ВЛИЯНИЕ ИОНОВ КАДМИЯ НА ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН КАРЕЛЬСКОЙ БЕРЕЗЫ И БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ

Лидия Васильевна Ветчинникова, Александр Федорович Титов, Lidia Vetchinnikova, Alexander Titov

Аннотация


Изучали влияние ионов кадмия (от 10–6 до 10–3 М) на прорастание семян и развитие проростков карельской березы B. pendula Roth var. carelica (Mercklin) Hämet-Ahti и березы повислой Betula pendula Roth (сем. Betulaceae) на начальных этапах онтогенеза. Показано, что даже в низких концентрациях кадмий снижает энергию прорастания, абсолютную всхожесть семян, размер гипокотиля и зародышевого корешка. Наиболее токсичной оказалась концентрация кадмия 10–3 М, причем степень подавления прорастания семян была меньше при его воздействии в течение 3-х сут, чем 7-и. При более продолжительном действии (15 сут) ионы кадмия полностью ингибировали развитие зародыша, а самая высокая концентрация (10–3 М) оказалась для семян критической. Выявлены определенные количественные различия в реакции растений карельской березы и березы повислой на действие ионов кадмия, которые очевидно отражают биологические особенности этих видов.

Ключевые слова


B. pendula Roth var. carelica (Mercklin) Hämet-Ahti; Betula pendula Roth; кадмий; семена; энергия прорастания; всхожесть; ростовые процессы

Полный текст:

PDF

Литература


Баранова Т. В. Цитогенетические изменения проростков березы повислой при загрязнении городской среды // Вестник ПГТУ. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2015. № 2 (26). С. 77–82.

Ветчинникова Л. В., Титов А. Ф. Карельская береза: разновидность или самостоятельный вид? // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 26–48. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2020.1.26

Вострикова Т. В. Цитоэкологическое изучение березы повислой (Betula pendula Roth) в условиях техногенной нагрузки // Вестник ВГУ, Серия: Химия. Биология. Фармация. 2009, № 2. С. 95–101.

Головко Т. К., Гармаш Е. В, Скугорева С. Г. Тяжелые металлы в окружающей среде и растительных организмах // Вестние ИБ. 2008. № 7. С. 2–7.

Григорьева И. Я. Изучение биоиндикационных свойств древесных растений на тяжёлые металлы // Инновационная наука. 2015. С. 26–28.

Ильин В. Б. Тяжелые металлы и неметаллы в системе почва – растение. Новосибирск: СО РАН, 2012. 220 с.

Кагарманов И. Р. Биологические особенности тополей в связи с лесовосстановлением в техногенных условиях Предуралья: Автореф. дисс. … канд. биол. наук. Уфа, 1995. 18 с.

Казнина Н. М., Титов А. Ф. Влияние кадмия на физиологические процессы и продуктивность растений семейства Poaceae // Успехи современной биологии. 2013. Т. 133. № 6. С. 588–603.

Казнина Н. М. Физиолого-биохимические и молекулярно-генетические механизмы устойчивости растений семейства Роасеае к тяжелым металлам: Автореф. дис. …докт. биол. наук. Санкт-Петербург, 2016. 38 с.

Калаев В. Н., Буторина А. К., Шелухина О. Ю. Оценка антропогенного загрязнения районов г. Старый Оскол по цитогенетическим показателям семенного потомства березы повислой // Экологическая генетика. 2006. Т. 4. № 2. С. 9–21.

Калинин М. И. Корневедение: Учеб. пособие. Киев: УМК ВО, 1989. 195 с.

Кузнецова Т. Ю., Ветчинникова Л. В., Титов А. Ф. Аккумуляция тяжелых металлов в различных органах и тканях березы в зависимости от условий произрастания // Труды КарНЦ РАН. No 3. Сер. Экологические исследования. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2015. C. 68–73.

Серегин И. В. Распределение тяжелых металлов в растениях и их действие на рост: Автореф. дис. … докт. биол. наук. М., 2009. 53 с.

Серегин И. В., Иванов В. Б. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения // Физиология растений. 2001. Т. 48. № 4. С. 606–630.

Ташекова А. Ж., Торопов А. С. Использование листьев растений как биогеохимических индикаторов состояния городской среды // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 5. 114–124.

Титов А. Ф., Казнина Н. М., Таланова В. В. Тяжелые металлы и растения // Петрозаводск: Карельский научный центр РАН. 2014. 194 с.

Титов А. Ф., Таланова В. В., Казнина Н. М., Лайдинен Г. Ф. Устойчивость растений к тяжелым металлам // Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. 170 с.

Холодова В. П., Волков К. С., Кузнецов В. В. Адаптация к высоким концентрациям солей меди и цинка растений хрустальной травки и возможность их применения в целях фитомедиации // Физиология растений. 2005. Т. 52. № 6. С. 848–858.

Atici Ö, Ağar G., Battal P. Changes in phytohormone contents in chickpea seeds germinating under lead or zinc stress // Biologia Plantarum. 2005. Vol. 49. N 2. P. 215–222.

