Институт биологии Карельского научного центра РАНВ условиях вегетационного опыта изучали устойчивость пырея ползучего (Elytrigia repens (L.) Nevski) к кадмию и роль отдельных компонентов антиоксидантной си-стемы (АОС) в адаптации растений этого вида к повышенным концентрациям ме-талла в корнеобитаемой среде. Показано, что пырей обладает высокой устойчи-востью к кадмию и способен в течение длительного времени (40 сут) успешно рас-ти в присутствии данного металла в субстрате в концентрации 40 мг/кг субстрата, сохраняя при этом высокий уровень фотосинтеза и водного режима. Из получен-ных данных следует, что высокая устойчивость пырея к кадмию, наряду с другими защитными механизмами, обеспечивается эффективной работой АОС. В частно-сти, в присутствии металла в корнях растений заметно возрастает активность та-ких антиоксидантных ферментов, как супероксиддисмутаза (СОД), каталаза (КАТ) и гваяколовая пероксидаза (ПО). В листьях растений повышается активность толь-ко ПО, но при этом активизируется синтез ключевого неферментативного ком-понента АОC -глутатиона (GSH). Этому же способствует поддержание высокой концентрации каротиноидов, являющихся еще одним неферментативным антиок-сидантом. На основании анализа полученных результатов сделан вывод о том, что в корнях растений, где обнаружена более высокая концентрация металла, детокси-кация активных форм кислорода обеспечивается главным образом за счет увели-чения активности антиоксидантных ферментов, тогда как в листьях основная роль в предотвращении окислительного стресса, возникающего под влиянием кадмия, принадлежит неферментативным низкомолекулярным соединениям, в частности GSH и каротиноидам.
Изучали влияние ионов кадмия (от 10-6 до 10-3 М) на прорастание семян и рост проростков карельской березы B. pendula Roth var. carelica (Mercklin) Hämet-Ahti и березы повислой Betula pendula Roth (сем. Betulaceae). 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 трех суток, чем семи. При более продолжительном действии (15 сут) ионы кадмия полностью ингибировали рост зародыша, а самая высокая концентрация (10-3 М) оказалась для семян летальной. Выявлены определенные количественные различия в реакции растений карельской березы и березы повислой на действие ионов кадмия, которые очевидно отражают их биологические особенности. К л ю ч е в ы е с л о в а: B. pendula Roth var. carelica (Mercklin) Hämet-Ahti, Betula pendula Roth; кадмий; семена; энергия прорастания; всхожесть; ростовые процессы. L. V. Vetchinnikova, A. F. Titov. EFFECT OF CADMIUM IONS ON THE GERMINATION OF KARELIAN BIRCH AND SILVER BIRCH SEEDS The effect of cadmium ions (from 10-6 to 10-3 M) on seed germination and early development of seedlings was studied in Karelian birch B. pendula Roth var. carelica (Mercklin) Hämet-Ahti and silver birch Betula pendula Roth. It has been shown that even low concentrations of cadmium reduce the germination energy, germination percentage, hypocotyl and germinal root sizes. The most toxic concentration of cadmium was 10-3 M, and the suppression of seed germination was less pronounced when the exposure lasted for 3 days vs. 7 days. A longer impact (15 days) of cadmium ions completely inhibited embryo development, and the highest concentration (10-3 M) proved to be lethal to the seeds. Certain quantitative differences were revealed in the reaction of Karelian birch and silver birch plants to the action of cadmium ions, which obviously reflect the biological distinctions between these forms of birch. K e y w o r d s: B. pendula Roth var. carelica (Mercklin) Hämet-Ahti; Betula pendula Roth; cadmium; seeds; germination energy; germination percentage; growth processes.
