CC BY
67
УДК 597.0/.5 + 615.9
Д. В. Зейферт (д.б.н., доц.)1, Ф. Р. Опарина (к.х.н., доц.)1, Н. Р. Тукумбетова (студ.)1, О. А. Князева (д.б.н., проф.)2, А.И. Уразаева (асп.)2, И. Г. Конкина (к.х.н., с.н.с.)3
Оценка фитотоксичности глюконатов и хлоридов ряда d-элементов с использованием кресс-салата (Lepidium sativum)
1 Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Стерлитамак, кафедра экологии и рационального природопользования 453118, г. Стерлитамак, пр. Октября, 2; тел. (3473)291130, e-mail: [email protected] 2Башкирский государственный медицинский университет, кафедра биологической химии 50000, Уфа, ул. Ленина, 3, 3Институт органической химии Уфимского научного центра РАН, лаборатория координационных соединений, 450054, Уфа, пр.Октября, 71.
D. V. Zejfert 1, F. R. Oparina 1, N. R. Tukumbetova 1, O. A. Knyazeva 2, A. I. Urazaeva 2, I. G. Konkina 3
Estimation of phytotoxicity of some d-elements gluconates and chlorides with use of watercress (Lepidium sativum)
1 Branch of the Ufa State Petroleum Technological University in Sterlitamak 2, Oktyabrya pr., 453118, Sterlitamak, Russia; ph. (3473)291130, e-mail: [email protected]
2 Bashkir State Medical University 3, Lenina st., 450000, Ufa, Russia 3 Institute of Organic Chemistry of the Ufa Scientific Centre of the RAS 71, Oktyabrya pr., 450054, Ufa, Russia
Проведено определение фитотоксичности ряда соединений переходных металлов, имеющих практическое значение. Авторами был использован предложенный в 1 новый метод оценки данного параметра химических соединений с использованием биологических методов анализа. Были протестированы следующие соединения: глюконаты Fe(II) (1), Co(II) (2), Cu(II) (3), Zn(II) (4), хлориды Co(II) (5), Cu(II) (6), Zn(II) (7), а также комплексы глюконата меди (II) с 5-гидрокси-6-метилурацилом (8) и хлорида меди (II) c триэтилентетрамином (9). Проводилось тестирование 1% растворов данных соединений в воде в диапазоне разбавлений 1—16 и описано изменение их токсичности при разбавлении. В качестве тест-объекта был использован кресс-салат (Lepidium sativum). Представленные результаты показали, что изменение токсичности наилучшим образом описывается по изменению средней длины проростков. Показано, что все тестированные реагенты обладают выраженной фитотоксичностью, которая убывает в ряду: (6) > (3) > (8) > (9)> (5)> (7)> (2) > >(1) > (4).
Ключевые слова: кресс-салат; токсичность; d-элементы; фитотестирование.
Дата поступления 08.10.12
Phytotoxicity of a number of compounds of transition metals having practical meaning has been investigated. The authors used the new method of evaluating this parameter of chemical compounds suggested in 1 with using biological methods of analysis. The following compounds have been tested: gluconates Fe(II) (1), Co(II) (2), Cu(II) (3), Zn(II) (4), clorides Co(II) (5), Cu(II) (6), Zn(II) (7), as well as complexes copper (II) gluconate with 5-hydroxi-6-methiluracil (8) and copper (II) chloride with triethylenetetramine (9). We have here carried out testing 1% solutions of these compounds in water in dilution range of 1-16 and described changes in their toxicity when diluted. As an object of testing we used watercress Lepidium sativum). The results obtained suggest that toxicity changes are best described when based on changes in average length of germs. It has been shown that all the tested reagents possess a pronounced phytotoxicity that decreases in line: (6) > (3) > (8) > (9)> (5)> (7)> (2) > (1) > (4).
Key words: garden cress; toxicity; phytotes-ting; d-elements.