Benavides M. P., Gallego S. M., Tomaro M. L. Cadmium toxicity in plants // Braz. J. Plant Physiol. 2005. Vol. 17. N 1. Р. 21–34. http://dx.doi.org/10.1590/S1677-04202005000100003

Cadmium Toxicity and Tolerance in Plants from Physiology to Remediation / Ed. Hasanuzzaman M., Narasimha M., Prasad M. N. V., Fujita M. 2019. Academic Press. 619 p.

Das P., Samantaray S., Rout G. R. Studies on Cadmium Toxicity in Plants: a Review // Environmental Pollution. 1997. Vol. 98. No. 1. P. 29–36. DOI: 10.1016/s0269-7491(97)00110-3

Dong J., Wu F., Zhang G. Effect of cadmium on growth and photosynthesis of tomato seedlings // J Zhejiang Univ SCI B. 2005. Vol. 6. N 10. P. 974–98. doi: 10.1631/jzus.2005.B0974

Hassan Z., Aarts M. G. Opportunities and feasibilities for biotechnological improvement of Zn, Cd or Ni tolerance and accumulation in plants // Environmental and Experimental Botany, 2011. Vol. 72. N 1. P. 53–63.

Kopponen P., Utriainen M., Lukkari K., Suntioinen S., Kärenlampi L., Kärenlampi S. Clonal differences in copper and zinc tolerance of birch in metal-supplemented soil // Environmental Pollution. 2001. Vol. 112. P. 89–97.

Rosselli W., Keller C., Boschi K. Phytoextraction capacity of trees growing on a metal contaminated soil // Plant and Soil. 2003. Vol. 256. Is. 2. P. 265–272.

Vassilev A. Physiological and agroecological aspects of cadmium interactions with barley plants: an overview // J. Central Eur. Аgric. 2002. Vol. 4. N 1. P. 65–74.

References in English

Baranova Т. V. Tsitogeneticheskie izmeneniya prorostkov berezy povisloi pri zagryaznenii gorodskoi sredy [Cytogenetic changes of Betula pendula sprouts hen environment pollution]. Vestnik PGTU. Ser.: Les. Ekol. Prirodopol’zovanie [Vestnik Volga St. Univ. Tech. Ser.: Forest. Ecol. Nat. Management]. 2015. No. 2(26). P. 77–82.

Golovko T. K., Garmash E. V., Skugoreva S. G. Tyazhelye metally v okruzhayushchei srede i rastitel’nykh organizmakh [Heavy metals in the environment and plants]. Vestnik IB Komi NTs UrO RAN [Vestnik Inst.

Biol., Komi SC UB RAS]. 2008. No. 7. P. 2–7.

Grigor’eva I. Ya. Izuchenie bioindikatsionnykh svoistv drevesnykh rastenii na tyazhelye metally [Study of bioindication properties of woody plants on heavy metals]. Innovatsionnaya nauka [Innovative Sci.]. 2015. Vol. 3,

no. 4. P. 26–29.

Il’in V. B. Tyazhelye metally i nemetally v sisteme pochva – rastenie [Heavy metals and nonmetals in the soil-plant system]. Novosibirsk: SO RAN, 2012. 220 p.

Kagarmanov I. R. Biologicheskie osobennosti topolei v svyazi s lesovosstanovleniem v tekhnogennykh usloviyakh Predural’ya [Biological features of the poplar in connection with reforestation in the man-induced

conditions of the Cis-Ural region]: PhD (Cand. of Biol.) thesis. Ufa, 1995. 18 p.

Kalaev V. N., Butorina A. K., Sheluhina O. Yu. Otsenka antropogennogo zagryazneniya raionov g. Staryi Oskol po tsitogeneticheskim pokazatelyam semennogo potomstva berezy povisloi [Assessment of anthropogenic pollution of the Stary Oskol districts by cytogenetic indicators of seed of the silver birch]. Ekol. genetika [Ecol. genetics]. 2006. Vol. 4, no. 2. P. 9–21.

Kalinin M. I. Kornevedenie: Ucheb. posobie [Study of roots: a study guide]. Kiev: UMK VO, 1989. 195 p.

Kaznina N. M. Fiziologo-biokhimicheskie i molekulyarno-geneticheskie mekhanizmy ustoichivosti rastenii semeistva Роасеае k tyazhelym metallam [Physiological-biochemical and molecular genetic mechanisms

of the Роасеае family resistance to heavy metals]: Summary DSc (Dr. of Biol.) thesis. St. Peterburg, 2016. 38 p.

Kaznina N. M., Titov A. F. Vliyanie kadmiya na fiziologicheskie protsessy i produktivnost’ rastenii semeistva Poaceae [The influence of cadmium on physiological processes and productivity of Poaceae plants]. Uspekhi

sovr. biol. [Advances in Modern Biol.]. 2013. Vol. 133, no. 6. P. 588–603.

Kholodova V. P., Volkov K. S., Kuznetsov V. V. Adaptatsiya k vysokim kontsentratsiyam solei medi i tsinka rastenii khrustal’noi travki i vozmozhnost’ ikh primeneniya v tselyakh fitomediatsii [Adaptation of the common ice plant to high copper and zinc concentrations and their potential using for phytoremediation]. Fiziol. rast. [Russ. J. Plant Physiol.]. 2005. Vol. 52, no. 6. P. 848–858.

