Библиотечный каталог авторефератов Украины

У рослин кукурудзи зі збільшенням часу стресового впливу нітрат нікелю порівняно із сульфатом спричиняв значно більший негативний ефект на показники, що характеризують ріст та розвиток кореневої системи, незалежно від концентрації. Так, при вирощуванні рослин на середовищі із низькою концентрацією азотнокислого нікелю зменшення їх значень знаходилось у межах 38-48%, тоді як за умов дії сульфату становило 25-36%.

Визначення видоспецифічності ступеня стійкості проростків до дії сполук кадмію та нікелю

Встановлено, що проростки гороху зазнають найбільшого пригнічення підвищеними концентраціями кадмію. Розраховані значення ІТ для гороху були найнижчими і становили в середньому 44 та 79% за високого і низького вмісту сполук кадмію у середовищі вирощування. В даних варіантах дослідів зафіксовано найбільші значення показників внутрішньотканинного забруднення (9,75 і 10,69 за високої концентрації токсиканту та 3,81 і 5,07 – за низької). Найбільша толерантність до токсичного впливу відмічена для рослин кукурудзи. Так, ІРІ становив 24 та 33% за умов використання високої концентрації токсиканту. Отримані дані узгоджуються зі значеннями показників внутрішньотканинного забруднення, концентрації антиоксидантів і активності глутатіонзалежних ферментів. Внесення в середовище вирощування солей нікелю призводило до неоднозначних змін значень розрахованих показників толерантності проростків, які залежали від аніону солі, концентрації токсиканта та виду рослин. Так, у варіантах дослідів із високим вмістом сполук нікелю найбільший ІРІ зафіксовано для сої (в середньому 56%), водночас проростки кукурудзи практично не зазнавали токсичного впливу (8-23%). Аналогічна тенденція простежується і для даних ІТ та КІ паростків, розраховані значення яких дозволяють встановити найвищий ступінь стійкості рослин кукурудзи до дії високої концентрації сполук нікелю в середньому 84% та 0,69 відповідно.

ВИСНОВКИ

1. Акумуляція іонів кадмію та нікелю кореневою системою гороху, сої і кукурудзи відбуваються з більшою інтенсивністю, ніж листками. Найменше поглинання як кадмію, так і нікелю встановлено для гороху.

2. Рівень накопичення важких металів проростками залежить від аніону. Сульфат кадмію та нікелю призводить до інтенсифікації процесів акумуляції металів порівняно із хлоридом та нітратом.

3. Акумуляція іонів кадмію вегетативними органами кукурудзи і сої індукує підвищення темпів накопичення відновленої форми глутатіону, у той час як у гороху підвищення його рівня відмічається переважно за високого рівня накопичення кадмію. Дія нікелю призводить до зменшення вмісту глутатіону у вегетативних органах проростків, що свідчить про інтенсивне його використання у процесах антиоксидантного захисту.

4. За дії кадмію та нікелю встановлено дві тенденції функціонування ферментативної системи циклу глутатіону. Підвищення активності глутатіонредуктази і глутатіонпероксидази у вегетативних органах, обумовлене посиленням процесів реутилізації глутатіону; уповільнення їх функціонування, свідчить про його достатній рівень для виконання антиоксидантних функцій.

5. За умов дії високої концентрації сполук кадмію та нікелю розвиток кореневої системи проростків пригнічується більшою мірою, ніж надземної частини. Найінформативнішими показниками стресового впливу є довжина головного кореня та кількість бокових коренів. Поряд з цим вплив низької концентрації нікелю, більшою мірою, ніж кадмію призводив до стимуляції росту листків у кукурудзи та головного кореня у гороху та сої.

