CC BY
12
УДК 574.24
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ УСТОЙЧИВОСТИ СОРТОВ ДЕКОРАТИВНОГО ЛЬНА К ЗАГРЯЗНЕНИЮ МЕДЬЮ
© 2018 И. И. Ташлиева, Е. А. Гладков
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук, г. Москва
Статья поступила в редакцию 30.10.2018
Проведена оценка фитотоксичности меди для декоративных видов льна - Linum grandiflorum Desf. (сорта Атласный Голубой, Голубой, Рубрум), Linum perenne L. (сорта Синий шелк, Диамант, Небесная лазурь). Угнетение декоративных видов льна наблюдалось в водных опытах уже при концентрациях меди 20-30 мг/л, корневая система не образовывалась у большинства сортов при содержании 50 мг/л. В почве у большинства исследуемых сортов существенное ингибирование наблюдалось при концентрации - 50 мг/кг. По результатам работы выделены сорта обладающих высокой (Рубрум, Диамант, Небесная лазурь) и средней чувствительностью (Голубой, Синий шелк) к концентрациям меди более 50 мг/кг. Данные сорта возможно использовать в местах невысокой техногенной нагрузки (парках, скверах, на придомовых территориях). Ключевые слова: медь, фитотоксичность, Linum perenne, Linum grandiflorum.
Представители семейства льновых известны ценными сельскохозяйственными качествами, используются как медоносы и кормовые культуры, являются источниками растительного масла, волокна. Однако в последнее время, набирает популярность использование льна в декоративном озеленении, благодаря неприхотливости и хорошей сочетаемостью с растениями-солистами. Например, однолетние сорта Linum grandiflorum Desf. и многолетние Linum perenne L. выращивают в мавританском газоне, миксбордере, альпинарии.
Среди основных загрязнителей почв городов - тяжелые металлы, которые могут негативно влиять на растения [1-2]. Высокой фитотоксичностью обладает медь. Фитоток-сичность меди проявляется в способности данного металла подавлять рост и развитие растений. Устойчивость растений фактически проявляется в способности сохранять нормальные физиологические функции при высоком содержании меди в окружающей среде, то есть противостоять фитотоксическому действию металла. Учитывая, что торможение роста является общим проявлением токсичности тяжелых металлов для растений, поэтому среди основных критериев устойчивости рас-
Ташлиева Илина Игоревна, научный сотрудник лаборатории биологии культивируемых клеток. Е-mail: [email protected]
Гладков Евгений Александрович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник группы специализированного метаболизма корней ИФР РАН, доцент кафедры нано-, био-, информационных и когнитивных технологий Московского физико-технического института (государственный университет). E-mail: [email protected]
тений рассматривают влияние меди на рост побегов и корней.
Целью нашей работы была оценка фитотоксичности меди для декоративного льна и определение наиболее устойчивых сортов для использования в городском озеленении.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В работе использованы семяна льна однолетнего Linum grandiflorum Desf. сорт Атласный Голубой, Голубой, Рубрум и льна многолетнего Linum perenne L. сорт Синий шелк, Диамант, Небесная лазурь. Для определения влияния ионов меди в водном растворе семена проращивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге, смоченной растворами CuSO4*5H2O в концентрациях 20, 30, 50 мг/л в пересчёте на металл. Культивировали при дневной температуре 23-25 °С и ночной 18-20°С в контролируемых условиях в камере фитотрон, продолжительность фотопериода составляла 12 часов при интенсивности освещения 350 мкмоль/м2с. Измерения высоты проростков и длины корней проводились на 14 сутки. Данные по водным опытам представлены в пяти аналитических повторностях и их стандартные ошибки.
Для оценки фитотоксичности меди в почвенных условиях семена исследуемых растений проращивали в сосудах объемом 200 мл с добавлением раствора CuSO4*5H2O в концентрациях 20, 30, 50 мг/кг в пересчёте на чистый металл. На 14 сутки, после появления всходов, оценивали характер развития проростков, измеряли высоту побега. Растения проращивали в теплице с естественным освещением при температуре 20-25 °С. Данные по почвенным опытам представлены в четы-
рех аналитических повторностях и их стандартные ошибки.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Все исследованные сорта льна декоративного продемонстрировали высокую чувствительность к ионам меди. Однако степень устойчивости различалась в зависимости от сорта. При концентрации ионов меди в водном растворе 50 мг/л наиболее устойчивыми оказались Атласный голубой, Рубрум, Синий шелк. Атласный голубой при концентрации 50 мг/л имел высоту побегов - 60,8 % от контроля (рис. 1).
Среди растений льна многолетнего большая толерантность показана для сорта Синий шелк, в отличие от сортов Диамант и Небесная лазурь,
продемонстрировавших высокую чувствительность. При концентрации 50 мг/л высота побегов сорта Небесная лазурь составляла 17,9 %, Диамант 14,7 %. Среди сортов льна однолетнего наиболее устойчивыми были Атласный Голубой и Рубрум.