Kuznetsova T. Yu., Vetchinnikova L. V., Titov A. F. Akkumulyatsiya tyazhelykh metallov v razlichnykh organakh i tkanyakh berezy v zavisimosti ot uslovii proizrastaniya [Heavy metals accumulation in various organs and tissues of birch trees depending on grow the conditions a comparative study of birches]. Trudy KarNTs RAN [Trans. of KarRC RAS]. 2015. No. 1. P. 68–73. doi: 10.17076/eco27

Seregin I. V., Ivanov V. B. Fiziologicheskie aspekty toksicheskogo deistviya kadmiya i svintsa na vysshie rasteniya [Physiological aspects of cadmium and lead toxic effects on higher plants]. Fiziol. rast. [Russ. J. Plant Physiol.]. 2001. Vol. 48, no. 4. P. 606–630.

Seregin I. V. Raspredelenie tyazhelykh metallov v rasteniyakh i ikh deistvie na rost [Heavy metals distribution in plants and their effect on growth]: Summary DSc (Dr. of Biol.) thesis. Moscow, 2009. 53 p.

Tashekova A. Z., Toropov A. S. Ispol’zovanie list’ev rastenii kak biogeokhimicheskikh indikatorov sostoyaniya gorodskoi sredy [Application of leaves as biogeoindicators of urban environment state]. Izv. Tomskogo

politekh. univ. Inzhiniring georesursov [Bull. Tomsk Polytechnic Univ. Geo Аssets Engineering]. 2017. Vol. 328, no. 5. P. 114–124.

Titov A. F., Kaznina N. M., Talanova V. V. Tyazhelye metally i rasteniya [Heavy metals and plants]. Petrozavodsk: KarRC RAS, 2014. 194 p.

Titov A. F., Talanova V. V., Kaznina N. M., Laidinen G. F. Ustoichivost’ rastenii k tyazhelym metallam[Resi stance of plants to heavy metals]. Petrozavodsk: KarRC RAS, 2007. 172 p.

Vetchinnikova L. V., Titov A. F. Karel’skaya bereza: raznovidnost’ ili samostoyatel’nyi vid? [Curly birch: a variety or a separate species?]. Izv. vuzov. Lesn. zhurn. [Forestry J.]. 2020. No. 1. P. 26–48. doi: 10.17238/

issn0536-1036.2020.1.26

Vostrikova T. V. Citoekologicheskoe izuchenie berezy povisloi (Betula pendula Roth) v usloviyakh tekhnogennoi nagruzki [Cytoecological study of the silver birch (Betula pendula Roth) under anthropogenic load]. Vestnik VGU, Seriya: Khimiya. Biol. Farmatsiya [Bull. Voronezh St. Univ.,

Ser. Chem. Biol. Pharmacy]. 2009. No. 2. P. 95–101.

Atici Ö., Ağar G., Battal P. Changes in phytohormone contents in chickpea seeds germinating under lead or zinc stress. Biol. Plant. 2005. Vol. 49, no. 2. P. 215–222.

Benavides M. P., Gallego S. M., Tomaro M. L. Cadmium toxicity in plants. Braz. J. Plant Physiol. 2005. Vol. 17, no. 1. Р. 21–34. doi: 10.1590/S1677-04202005000100003

Cadmium toxicity and tolerance in plants from physiology to remediation. Eds. M. Hasanuzzaman, M. Narasimha, M. N. V. Prasad, M. Fujita. Academic Press, 2019. 619 p.

Das P., Samantaray S., Rout G. R. Studies on cadmium toxicity in plants: a Review. Environ. Pollut. 1997. Vol. 98, no. 1. P. 29–36. doi: 10.1016/s0269-7491(97)00110-3

Dong J., Wu F., Zhang G. Effect of cadmium on growth and photosynthesis of tomato seedlings. J. Zhejiang Univ. Sci. B. 2005. Vol. 6, no. 10. P. 974–98. doi: 10.1631/jzus.2005. B0974

Hassan Z., Aarts M. G. Opportunities and feasibilities for biotechnological improvement of Zn, Cd or Ni tolerance and accumulation in plants. Environ. Exp. Bot. 2011. Vol. 72, no. 1. P. 53–63.

Kopponen P., Utriainen M., Lukkari K., Suntioinen S., Kärenlampi L., Kärenlampi S. Clonal differences in copper and zinc tolerance of birch in metal-supplemented soil. Environ. Pollut. 2001. Vol. 112. P. 89–97.

Rosselli W., Keller C., Boschi K. Phytoextraction capacity of trees growing on a metal contaminated soil. Plant and Soil. 2003. Vol. 256, iss. 2. P. 265–272.

Vassilev A. Physiological and agroecological aspects f cadmium interactions with barley plants: an overview. J. Central Eur. Аgric. 2002. Vol. 4, no. 1. P. 65–74.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb1195

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019