6. Значення індексів ростового інгібування, толерантності та кореневого індексу свідчать, що найбільш стійкою культурою до дії кадмію та нікелю є кукурудза.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Гришко В.Н., Сыщиков Д.В. Оценка токсического эффекта различных солей Cd и Ni на биоморфометрические показатели сои // Вісник Дніпропетровського університету. Серія Біологія. Екологія. – 2001. – Вип. 9, Т. 1. – С. 101-105.
2. Гришко В.Н., Сыщиков Д.В. Метод определения восстановленной формы глутатиона в вегетативных органах растений // Укр. біохім. журн. – 2002. – Т. 74, № 4б. – С. 123-124.
3. Гришко В.Н., Сыщиков Д.В. Толерантность кукурузы к различным солям кадмия и никеля и содержание антиоксидантов // Доповіді НАН України. – 2002. - №. 11. – С. 170-175.
4. Сыщиков Д.В., Гришко В.Н. Содержание глутатиона у проростков кукурузы при действии кадмия и никеля // Вісник Дніпропетровського університету. Серія Біологія. Екологія. – 2002. – Вип. 10, Т. 2. – С. 8-13.
5. Гришко В.Н., Сыщиков Д.В. Изучение влияния солей тяжелых металлов на ростовые показатели проростков гороха // Питання біоіндикації та екології. – Запоріжжя, 2002. – Вип. 7, № 2-3. – С. 157-164.
6. Гришко В.Н., Сыщиков Д.В. К методике определения содержания тиоловых групп (восстановленной формы глутатиона) в растениях // Вісник Дніпропетровського університету. Серія Біологія. Екологія. – 2002. – Вип. 10, Т. 1. – С. 190-193.
7. Сищиков Д.В., Гришко В.М. Глутатіонзалежна антиоксидантна система проростків гороху та кукурудзи за дії сполук нікелю // Укр. біохім. журн. – 2003. – Т. 75, № 4. – С. 131-138.
8. Сыщиков Д.В. Изменение концентрации восстановленной формы глутатиона у проростков гороха при действии на них ионов Cd и Ni // Укр. біохім. журн. – 2002. – Т. 74, № 4б. – С. 140-141.
9. Сищиков Д.В. Визначення толерантності Glycine max (L.) Merr. до різних сполук нікелю // Матер. XI з’їзду Укр. бот. товариства (25-27 вересня 2001 р., Харків). – Харків. – 2001. – С. 359-360.
10. Syshchikov D.V. Content of the glutathione reduced form in maize shoots under conditions of heavy metals stress // Abst. Int. Symp. “Plant under environmental stress” (23-28 october 2001, Moscow). – Moscow. – 2001. – P. 284-285.
11. Сыщиков Д.В. Определение корневого индекса у проростков гороха при повышенных концентрациях кадмия и никеля // Тез. докл. міжнар. конф. “Проблеми сучасної екології” (24-26 червня 2002 р., Запоріжжя). – Запоріжжя. – 2002. – С. 32.
12. Сыщиков Д.В. Изменение индекса ростового ингибирования у некоторых сельськохозяйственных растений при действии соединений никеля // Матер. наук. конф. молодих вчених “Еколого-біологічні дослідження на природних та антропогенно-змінених територіях” (13-16 травня 2002 р., Кривий Ріг). – Кривий Ріг. – 2002. – С. 410-412.
13. Сыщиков Д.В. Изменение некоторых ростовых показателей у проростков сои под действием никеля // Тез. докл. межд. конф. “Актуальные вопросы экологической физиологии растений в XXI веке” (1-6 октября 2001 г., Сыктывкар). – Сыктывкар. – 2001. – С. 337-338.
14. Сыщиков Д.В. Определение степени устойчивости проростков гороха и кукурузы к действию соединений кадмия // Тез. докл. межд. науч. конф., посвященной 70-летию со дня основания ЦБС (30-31 мая 2002 г., Минск). – Минск. – 2002. – С. 272-274.
15. Сыщиков Д.В. Определение степени устойчивости проростков сои к солям Cd и Ni по показателю корневого индекса // Тез. докл. межд. науч. конф. “Экологическая ботаника: наука, образование, прикладные аспекты” (17-21 сентября 2002 г., Сыктывкар). – Сыктывкар. – 2002. – С. 224.
16. Сыщиков Д.В. Устойчивость некоторых сельскохозяйственных растений к действию различных соединений кадмия и никеля // Матер. I межд. конф. “Восстановление нарушенных природных экосистем” (24-27 сентября 2002г., Донецк). – Донецк. - 2002. – С. 390-393.
17. Сыщиков Д.В. Влияние никеля на изменение концентрации восстановленной формы глутатиона в вегетативных органах проростков гороха // Матер. IV межд. конф. “Промышленная ботаника: состояние и перспективы развития” (17-19 сентября 2003г., Донецк). – Донецк. – 2003. – С. 151-153.
18. Сыщиков Д.В. Использование морфометрических индексов для оценки устойчивости растений к действию кадмия // Матер. III межд. науч. конф. “Регуляция роста, развития и продуктивности растений” (2003 г., Минск). – Минск. – 2003. – С. 238-239.

Сищиков Д.В. Глутатіонзалежна антиоксидантна система і толерантність проростків кукурудзи, сої й гороху за дії кадмію та нікелю. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.12 – фізіологія рослин. – Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Київ, 2003.

Дисертація присвячена дослідженню функціонування антиоксидантної глутатіонзалежної ферментної системи та толерантності проростків кукурудзи, сої й гороху за умов дії сульфату і хлориду кадмію, сульфату і нітрату нікелю.

Показано, що процеси акумуляції кадмію і нікелю коренями відбуваються з більшою інтенсивністю, ніж листками. Дія сірчанокислих солей кадмію і нікелю в більшості випадків призводить до посилення акумуляції металів. Доведено, що акумуляція кадмію викликає збільшення темпів накопичення відновленої форми глутатіону, а нікелю – зменшення. Вперше встановлені дві тенденції функціонування глутатіонредуктази і глутатіонпероксидази за дії кадмію та нікелю, які обумовлені його вмістом і видоспецифічністю накопичення глутатіону. Розвиток кореневої системи проростків пригнічується більшою мірою, ніж надземної. Найменша толерантність до дії кадмію характерна для проростків гороху, а найбільша – для кукурудзи. Використання нікелю індукує неоднозначні зміни показників стійкості, які залежать від аніону солі, концентрації токсиканту і виду рослин.

Ключові слова: горох, соя, кукурудза, кадмій, нікель, глутатіон, глутатіонредуктаза, глутатіонпероксидаза, толерантність.