В водном растворе токсическое действие ионов меди вызывало замедление роста и изменение морфологии корня, видимо, обусловленное нарушением структуры и метаболизма клеток. Подобное токсическое действие меди на развитие главного корня описано в работах на проростках череды [3]. Длина корней не превышала 15% при концентрации 30 мг/л, максимальная длина главного корня составляла 14,9% от контроля (сорт Синий шелк). При увеличении содержания меди у ряда сортов корни
20
30
50
концентрация меди, мг/л
Рис. 1. Влияние меди на высоту побегов льна многолетнего и льна крупноцветкового
в водном растворе через 14 суток: 1 - Атласный голубой; 2 - Голубой; 3 - Рубрум; 4 - Диамант; 5 - Небесная лазурь; 6 - Синий шелк
30
25
(Я
ч
о £
и о и н о
20
15
10
1 2 -г
7ТТ ■\\ \\\ ччч ч| I 1 ч| 1 ч| 1 6
чЧЧ \чч \\\ \\\ \\\ 1 ч| ч| ч| ч| 5 Л
\\\ ччч ччч \чч \ЧЧ 1 т ■1 г+ 1 з ч| ч| I 1 I I I г ! •| К^ч •••I К^ч гф- \\\ Ч.ЧЧ ч\ч 1 и
\\\ \\\ \\\ \\\ \ЧЧ ч\\ ч\\ ч\\ Ч.ЧЧ и ш гГ^Гг. \\\\ чччч
II
ччч \ч\ \\\ \\\ \\\ Ч.ЧЧ ч\ч ч\\ ч\\ чччч чЧЧЧ чЧЧЧ чЧЧЧ
0
20 30 50
концентрация меди, мг/л
Рис. 2. Влияние меди на длину корней льна многолетнего и льна крупноцветкового
в водном растворе через 14 дней: 1 - Атласный голубой; 2 - Голубой; 3 - Рубрум; 4 - Диамант; 5 - Небесная лазурь; 6 - Синий шелк
Рис. 3. Влияние меди на рост побегов льна крупноцветкового и льна многолетнего
в почве через 14 суток: 1 - Атласный голубой; 2 - Голубой; 3 - Рубрум; 4 - Диамант; 5 - Небесная лазурь; 6 - Синий шелк
не образовывались. При концентрации 50 мг/л, у наиболее устойчивого сорта Атласный голубой, длина главного корня составляла 7,6% от контроля (рис. 2).
Устойчивость декоративных сортов льна к меди также различалась в почвенных условиях. У большинства исследуемых растений существенное ингибирование роста наблюдалось при концентрации - 50 мг/кг, наиболее чувствительным оказался сорт Диамант (рис.3). Среди многолетних сортов Синий Шелк показал большую толерантность к ионам меди, сопоставимую с сортами однолетников.
Таким образом, нами была оценена фито-токсичность меди для двух видов льна декоративного. Ингибирование роста побегов наблюдалось уже при содержании 30 мг/л меди для большинства исследуемых объектов. Замедление роста побегов и корневой системы, вероятно, связано с действием высоких концентраций меди на растяжение клеток, обусловленное нарушением водного режима и вызывающее снижение эластичности клеточных стенок [4-5]. Согласно полученным результатам, среди однолетних и многолетних видов льна можно выделить сорта обладающие высокой (Рубрум, Диамант, Небесная лазурь) и средней чувствительностью (Голубой, Синий шелк). Наиболее толерантные сорта возможно использовать в местах невысокой техногенной нагрузки (парках, скверах, на придомовых территориях). Для повышения степени устойчивости растений можно использовать клеточную селекцию [6].
Часть работы была выполнена в Московском государственном университете инженерной экологии, который на данный момент реорганизован.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Духовский П., Юкнис Р. и др. Реакция растений на комплексное воздействие природных и антропогенных стрессоров // Физиология растений -2003. - Т. 50. № 2. - С. 165.
2. Коровина Е. В. Комплексная оценка загрязнения придорожных зон г. Ульяновска: дис. ... канд. биол. наук. Ульяновск, 2010. 128 с.
3. Крылова Е.Г. Васильева Н.В. Прорастание семян и развитие проростков представителей рода Bidens (Asreraceae) в растворах сульфата меди // Вестник Томского Государственного Университета. - 2011.
- № 352. - С. 208-210.
4. Иванов В.Б., Быстрова Е.И., Серегин И.В. Сравнение влияния тяжелых металлов на рост корня в связи с проблемой специфичности и избирательности их действия // Физиология растений.
- 2003. - Т. 50. № 3. - С. 445-454.
5. Лучицкая О.А. Защитная функция корней в условиях избытка тяжелых металлов в почве // Агрохимия. - 2012. - № 8. - С. 90-94.
6. Литвинова И.И., Гладков Е.А., Гладкова О.В., Долгих Ю.И. Повышение устойчивости Brachycome iberidifolia и Festuca rubra к загрязнению почв ионам меди // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2016. -№5. - С. 160-162.
DEFINITION OF THE DEGREE OF STABILITY OF DECORATIVE FLOOR VARIETIES TO COPPER POLLUTION
© 2018 I. I. Tashlieva, E. A. Gladkov
Timiryazev Institute of Plant Physiology Russian Academy of Sciences, Moscow
An estimation of the phytotoxicity of copper ions for Linum grandiflorum Desf. (cultivar Satin Blue, Blue, Rubrum), Linum perenne L. (cultivar Blue silk, Diamond, Celestial Azure). Compared with the control samples, the inhibition of flax was observed in aqueous experiments already at a concentration of 20 -30 mg/l. The root system was not formed in most varieties at a concentration of 50 mg/l. In soil, in most of the plants under study, significant inhibition was observed at a concentration of 50 mg/kg. Thus, we have identified varieties with high (Rubrum, Diamant, Celestial Azure) and medium sensitivity (Blue, Blue silk) to copper concentrations of more than 50 mg/kg. These varieties can be used in places of low man-caused load (parks, squares, on the adjacent territories). Keywords: cooper, phytotoxicity, Linum perenne, Linum grandiflorum.
Ilina Tashlieva, Research of Laboratory Biology of Cultured Cells. E-mail: [email protected] Evgeny Gladkov, Candidate of Biological Sciences. Senior Researcher of Group of Specialized Root Metabolism, Associate Professor of the Department of Nano-, Bio-, Info- and Cognitive Technologies, Moscow Institute of Physics and Technology. E-mail: [email protected]
