ВЛИЯНИЕ ЦИНКА НА РОСТ И ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ОПТИМУМА И ГИПОТЕ

Наталья Мстиславовна Казнина, Юлия Валерьевна Батова, Галина Федоровна Лайдинен, Александр Федорович Титов, Natalia Kaznina, Yulia Batova, Galina Laidinen, Alexander Titov

Аннотация


В лабораторных условиях исследовали влияние цинка в высокой концентрации (1000 мкМ) на рост и состояние фотосинтетического аппарата растений озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) при оптимальной (22 °С) и пониженной (4 °С) температуре. Показано, что независимо от температуры цинк в изученной концентрации оказывает ярко выраженное негативное действие на растения, вызывая уменьшение содержания в листьях основных фотосинтетических пигментов (хлорофиллов и каротино- идов), снижение потенциальной квантовой эффективности фотосистемы II. Кроме того, при воздействии этого металла у проростков в опытных вариантах наблюдалось частичное закрывание устьиц и уменьшение площади устьичной щели. Указанные изменения, наряду с другими возможными изменениями и/или нарушениями физиологических процессов, приводили к снижению фотосинтетической активности и торможению роста растений. Однако при оптимальной температуре отрицательное воздействие цинка на проростки к концу опыта (3 сут) ослабевало. В частности, скорость фотосинтеза, а также накопление биомассы побегов достигали уровня, характерного для растений контрольного варианта. В условиях же гипотермии ингибирующий эффект, обусловленный одновременным действием этих двух стресс-факторов, кото- рый фиксировался по ряду изученных показателей роста (высота побега и надземная биомасса) и состояния фотосинтетического аппарата (содержание фотосинтетических пигментов, интенсивность фотосинтеза, оводненность тканей листа), напротив, усиливался. Обнаруженное в опыте в условиях действия оптимальной и низкой температуры примерно равное уменьшение значений максимального квантового выхода фотохимической активности ФС II (Fv /Fm) связано, очевидно, со слабой зависимостью реакций световой фазы фотосинтеза от температуры.


Ключевые слова


Triticum aestivum L., тяжелые металлы, низкая положительная температура, фотосинтез

Полный текст:

PDF

Литература


Гольцев В.Н.. Каладжи Х.М, Паунов М. и др. Использование переменной флуоресценции хлорофилла для оценки физиологического состояния фотосинтетического аппарата растений // Физиология растений. 2016. Т. 63, № 6. С. 881–907.

Жолкевич В.Н., Пильщикова Н.В. Методы изучения транспирации и состояния устьиц // Водный обмен растений. М.: Наука, 1989. С. 152–167.

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

Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 440 с.

Казнина Н.М. Физиолого-биохимические и молекулярно-генетические механизмы устойчивости растений семейства Poaceae к тяжелым металлам: автореф. дис. ... докт. биол. наук. С.-Пб., 2016. 48 с.

Казнина Н. М., Титов А. Ф., Лайдинен Г. Ф., Таланов А. В. Устойчивость щетинника зеленого к повышенным концентрациям цинка // Изв. РАН. Сер. биол. 2009. № 6. С. 677–684.

Казнина Н.М., Титов А.Ф., Лайдинен Г.Ф., Батова Ю.В. Влияние цинка на продуктивность ярового ячменя в вегетационном опыте // Агрохимия. 2010. № 8. С. 72–76.

Караваев В.А., Баулин А.М., Гордиенко Т.В. и др. Изменение фотосинтетического аппарата в листьях бобов в зависимости от содержания тяжелых металлов в среде выращивания // Физиология растений. 2001. Т. 48, №1. С. 47–54.

Магомедова М. Х.-М., Мамаев А. Т., Алиева М. Ю. Влияние условий минерального питания на флуоресценцию, фотосинтетическую активность и ростовые параметры растений // Юг России: эко-

логия, развитие. 2008. № 2. С. 52–56.

Серегин И. В., Кожевникова А. Д., Грачева В. В., Быстрова Е. И., Иванов В. Б. Распределение цинка по тканям корня проростков кукурузы и его действие на рост // Физиология растений. 2011. Т. 58, № 1. С. 85–94.

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

Шлык А. А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биологические методы в физиологии растений. М.: Наука, 1971. С. 154–170.

Barceló J., Vázquez M.D., Poschenrieder C. Structural and ultrastructural disorders in cadmium-treated bush bean plants (Phaseolus vulgaris L.) // New Phytol. 1988а. V. 108. P. 37–49.

Jain R., Strivastava S., Solomon S., Strivastava A. K., Chandra A. Impact of excess zinc on the growth parameters, cell division, nutrient accumulation, photosynthetic pigments and antioxidative stress of sugarcane (Saccharum spp.) // Acta Physiol. Plant. 2010.

Vol. 32. P. 979–986.

Khudsar T., Mahmooduzzafar, Iqbal M. et al. Zinc-induced changes in morpho-physiological and biochemical parameters in Artemisia annua // Biol. Plant. 2004. V. 48. P. 255–260.

Vassilev A., Nikolova A., Koleva L., Lidon F. Effects of excess Zn on growth and photosynthetic performance of young bean plants // J. Physiol. 2011. V. 3, No 6. P. 58–62.