Сыщиков Д.В. Глутатионзависимая антиоксидантная система и толерантность проростков кукурузы, сои и гороха при действии кадмия и никеля. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.12 – физиология растений. – Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, Киев, 2003.

Диссертация посвящена исследованию функционирования антиоксидантной глутатионзависимой ферментативной системы проростков гороха, сои и кукурузы в условиях действия различных концентраций сульфата и хлорида кадмия и сульфата и нитрата никеля, а также изучению степени устойчивости проростков к негативному действию токсикантов.

Показано, что процессы аккумуляции ионов кадмия и никеля корневой системой растений происходят с большей интенсивностью, чем листьями. На начальном этапе стрессового влияния различных соединений кадмия уровень его накопления вегетативными органами проростков уменьшается в ряду: кукуруза > соя > горох. По уровню аккумуляции никеля листьями проростков виды располагаются в следующем порядке: соя > кукуруза > горох. Для сои и кукурузы установлена видоспецифичная зависимость повышенной аккумуляции кадмия при действии сульфата, по сравнению с хлоридом. В листьях проростков гороха и кукурузы больше никеля аккумулируется при выращивании на среде с сульфатом, по сравнению с нитратом.

Доказано, что аккумуляция ионов кадмия вегетативными органами кукурузы и сои приводит к повышению темпов накопления восстановленной формы глутатиона. В вегетативных органах гороха “запуск” механизмов его синтеза наблюдается преимущественно при высоком уровне накопления кадмия. Повышенное содержание ионов никеля в среде выращивания приводит к снижению концентрации антиоксиданта в вегетативных органах проростков.

Впервые установлены две тенденции функционирования глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы при действии высокой концентрации кадмия, обусловленные как его содержанием, так и видоспецифичностью накопления восстановленной формы глутатиона. Повышение активности ферментов наблюдается в листьях сои и корнях гороха. Снижение их активности отмечено в листьях гороха, кукурузы и в корневой системе сои и кукурузы. Под влиянием соединений никеля выявлена преимущественная тенденция повышения активности глутатионзависимых ферментов в вегетативных органах растений. Вместе с этим, не установлен эффект аниона солей кадмия и никеля на изменение активности глутатионредуктазы и глутатионпероксидазы.

При действии соединений кадмия и никеля развитие корневой системы проростков угнетается в большей мере, чем надземной части. Наиболее чувствительными показателями стрессового влияния являются длина главного корня и количество боковых корней. При оценке степени отрицательного эффекта высокой концентрации различных соединений кадмия установлено, что его сульфат осуществлял больший токсический эффект на проростки, чем хлорид. Видоспецифичность токсического влияния сульфата никеля в большей степени проявляется у гороха и сои, тогда как нитрата никеля – у кукурузы. Наряду с этим влияние низких концентраций никеля, в большей мере, чем кадмия, приводит к стимуляции роста стебля и главного корня у гороха, эпикотиля и главного корня у сои и листьев у кукурузы.

Показано, что повышение концентрации кадмия в среде выращивания приводит к наибольшему угнетению проростков гороха, для которых также выявлена наименьшая степень устойчивости по рассчитанным значениям индекса толерантности и корневого индекса. Для кукурузы по этим показателям отмечена наибольшая толерантность к токсическому действию. Использование соединений никеля приводит к неоднозначным изменениям значений рассчитанных показателей устойчивости, зависящих от аниона соли, концентрации токсиканта и вида растений.

Ключевые слова: горох, соя, кукуруза, кадмий, никель, глутатион, глутатионредуктаза, глутатионпероксидаза, толерантность.

Syshchikov D.V. Glutathione dependent antioxidative system and tolerance of maize, soya and pea shoots at action of cadmium and nickel. – Manuscript.

Thesis for a Ph.D. degree (biology) on speciality 03.00.12 – plant physiology. – Institute of Plant Physiology and Genetics, National Academy of Science of Ukraine, Kiev, 2003.

The dissertation is devoted to research of pea, soya and maize shoots tolerance and functioning of glutathione dependent antioxidative enzymatic system at action of cadmium sulfate and chloride, nickel sulfate and nitrate.

Is shown that the processes of cadmium and nickel accumulation by roots occur to the greater intensity, than leaves. The action of cadmium and nickel sulfate salts in most cases results in intensifying metals accumulation. Is proved that the cadmium accumulation causes increased of glutathione reduced form accumulation rates, and nickel - downstroke. For the first time fixed two tendencies of glutathioneperoxidase and glutathionereductase functioning at action of cadmium maximal concentration, caused as by his contents, and species-specifitie of glutathione accumulation. At action of nickel is revealed the primary tendency of enzymatic activity increase. The development of shoot’s root system is oppressed in the greater degree, than overground. The least tolerance to cadmium action is characteristic for pea shoots, and greatest tolerance - for corn. Use of nickel results in ambiguous changes of tolerance indexes which dependent on salt anion, toxicant concentration and plant specie.

Key words: pea, soya, maize, cadmium, nickel, glutathione, glutathionereductase, glutathioneperoxidase, tolerance.