Изучение ингибирующего влияния солей тяжелых металлов на семена пшеницы

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИЗУЧЕНИЕ ИНГИБИРУЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА СЕМЕНА ПШЕНИЦЫ

Перекрестова Е.Н., Ефремов И.В., Кушнарева О.П., Колобова Е.А., Савченкова Е.Э., Кузьмин О.Н.

Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и воздействия на биологические объекты особое место занимают тяжелые металлы. Источником их являются минеральные удобрения, пестициды, известковые материалы, орошение сточными водами. Накапливаясь в почве в опасных концентрациях, они негативно влияют на жизнедеятельность почвенной биоты, загрязняют сельскохозяйственную продукцию. Поэтому важно выбрать правильный метод определения тяжелых металлов в почве, а также методику определения токсичности уровня тяжелых металлов в почве. Причем тяжелые металлы необходимо изучать во всей биологической цепи: почва - растение - животное - человек. Необходимо нормировать содержание тяжелых металлов в почве, так как почвы влияют на химический состав природных вод, воздуха, растения, на продукты природного происхождения, а следовательно и на здоровье человека. Степень загрязнения почв можно учитывать на основе учета ПДК химических веществ

Имеются в литературе сведения [2], показывающие различную реакцию разных культур и даже сортов на загрязнение почвы тяжелыми металлами, в том числе поступающими с осадками сточных вод. Так по степени устойчивости к токсичному действию тяжелых металлов растения можно расположить в порядке убывания: трава - злаковые - зерновые - картофельные - сахарная свекла [3]. При установлении фитотоксичности тяжелых металлов необходимо брать виды, наиболее чувствительные к загрязнению почв. Фитотоксичным считается содержание металлов в почве, которое снижает продуктивность растений на 10% по сравнению с чистым контролем.

В работах Пономаревой И.Н., (1978); Ильина В.Б.,(1997); Романкова Г.Г., Симциной С.Е.(2000) отмечено, что в ходе эволюции у растений вырабатываются механизмы, приводящие к адаптации, обусловленной изменением чувствительности к нарушению баланса химических элементов в окружающей среде. В работе Лекаявичуса Р.Б. (1983) указывается, что загрязнение окружающей среды тяжелых металлов может стать фактором, увеличивающим мутагенную нагрузку в популяциях растений, животных и человека, а также модификатором действия других мутагенных факторов.

Целью настоящей работы является изучение влияния солей тяжелых металлов различной концентрации на семена пшеницы, произрастающей в районах Оренбургской области, методом замедленной флуоресценции.

Актуальность выбранного направления исследований обусловлена следующими объективными обстоятельствами:

- отсутствием достаточных сведений об оценке влияния солей тяжелых металлов на семена сельскохозяйственных растений Южного Урала по параметрам замедленной флуоресценции;

- в условиях возрастающего антропогенного воздействия на агроэкосиситемы проблема получения продукции с минимальным содержанием солей тяжелых металлов остается актуальной задачей.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования служило зерно пшеницы, отобранное из различных районов Оренбургской области. Выбор сортов сельскохозяйственных растений проводился на основе анализа их распространенности, значимости, необходимости исследований влияния солей тяжелых металлов на зерна пшеницы. В экспериментах использовались семена сортов пшеницы: Оренбургской, Саратовской, Безенчукской, к которым добавлялись растворы сульфатов кобальта, меди, никеля, цинка в концентрациях от 0,25 до 4 ПДК этих металлов для воды природных водоемов. Для изучения токсического действия солей тяжелых металлов к определенному количеству семян (100 штук) приливали аликвоты растворов исследуемых металлов. Для регистрации замедленной флуоресценции использовали высокочувствительное устройство на основе электронных блоков системы «Вектор» (патент RU № 2220413, БИ № 36 от 24.12.2003) [1]. Данную смесь помещали в измерительную кювету из светопроводящего материала, расположенную в емкости для исследуемого объекта экспериментальной установки, облучали лампой и регистрировали количество импульсов. В контрольные пробы вносили равные объемы дистиллированной воды, дальнейшие действия выполнялись аналогично опытным пробам. Определение замедленной флуоресценции зерна каждого сорта пшеницы проводили в пяти повторных измерениях с целью получения более точных результатов. После окончания измерений строились кривые спада замедленной флуоресценции.

Результаты и обсуждение

В результате исследований были получены характерные кривые замедленной флуоресценции и определены амплитуды (G,D) быстрой и медленной экспонент замедленной флуоресценции, а также показатели экспонент (a,b),характеризующие скорость спада интенсивности замедленной флуоресценции для семян при действии растворов тяжелых металлов различных концентраций. В качестве примера полученные результаты представлены в таблице 1 для пшеницы «Саратовской 29» .

Таблица 1 - Сводные данные по характеристикам кривых замедленной флуоресценции

Сопоставляя характеристики кривых замедленной флуоресценции с контрольными данными, были получены соотношения, позволяющие оценить действие катионов тяжелых металлов кобальта, никеля, цинка, меди на семена пшеницы. Проведенные экспериментальные исследования показали нелинейный характер влияния солей тяжелых металлов на семена пшеницы. Действие низких концентраций (0.25ПДК) солей кобальта, цинка, никеля вызывает значительное уменьшение параметров G и D. При действии соли меди наблюдается увеличение данных параметров.

Резкое уменьшение параметров G и D по сравнению с контролем, а при действии растворов солей меди наблюдается их увеличение. Действие ионов кобальта для семян всех сортов пшеницы сопровождается резким уменьшением амплитуды быстрой компоненты G.Амплитуда медленной компоненты D при всех концентрациях ниже контроля. Амплитуда быстрой компоненты G при концентрациях (0.001-0.01г/л) значительно снижена, а при повышении концентрации наблюдается резкое повышение контрольного значения.

Все концентрации раствора сульфата цинка вызывают понижение амплитуд быстрой и медленной компонент. Повышение амплитуды быстрой компоненты G практически при всех концентрациях вызывают растворы сульфаты меди. Значения для компоненты D располагаются близко к контролю и больших изменений не обнаружено. В качестве критерия, оценивающего токсическое действие солей тяжелых металлов на семена сельскохозяйственных растений, было выбрано изменение быстрой компоненты G, как величины характеризующейся значительными изменениями параметров замедленной флуоресценции и эффективностью использования световой энергии.

Наиболее токсическое действие на все сорта пшеницы оказывают растворы соли меди. Металлы по токсическому действию на семена пшеницы располагаются в следующем порядке: медь >цинк > никель > кобальт.

Данный разработанный метод позволяет установить ингибирующее влияние тяжелых металлов на параметры замедленной флуоресценции семян и провести экспресс диагностику физиологического состояния семян при действии солей тяжелых металлов.

тяжелый металл семя флуоресценция

Список литературы

1. Ефремов И.В. Межуева Л.В., Быкова Л.А. Устройство для регистрации замедленной флуоресценции. Патент RU № 2220413, БИ № 36 от 27.12.2003.

2. Зырин Н.Г., Каплунова Е.В,, Сардюкова А.В. Нормирование содержания тяжелых металлов в системе почва-растение //Химия в с/х.1985, № 6, с. 45-48.

3. Могунова О.В., Горюнова Ю.А.: Влияние солей тяжелых металлов на прорастание семян // Сб. науч. тр. ЯГСХА.- 1 часть, Ярославль, 1998, 36-4.

Размещено на Allbest.ru