Иccледовано влияние круглосуточного освещения в период пререпродуктивно-го развития растений на пигментный комплекс и фотосинтетическую активность листьев у трех видов сем. Solanacea -Solanum lycopersicum L., Solanum melongena L. и Capsicum annuum L. Показано, что в условиях круглосуточного освещения у растений томата и баклажана происходят определенные изменения в пигмент-ном комплексе (уменьшение содержания хлорофилла, увеличение соотношения хлорофиллов а/b, редукция ССК), направленные на снижение поглощения света фотосинтетическим аппаратом. Происходящие при этом фотоповреждения прояв-ляются в форме межжилкового хлороза у листьев томата и некротических пятен на листьях баклажана. У перца снижение содержания хлорофиллов не происходило, напротив, отмечено даже некоторое его увеличение, однако листья имели дефор-мации в виде морщинистости. По-видимому, более высокое содержание в листь-ях перца каротиноидов, обладающих фотопротекторными свойствами, защищает его фотосинтетический аппарат от негативного влияния избыточного поступления световой энергии. Обсуждаются возможные причины фотоповреждения листьев, обусловленные круглосуточным освещением растений. Среди них рассматрива-ются такие, как гипераккумуляция крахмала, постоянное фотоокислительное воз-действие, сигнальное воздействие на фоторецепторы, несоответствие между час-тотой внутренних (циркадных) биоритмов и внешним циклом свет/темнота (цир-кадная асинхрония). Помимо этого предполагается еще одна возможная причина депигментации растений в условиях неблагоприятного светового режима, име-ющая генетическую природу, -наличие у некоторых видов (экотипов, генотипов) светочувствительного мутантного гена(ов), который в обычных условиях не прояв-ляет себя, так как находится в супрессированном состоянии, а мутантные растения при этом фенотипически не отличаются от обычных и вследствие этого скрыты от действия естественного отбора. Избыточное (в частности, круглосуточное) осве-щение вызывает у таких растений инактивацию белка-супрессора, контролиру-емого геном-супрессором, а соответственно, дерепрессию мутантного гена(ов) и, как следствие, депигментацию листьев растений. В этом случае хлороз листьев и, возможно, некроз, наблюдаемые в условиях круглосуточного освещения у чувст-вительных к избыточному свету видов растений (экотипов, генотипов), могут яв-ляться проявлением супрессированной светозависимой хлорофиллдефектности.
Изучали реакцию растений пшеницы (Triticum aestivum L.) на комбинирован-ное (последовательное) действие холода (4 °С) и сульфата кадмия (100 мкМ). Предобработка проростков в течение 1 сут кадмием вызывала повышение их холо-доустойчивости, в дальнейшем при температуре 4 °С она продолжала нарастать, достигая максимума через 1-2 сут, но к концу опыта (7 сут) несколько снижалась. Вместе с тем кадмий не препятствовал накоплению сырой и сухой биомассы побе-гов при последующем действии на проростки температуры 4 °С, хотя отрицательно сказывался на суммарном содержании хлорофиллов в листьях. Суточная предоб-работка проростков холодом также вызывала повышение их холодоустойчивости, которая сохранялась при последующем действии кадмия в течение нескольких суток, но через 6-7 сут заметно снижалась. Кроме того, предобработка холодом уменьшала накопление сырой и сухой биомассы побегов пшеницы, а также сум-марное содержание хлорофиллов в листьях при последующем продолжительном действии кадмия. Сделан вывод о том, что реакция растений пшеницы на длитель-ное воздействие (7 сут) низкой положительной температуры или кадмия заметно изменяется, если ему предшествует даже непродолжительное (1 сут) воздействие другого стресс-фактора. В частности, воздействие кадмия, предшествующее дей-ствию холода, приводило к частичному «сбою» программы холодовой адаптации, в результате чего устойчивость растений не достигала уровня, характерного для холодового закаливания при температуре 4 °С, а предобработка растений холо-дом, в свою очередь, усиливала негативные эффекты кадмия на холодоустойчи-вость, накопление биомассы и содержание фотосинтетических пигментов в листь-ях пшеницы.К л ю ч е в ы е с л о в а: Triticum aestivum L.; низкая положительная температура; кадмий; предобработка; холодоустойчивость; накопление биомассы; фотосинте-тические пигменты. Yu. V. Venzhik, A. F. Titov, V. V. Talanova. RESPONSE OF WHEAT PLANTS TO THE COMBINED IMPACT OF LOW TEMPERATURE AND CADMIUMThe response of wheat plants (Triticum aestivum L.) to a combined (consecutive) impact of low temperature (4 °С) and cadmium sulphate (100 µM) was investigated. Pretreatment of the seedlings with cadmium for 1 day caused an increase in cold tolerance, which continued during the following exposure to the 4 °С temperature, reaching a maximum after 1-2 days, but decreasing somewhat in the end of the experiment (7 d). At the same time cadmium did not prevent the accumulation of fresh and dry biomass of the shoots at subsequent exposure of the seedlings to 4 °С temperature, although it negatively affected the total chlorophyll content in the leaves. Pretreatment of the seedlings by chilling during
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.