперо
к-
сидного анион
-
радикала, интенсивности ПОЛ и активности каталазы и аско
р-
бат
-
пероксидазы, которое возрастало с увеличением концентрации ТМ и в ряду
Zn
2+
˂
Pb
2+
˂
Cu
2+
˂
Ni
2+
. Малые дозы ТМ (
10 мкМ) зачастую оказывали полож
и-
тельное действие на растения.

3
.

Синтетические регуляторы роста цитокининовой природы (цитодеф, ти-
диазурон), а также брассиностероид (Эпин
-
Экстра) и природный регулятор
(Рибав
-
Экстра) способствовали улучшению состояния раст
ений пшеницы как в
водном контроле, так и при стрессорном действии тяжелых металлов. Возмо
ж-
но, это обусловлено тем, что РР снижали содержание ТМ в осевых органах ра
с-
тений пшеницы в большинстве вариантов эксперимента. Наиболее эффективно
снижали концентрац
ию ТМ Рибав
-
Экстра (особенно
Cu
2+
) и Эпин
-
Экстра (ма
к-
симально


ионов меди в корнях).

4
.

Предпосевная обработка регуляторами роста Рибав
-
Экстра и Эпин
-
Экстра приводила к ослаблению тяжести окислительного стресса в растениях
пшеницы при действии тяжелых мет
аллов, что выявлено по интенсивности г
е-
нерации супероксидного анион
-
радикала и снижению интенсивности переки
с-
ного окисления липидов в листьях пшеницы. Препараты цитокининового типа
действия (тидиазурон и цитодеф) в некоторых вариантах проявили синергич
е-

22

ско
е действие с тяжелыми металлами, индуцируя повышение скорости генер
а-
ции супероксидного анион
-
радикала. Обычно усиленную генерацию О
2
‾ в л
и-
стьях предобработанных РР растений пшеницы регистрировали лишь при п
о-
вышенном содержании ТМ в надземной части.

5
.

Разр
аботан интегральный показатель действенности РР (индекс эффе
к-
тивности) для растений пшеницы на фоне ионов ТМ, который позволил ранж
и-
ровать изученные РР в следующем порядке: тидиазурон < цитодеф < Рибав
-
Экстра < Эпин
-
Экстра.


СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫ
Х РАБОТ ПО
ТЕМЕ ДИССЕРТ
А
ЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1.

Сазанова (Грузнова),

К.А. Влияние цитодефа на окислительный статус проростков пше-
ницы, подвергнутых действию тяжелых металлов / К.А.

Сазанова (Грузнова),

Д.И. Башмаков,
А.С. Лукаткин // Вестник Н
ижегородского университета им. Н.И. Лобачевского.


2012.



2
(
1
)
.


С. 130
-
134.

2.

Башмаков, Д. И. Влияние синтетического регулятора роста цитодеф и тяжелых металлов
на окислительный статус растений огурца / Д. И. Башмаков, Н. А. Пыненкова, К. А.
Сазанова

(Грузнова)
, А. С. Лукаткин // Физиология растений.


2012.


Т. 59, № 1.


С. 67

73./
Bashmakov,
D. I. Effect of the Synthetic Growth Regulator Cytodef and Heavy Metals on Oxidative Status in Cu-
cumber Plants / D. I. Bashmakov, N. A. Pynenkova,
)
K. A.
Saz
anova (Gruznova)
, and A. S. Lukatkin //
Russian Journal of Plant Physiology.


2012.


V. 59, No. 1.


P. 59

64.

3.

Сазанова (Грузнова),

К.А. Генерация супероксидного анион
-
радикала в листьях растений
при хроническом действии тяжелых металлов / К.А.
Сазанова
(Грузнова),

Д.И. Башмаков, А.С.
Лукаткин // Труды КарНЦ РАН. Сер. Экспериментальная биология.


2012.


№ 2.


C. 119
-
124.

4.

Sazanova (Gruznova),
K.A. The effect of heavy metals and thidiazuron on winter wheat (
Triti-
cum aestivum

L.) seedlings / K.A.
Sazano
va (Gruznova),
D.I. Bashmakov, A. Brazaitytė, Č. Bobinas,
P. Duchovskis, A.S. Lukatkin // Zemdirbyste (=Agricultura).


2012.


V. 99, No. 3.


P. 273
-
278.

5.

Грузнова,

К.А Влияние тяжелых металлов и препарата рибав
-
экстра на окислительный
статус проростков п
шеницы / К.А.
Грузнова,

Д.И. Башмаков, А.С. Лукаткин // Агрох
имия.


2016.


№ 10.


С. 89
-
93.