Дисбаланс соединений d-элементов отмечается при различных патологических процессах в живых организмах, в том числе и при опухолевых. Для координационных соединений этих металлов отмечено как иммуномоду-лирующее, так и цитотоксическое действие. Применение 3^-металлов сдерживалось острой токсичностью их неорганических солей. Однако хелатирование свободных ионов металла полидентатными лигандами превращает их в устойчивые, мембранопроницаемые, более координационно насыщенные, не способные разрушить биокомплексы малотоксичные частицы, что обусловливает исследование их физико-химических характеристик, цитотоксичес-кой и иммунотропной активности, а также находит все более широкое применение 2-5.
Нами предложен новый метод оценки токсичности данной группы веществ с использованием биологических методов анализа 6. В качестве тест-объекта использован кресс-салат (Lepidium sativum), ранее примененный для оценки токсичности ряда синтезируемых соединений 7,1.
Материалы и методы
Биотестирование является недорогим, но достаточно корректным методом определения токсичности различных веществ и их смесей. Кресс-салат является одним из наиболее часто используемых тест-объектов 8.
Исследование проводили в июне 2012 г. при комнатной температуре. Проведена оценка степени фитотоксичности на следующие параметры кресс-салата: всхожесть семян (VCH, %), среднюю длину проростка (L, мм),
Список тестир
средний сухой вес проростка (W, мг). Исследования проводили по следующей методике: на фильтровальную бумагу, уложенную на дно чашки Петри, раскладывали по 30 семян кресс-салата. Фильтровальную бумагу увлажняли исследуемыми растворами в разных концентрациях по следующий схеме: (1% маточный раствор) и растворы в двукратном, четырехкратном, восьмикратном и шестнадцатикратном разбавлении. Все разбавления проводили в трех повторностях. В качестве контроля использовали дистиллированную воду. Продолжительность опыта составляла семь дней. После завершения опыта фиксировали процент проросших семян, длину проростков и их сухой вес, а также соотношение между длиной и сухим весом проростков.
Статистическую обработку данных проводили с использованием стандартных методов по программе «Statistica-5.0 for Windows». Оценку значимости различий среднеарифметических значений проводили с использованием t-критерия Стьюдента.
Список тестируемых соединений приведен в табл. 1.
Результаты и их обсуждение
Фитотестирование на семенах кресс-салата показало, что все исследуемые растворы обладают ингибирующим воздействием на показатели роста и развития растений. Острая фи-тотоксичность зарегистрирована для трех реагентов (табл. 2).
При анализе изменения всхожести, средней длины проростков и среднего сухого веса проростков были получены показатели их за-
Таблица 1
мых реагентов
1 Fe-2. Глюконат железа, Fe(C6HnO7)2 • Fe(C6HnO7)3
2 Co-1. Хлорид кобальта, CoCh • 6 H2O
3 Co-2. Глюконат кобальта, Co(C6HnO7)2 • 2H2O
4 Cu-1. Хлорид меди. CuCh • 2 H2O
5 Cu-2. Глюконат меди, Cu(C6HnO7)2 • 2H2O
6 Cu-3. Комплекс глюконата меди с 5-гидрокси-6-метилурацилом, Cu(C6HnO7)2 • C5H6N2O3
7 Cu-4. Комплекс хлорида меди с триэтилентетрамином, CuCh •
8 Zn-1. Хлорид цинка, ZnCh
9 Zn-2. Глюконат цинка, Zn(C6HnO7)2 • 2H2O
Таблица 2
Проявление острой фитотоксичности у синтезированных реагентов
Название Кратность разбавления
1 2 4 8 16