References in English

Gol’tsev V. N., Kaladzhi X. M., Paunov M., Baba V., Khorachek T., Moiski Ya., Kotsel Kh., Allakhverdiev S. I. Ispol’zovanie peremennoi fluorestsentsii khlorofilla dlya otsenki fiziologicheskogo sostoyaniya fotosinteticheskogo apparata rastenii [The use of variable chlorophyll

fluorescence for assessing the state of photosynthetic apparatus of plants]. Fiziologiya rastenii [Russ. J. Plant Physiol.]. 2016. Vol. 63, no. 6. P. 881–907

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

Kabata-Pendias A., Pendias H. Mikroelementy v pochvakh i rasteniyakh [Microelements in soils and plants]. Moscow: Mir, 1989. 440 p.

Karavaev V. A., Baulin A. M., Gordienko T. V., Dovydkov S. A., Tikhonov A. N. Izmenenie fotosinteticheskogo apparata list’ev bobov v zavisimosti ot soderzhaniya tyazhelykh metallov v srede vyrashchivaniya [Changes in photosynthetic apparatus of bean leaves depending on heavy metals content in growth medium]. Fiziologiya rastenii [Russ. J. Plant Physiol.]. 2001. Vol. 48, no. 1. P. 47–54.

Kaznina N. M. Fiziologo-biokhimicheskie i molekulyarno-geneticheskie

mekhanizmy ustoichivosti rastenii semeistva Poaceae k tyazhelym metallam [Physiological, biochemical, and molecular-genetic mechanisms

of the Poaceae family tolerance to heavy metals]: DSc (Dr. of Biol.) thesis. St. Petersburg, 2016. 48 p.

Kaznina N. M., Titov A. F., Laidinen G. F., Batova Ya. V. Vliyanie tsinka na produktivnost’ yarovogo yachmenya v vegetatsionnom opyte [Effect of zinc on the yield of spring barley in a pot experiment]. Agrokhimiya [Agric. Сhem.]. 2010. No. 8. P. 72–76.

Kaznina N. M., Titov A. F., Laidinen G. F., Talanov A. V. Ustoichivost’ shchetinnika zelenogo k povyshennym kontsentratsiyam tsinka [Setaria viridis tolerance to high zinc concentrations]. Izv. RAN. Ser. Biol. [Biol.

Bull.]. 2009. No. 6. P. 677–684.

Magomedova M. Kh.-M., Mamaev A. T., Alieva M. Ya. Vliyanie uslovii mineral’nogo pitaniya na fluorestsentsiyu, fotosinteticheskuyu aktivnost’ i rostovye parametry rastenii [Impact of mineral nutrition on fluorescence, photosynthetic activity, and growth parameters of plants]. Yug Rossii: ecologiya, razvitie [The South of Russia: Ecology, Development]. 2008. No. 2. P. 52–56.

Seregin I. V., Kozhevnikova A. D., Gracheva V. V., Bystrova E. I., Ivanov V. B. Raspredelenie tsinka potkanyam kornya prorostkov kukuruzy i ego deistvie na rost [Zinc distribution in root tissues of maize seedlings

and its impact on growth]. Fiziologiya rastenii [Russ. J. Plant Physiol.]. 2011. Vol. 58, no. 1. P. 85–94.

Shlyk A. A. Opredelenie khlorofillov i karotinoidov v ekstraktakh zelenykh list’ev [Determination of chlorophylls and carotenoids in green leaves extracts]. Biologicheskie metody v fiziologii rastenii [Biol. Methods Plant

Physiol.]. Moscow: Nauka, 1971. P. 154–170.

Titov A. F., Talanova V. V., Kaznina N. M., Laidinen G. F. Ustoichivost’ rastenii k tyazhelym metallam [Plants tolerance to heavy metals]. Petrozavodsk: KarRC of RAS. 2007. 170 p.

Zholkevich V. N., Pil’shikova N. V. Metody izucheniya transpiratsii i sostoyaniya ust’its [Methods of studying transpiration and stomata]. Vodnyi obmen rastenii [Water Exch. Plants]. Moscow: Nauka, 1989. P. 152–167.

Barceló J., Vázquez M. D., Poschenrieder C. Structural and ultrastructural disorders in cadmium-treated bush bean plants (Phaseolus vulgaris L.). New Phytol. 1988. Vol. 108. P. 37–49.

Jain R., Strivastava S., Solomon S., Strivastava A. K., Chandra A. Impact of excess zinc on the growth parameters, cell division, nutrient accumulation, photosynthetic pigments and antioxidative stress of

sugarcane (Saccharum spp.). Acta Physiol. Plant. 2010. Vol. 32. P. 979–986.

Khudsar T., Mahmooduzzafar, Iqbal M., Sairam R. K. Zinc-induced changes in morpho-physiological and biochemical parameters in Artemisia annua. Biol. Plant. 2004. Vol. 48. P. 255–260.

Vassilev A., Nikolova A., Koleva L., Lidon F. Effects of excess Zn on growth and photosynthetic performance of young bean plants. J. Physiol. 2011. Vol. 3, no. 6. P. 58–62.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb676

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2016