Публикации в других изданиях

6.

Сазанова (Грузнова),

К.А. Влияние регуляторов роста и тяжелых металлов на перекисное
окисление липидов у культурных растений / К.А
.
Сазанова (Грузнова),

О.А. Пучкова, Н.А. Пы-
ненкова, Д.И. Башмаков, А.С. Лукаткин // Всероссийский симпозиум Растение и стресс (
Plants

under

Environmental

Stress
). (Москва, 9
-
12 ноября 2010 г.). Тезисы докл.


М., 2010.


С. 308
-
309.

7.

Сазанова (Грузнова),

К
.А. Физиолого
-
биохимические реакции растений
in

vivo

и
in

vitro
,
подвергнутых действию антропогенных стрессовых факторов /
К.А.
Сазанова (Грузнова),

И.В.
Егорова, И.Д. Михайлова, М.М. Русяева, Д.И. Башмаков, А.С. Лукаткин
// Управление качеством

23

образовани
я, продукции и окружающей среды: Матер. 4
-
й Всеросс. науч.
-
практ. конф. (г. Бийск,
11
-
13 ноября 2010 г.) / Под ред. А.Г. Овчаренко.


Бийск: Изд
-
во Алтайского государственного
технического университета, 2010.


С. 257
-
260.

8.

Сазанова (Грузнова),

К.А. Влияние

цитокининовых препаратов на ростовые параметры
растений пшеницы на фоне тяжелых металлов / К.А.
Сазанова (Грузнова),

Д.И. Башмаков // Ма-
териалы XIV научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского гос-
ударственного университета имени

Н.П. Огарева : в 2 ч. Ч.1.: Технические и естественные науки
/ Сост. О.И. Скотников, О.В. Бояркина ; отв. за вып. В.Д. Черкасов.


Саранск : Изд
-
во Мор-
дов.ун
-
та, 2010.


С. 161
-
162.

9.

Сазанова (Грузнова),

К.А. Влияние регуляторов роста на ростовые параметры

растений
пшеницы на фоне тяжелых металлов / К.А.
Сазанова (Грузнова),

Башмаков Д.И. // Сборник тези-
сов III Всероссийского с международным участием конгресса студентов и аспирантов
-
биологов
©Симбиоз России 2010ª.


Нижний Новгород, 2010.


С. 71.

10.

Sazanova
, K.A. Cytokinin
-
like growrh regulators effect on lipid peroxidation in wheat plants af-
fected by heavy metals / K.A. Sazanova, D.I. Bashmakov, A.S. Lukatkin // Climate change: Agro
-

and
forest systems sustainability: Abstracts of International Scientific C
onference (Babtai, June 21
-
22,
2011).


Kaunas disrrict, Lithuania, 2011.


P. 48.

11.

Сазанова (Грузнова,),

К.А. Влияние регулятора роста цитодеф на окислительный статус
растений пшеницы при действии тяжелых металлов / К.А.
Сазанова (Грузнова,),

Д.И. Башмаков
,
А.С Лукаткин. // Клеточная сигнализация у растений: Третий международный симпозиум
: тези-
сы докладов

(г. Казань, 28 июня


1 июля 2011 г.).


Казань.


С. 167

168.

12.

Сазанова (Грузновa
)
,

К.А.
Влияние цитодефа на токсичность тяжелых металлов для рас-
тений пше
ницы
/

К.А.
Сазанова (Грузнова)
, Д.И. Башмаков, А.С. Лукаткин
//
VII

съезд Общества
физиологов растений России ©Физиология растений


фундаментальная основа экологии и инно-
вационных биотехнологийª и Международная научная школа ©Инновации в биологии для ра
зви-
тия биоиндустрии сельскохозяйственной продукцииª. Материалы докладов (в двух частях).
Часть
II
. (
Н.

Новгород, 4
-
10 июля 2011 г
.).


Н.

Новгород, 2011.


С
.
603
-
6
04.

13.

Сазанова (Грузнова),

К.А. Влияние регулятора роста тидиазурона и ионов меди на пере-
кисн
ое окисление липидов в растениях пшеницы / К.А.
Сазанова

(
Грузнова
)
,

Д.И. Башмаков,
А.С. Лукаткин // Регуляция роста, развития и продуктивности растений: Материалы VII
-
й Меж-
дународной научной конференции (г. Минск, 26
-
28 октября 2011 г.).


Минск: Право и
экономи-
ка, 2011.


С. 186.

14.