Комплекс хлорида меди с триэтилентетрамином
Глюконат железа
Хлорид меди
Box & Whisker Plot
VS 1 VS 2 VS4 VS8 VS16 CONTR
±Std. Dev. □ ±Std. Err. □ Mean
Рис. 1. Зависимость между всхожестью (%) и степенью разбавления на примере хлорида кобальта
Box & Whisker Plot
180
140
100
60
20
-20
-.-.-,-,-.-г-
й
! I
Ё
■ Й
—j—i—L—i—I—1...JD1..±
cm
iTT
—I_I_I_l_
3 и сш I
! ! i i
iiiMMM-t^-t^-t^ODODODr- Г~ Г~ llllllllllll 111
12 3
~Г~ ±Std. Dev. I—I ±Std. Err. □ Mean
Рис. 2. Зависимость между средней длиной проростков (мм) и степенью разбавления на примере глюко-ната кобальта
Box & Whisker Plot
2,4
1,6
1,2
0,8
0,4
а
i'-r i
. . —
^ ¿jp
0 T
щ:
-- ГсП
j__i_i_
I1 _ _ I2 _ _ I4 _ I4 I88 _ _ 1 1 6
1I4JC01I4JC01I4JC01I4JC0CDCDCD
1 2 3 _ g g
T" ±Std. Dev. I I ±Std. Err. □ Mean
Рис. 3. Зависимость между средним сухим весом проростков (мг) и степенью разбавления на примере глюконата меди
2,0
0,0
98 94 90 86 82
Рис. 4. Зависимость межд Зависимости м
Box & Whisker Plot
Т ±Std. Dev. I I ±Std. Err. □ Mean
у всхожестью (%) и степенью разбавления на примере глюконата цинка
Таблица 3
ежду средней длиной проростков и степенью разбавления у тестируемых реагентов
Реагент Уравнение Коэффициент корреляции Кратность разбавления
Глюконат железа У=3.186+4.466Х 0.94 4-16
Хлорид кобальта Y=4.035+1.117X 0.96 1-16
Глюконат кобальта У=5.330+3.160Х 0.98 1-16
Хлорид меди У=3.226+0.384Х 0.93 4-16
Глюконат меди У=6.137+0.417Х 0.83 1-16
Комплекс глюконата меди с 5-гидрокси-6-метилурацилом У=7.378+0.488Х 0.84 1-16
Комплекс хлорида меди с триэтилентетрамином У=1.431+0.641Х 0.88 8-16
Хлорид цинка, 7пОЬ У=6.608+1.561Х 0.97 1-16
Глюконат цинка У=6.916+6.906Х 0.99 1-16
VS 1
VS4
VS8
висимости от концентрации веществ (рис. 1— 3), за исключением всхожести у глюконата цинка (рис. 4).
Наиболее выраженный токсический эффект синтезированных реагентов наблюдался в случае средней длины проростков (табл. 3). Поэтому нами сделан вывод о том, что наиболее информативным показателем является средняя длина проростков.
Таким образом, результаты фитотестиро-вания показали, что все тестированные реагенты обладают выраженной фитотоксичностью, которая убывает в ряду 4 (хлорид меди) > 5 (глюконат меди) > 6 (комплекс глюконата меди с 5-гидрокси-6-метил-урацилом) > 7 (комплекс хлорида меди с триэтилентетрами-ном) > 2 (хлорид кобальта) > 8 (хлорид цинка) > 3 (глюконат кобальта) > 1 (глюконат железа) > 9 (глюконат цинка). Следует отметить, что первые пять реагентов относятся к
III классу опасности, а остальные четыре — к
IV классу опасности.
Литература
1. Даминев Р. Р., Голощапов А. П., Исламут-динова А. А., Мунасыпов А. М. // Баш. хим. ж.- 2011.- №2.- С.207.
2. Князева О. А., Конкина И. Г., Муринов Ю. И., Камилов Ф. X. // Астраханский медицинский журнал.- 2008.- №31.- С.18.
3. Конкина И. Г., Иванов С. П., Князева О. А. и др.// Химико-фармацевтический журнал.- 2002.- №1.- С.18.
4. Конкина И. Г., Князева О. А., Ищенко А. М., Попова И. Ю., Муринов Ю. И. / Сборник научных трудов по материалам VI Всероссийского научного семинара «Химия
и медицина».- Уфа, 2007.- С.61.
5. Tripathi K. // Asian J. Research Chem.-2009.- V.2, №1.- P.14.
6. Шеховцова Т. H. // Соросовский образовательный журнал.- 2000.- №11.- С.17.
7. Studzkska S., Buszewski B. // Analytical and Bioanalytical Chemistry.- 2009.- №3.-P.983.
8. Зейферт Д. В. // Башкирский экологический вестник.- 2010.- №2.- С.39.