Сазанова (Грузнова),

К.А. Влияние Рибав
-
Экстра и ионов свинца на проницаемость мем-
бран в растениях пшеницы и фасоли / К.А.
Сазанова

(
Грузнова
)
,

О.А. Овечкина, Д.И. Башмаков,
А.С. Лукаткин // Всеросс. симпозиум ©Экология мегаполи
сов: фундаментальные основы и инно-
вационные технологииª и Школа для молодых ученых по экологической физиологии растений.
Научная программа и материалы докладов (г. Москва, 21
-
25 ноября 2011 г.).


М.: Изд
-
во ©Лес-
ная странаª, 2011.


С. 132.


24

15.

Сазанова (Грузн
ова),

К.А. Влияние тяжелых металлов и тидиазурона на интенсивность
перекисного окисления липидов в растениях пшеницы / К.А.
Сазанова

(
Грузнова
)
,

Д.И. Башма-
ков, А.С. Лукаткин // Вестник Мордовского университета.


2011.


№ 4.


С. 212
-
214.

16.

Сазанова (Грузно
ва,)
,

К.А. Влияние цитодефа и тяжелых металлов на активность каталазы
в листьях пшеницы /
К.
А.
Сазанова

(
Грузнова
)
,

Д.И. Башмаков, А.С. Лукаткин // XX
XIX Огарев-
ские чтения: матер.

науч. конф.: в 3 ч. Ч. 2: Естественные науки / сост. Л.И. Ватанина; отв. за
вып. П.В. Сенин.


Саранск: Изд
-
в
о Мордов. ун
-
та, 2011.


С. 268


271.

17.

Сазанова (Грузнова)
,

К.А. Синтетические регуляторы роста влияют на интенсивность
свободнорадикального перекисного окисления липидов в листьях растений, подвергнутых дей-
ствию абиотически
х стрессоров / К.А.
Сазанова

(
Грузнова
)
,

Д.И. Башмаков, А.С. Лукаткин // IV
Съезд биофизиков России. Симпозиум III ©Физика


медицине и экологииª. Материа
лы докла-
дов (г.
Н.

Новгород, 20
-
26 августа 2012 г.).


Н.

Новгород, 2012.


С. 206.

18.

Сазанова (Грузн
ова),

К.А. Действие регуляторов роста цитодеф и Рибав
-
Экстра на окис-
лительный статус пшеницы на фоне тяжелых металлов / К.А.
Сазанова

(
Грузнова
)
,

О.А. Овечки-
на
,

Д.И. Башмаков, А.С. Лукаткин // Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде.
Материалы VІ
І Международной научно
-
практической конференции. Семипалатинский государ-
ственный педагогический институт, 4


8 октября 2012 года. Т. ІI.


Семей, 2012.


С. 648
-
652.

19.

Грузнова,

К.А. Влияние рибав
-
экстра на скорость генерации супероксидного аниона в ли-
стья
х пшеницы при действии тяжелых металлов / К.А.
Грузнова,

Д.И. Башмаков, А.С. Лукаткин
// Международная научная конференция и школа молодых ученых ©Физиология растений


тео-
ретическая основа инновационных агро
-

и фитобиотехнологийª (Россия, Калининград, 201
4):
материалы: в 2
-
х ч. / под ред. Е.С. Роньжиной.


Калининград: Аксиос, 2014.


Ч. II.


С. 143
-
145.

20.

Грузнова,

К.А. Влияние рибав
-
экстра на состояние клеточных мембран растений пшени-
цы на фоне ионов тяжелых металлов / К.А.
Грузнова,

Д.И. Башмаков, А.С.
Лукаткин // Биологи-
ческие аспекты распространения, адаптации и устойчивости растений: Материалы Всероссий-
ской (с международным участием) научной конференции (Саранск, 15

18 мая 2016 г.).


Са-
ранск: Изд
-
во Мордов. ун
-
та, 2016.


С. 101
-
102.

21.

Bashmakov, D. I.

Assessment of Divalent Metal
-
Toxicity and the Role of 24
-
Epibrassinolide in
Triticum Aestivum

Seedlings / D. I. Bashmakov, K. A.
Gruznova
, A. S. Lukatkin, N. A. Anjum, E. Pe-
reira// Aperito Journal of Advanced Plant Biology.


2016.


V. 2, Iss. 1.


doi:

http://dx.doi.org/10.14437/2381
-
4993
-
2
-
107
.


Список сокращений:

АПО



аскорбат
-
пероксидаза
,

АФК



активные формы кислорода

ИТ



индекс
толерантности

ИЭ



индекс эффективности

МДА



малоновый диальдегид

ПОЛ



перекисное окисление липидов

РР



регуляторы роста

ТМ



тяжелые металлы


Приложенные файлы

  • pdf 83723905
    Размер файла: 1 010 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий