Фітотоксичність хрому і нікелю на початковому етапі онтогенетичного розвитку кукурудзи

Ключові слова: кукурудза; гібриди; хром; нікель; фітотоксичність; ріст; надземна частина; коренева система

Анотація

Проаналізовано дані про фітотоксичність сумісної дії іонів хрому та нікелю на гібриди кукурудзи Премія 190 МВ і Євро 401 СВ в лабораторних вегетаційних дослідах. Рослини вирощували 6 діб у вегетаційних посудинах за температури 26–27°С на стандартному поживному середовищі Хогланда-Снайдерс, при освітленні 15000 люкс впродовж 16 годин на добу, за аерації поживного середовища. Потім до вегетаційних посудин вносили сполуки хрому і нікелю. Вплив комбінованої дії водних розчинів сульфатів хрому (ІІІ) і нікелю (ІІ) вивчали в наступних варіантах досліду: контроль (дистильована вода); 1ГДКNi2++1ГДКСr3+; 10ГДКNi2++1ГДКСr3+; 1ГДКNi2++10ГДКСr3+; 10ГДКNi2++10ГДКСr3+ (ГДК – гранично допустима концентрація елементу в ґрунті). У дослідах вважали, що ГДК Сr 6 мг/л і ГДК Ni 4 мг/л. Через 24 і 72 годин після внесення розчинів хрому і нікелю вимірювали довжину головного кореня і висоту надземної частини та їх масу, розраховували значення кореневого індексу. Інгібуючий ефект іонів хрому та нікелю на ріст рослин Премія 190 МВ був до 1,4 раза менший, ніж у гібрида Євро 401 СВ. При 72 годинах вирощування рослин за мінімальної концентрації хрому на тлі максимальної нікелю гальмування росту головного кореня рослин гібрида Премія 190 МВ становило 27%, тоді як за максимальної концентрації хрому на тлі мінімального вмісту нікелю – 19,4%. Для гібрида Євро 401 СВ встановлено більший ефект гальмування росту кореня: у варіанті з максимальним вмістом нікелю на тлі мінімального хрому – на 54,6%, а за максимального вмісту хрому – на 40%. Поряд з цим встановлено, що іони хрому і нікелю в мінімальних концентраціях стимулювали ріст головного кореня у гібрида Премія 190 МВ на 16–17 %, тоді як у Євро 401 СВ – пригнічували на 33%. Загалом аналогічна закономірність спостерігалась і при продукуванні маси кореневої системи. Найбільш істотно цей ефект проявлявся у гібрида Євро 401 СВ. Зменшення маси сирої та сухої речовини рослин цього гібрида за максимального вмісту нікелю становило 50 і 28%, тоді як за максимального вмісту хрому – 40 і 20% відповідно. Отримані результати свідчать як про більший негативній ефект іонів хрому на рослини кукурудзи, так і про меншу металотолерантність проростків гібрида Євро 401 СВ в порівнянні з гібридом Премія 190 МВ до сумісної дії хрому і нікелю. Отримані результати дозволяють констатувати, що у рослин кукурудзи на початкових етапах їх онтогенетичного розвитку спостерігається більший до 15% негативний вплив іонів нікелю, ніж хрому, на приріст коренів та надземної частини, утворення сирої та сухої маси. Іони хрому і нікелю за їх сумісного внесення проявляють більший фітотоксичний ефект на розвиток кореневої системі, ніж надземної частини рослин. Встановлене, скоріш за все, пояснюється функціонуванням анатомічних та фізіолого-біохімічних бар’єрних механізмів в системі «корінь–листок» щодо надлишкової транслокації іонів металів, які спричинюють інгібуючі ефекти.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

В. М. Гришко, Криворізький ботанічний сад НАН України

вул. Маршака, 50, м. Кривий Ріг, Україна, 50089, vitgryshko@i.ua

О. І. Лисенко, Криворізький ботанічний сад НАН України

вул. Маршака, 50, м. Кривий Ріг, Україна, 50089, olyalis080991@gmail.com

Посилання

Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. – М.: ПИЯФ РАН, 2008. – 216с. /Alekseyev Yu.V. Heavy metals in soils and plants. – M.: PNPI RAS, 2008. – 216p./

Гащишин В.Р., Пацула О.І. Накопичення важких металів у рослинах Brassica napus L. та Helianthus annuus L. під впливом солей цинку та регулятора росту // Физиология растений и генетика. – 2014. – Т.46, №4. – C. 343–350. /Gashchishin V.R., Patsula O.I. Accumulation of heavy metals in Brassica napus L. and Helianthus annuus L. plants under the influence of zinc salts and growth regulator // Plant Physiology and Genetics. – 2014. – Vol.46, no. 4. – P. 343–350./

Герасимчук Л.О., Валерко Р.А. Екологічна оцінка якості овочевої продукції агроселітебних територій приміської зони м. Житомира // Агроекологічний журнал. – 2017. – №3. – С. 76–82. /Gerasymchuk L.O, Valerko R.A Ecological assessment of quality of vegetable production of agro-settlement territories of the suburban area of Zhitomir // Agroecological Journal. – 2017. – No.3. – P. 76–82./

Господаренко Г.М. Агрохімія мінеральних добрив – К.: Науковий світ, 2003. – 136с. /Gospodarenko G.M. Agrochemistry of mineral fertilizers. – Kyiv: Naukovy svit, 2003. – 136 p./

Грицан Н.П., Шпак Н.В., Шматков Г.Г. и др. Экологические основы природопользования. – Днепропетровск: ИППЭ НАН Украины, 1998. – 409с. /Gritsan N.P., Shpak N.V., Shmatkov G.G. et al. Ecological basis of ecosystem exploitation. – Dnepropetrovsk: Institute for Nature Management Problems and Ekology of the National academy of Sciences of Ukraine, 1998. – 409p./

Гришко В.М., Зубровська О.М. Вплив важких металів на процеси пероксидного окиснення та склад ліпідних компонентів поверхневого шару кутикули листків деревних рослин // Физиология растений и генетика. – 2017. – Т.49, №5. – С. 444–451. /Grishko V.M. Zubrovs'ka O.M. Influence of heavy metals on peroxidation processes and composition of cuticle surface layer lipid components of trees leaves // Plant Physiology and Genetics. – 2017. – Vol.49, no.5. – P. 444–451./

Гришко В.М., Лисенко О.І. Стійкість гібридів кукурудзи до стресового впливу хрому і нікелю на початку ювенільного етапу розвитку рослин // Агроекологічний журнал. – 2017. – №3. – С. 82–88. /Grishko V.M. Lysenko O.I. Stability of corn hybrids to stress effects of chromium and nickel at the beginning of juvenile stage of plant development // Agroecological Journal. – 2017. – No.3. – P. 82–88./

Гришко В.М., Сищиков Д.В. Функционирование глутатионзависимой антиоксидантной системы и устойчивость растений при действии тяжёлых металлов и фтора. – К.: Наукова думка, 2012. – 239с. /Grishko V.M., Sishchikov D.V. The functioning of the glutathione-dependent antioxidant system and the resistance of plants to heavy metals and fluorine. – Kyiv: Naukova Dumka, 2012. – 239p./

ГОСТ 27548–97. Корма растительные. Методы определения содержания влаги. – Минск: Изд-во стандартов, 2005. – 7с. /GOST 27548–97. Vegetable feed. Methods for determining the moisture content. - Minsk: Publishing House of Standards, 2005. – 7p./

Дегодюк С.Е., Літвінова О.А., Дмитренко О.В., Молдаван Л.П. Вплив добрив на накопичення мікроелементів і важких металів у сірому лісовому ґрунті // Агроекологічний журнал. – 2017. – №3. – С. 61–65. /Degodiuk S.Ye., Litvinova O.A., Dmitrenko O.V., Moldavan L.P. Influence of fertilizers on the accumulation of trace elements and heavy metals in gray forest soil // Agroecological Journal. – 2017. – No.3. – P. 61–65./

Єгоршин О.О., Лісовий М.В. Математичне планування польових дослідів та статистична обробка експериментальних даних. – Харків: Вид-во Ін-ту грунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського, 2005. – 193с. /Yegorshin O.O., Lisovy M.V. Mathematical planning of field experiments and statistical processing of experimental data. – Kharkov: Publishing House of the Institute for Soil Science and Agrochemistry Research n.a. O.N.Sokolovsky, 2005. – 193p./

Заблоцька О.С., Опащук Н.М. Реакція проростків пшениці озимої на дію мікроелементів (Cu2+, Zn2+, Ni2+) в умовах водної культури // Агроекологічний журнал. – 2015. – №4. – С. 90–96. /Zablotskaya O.S, Opashchuk N.M. The response of winter wheat seedlings to the action of trace elements (Cu2+, Zn2+, Ni2+) under water culture // Agroecological Journal. – 2015. – No.4. – P. 90–96./

Зубровська О.М., Гришко В.М. Інтенсивність процесів пероксидного окиснення ліпідів та функціональний стан деревних насаджень при забрудненні довкілля важкими металами // Український ботанічний журнал. – 2019. – №5. – С. 458–468. /Zubrovska O.M., Grishko V.M. Intensity of lipid peroxidation processes and state of tree plantations under heavy metal pollution // Ukrainian Botanical Journal. – 2019. – No.5. – Р. 458–468./

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. /Ivanov V.B., Bystrova Ye.I., Seregin I.V. Comparison of the influence of heavy metals on root growth in connection with the problem of the specificity and selectivity of their action // Plant Physiology. – 2003. – Vol.50, no.3. – P. 445–454./

Клименко І.І. Вплив добрив на накопичення важких металів у темно-сірому опідзоленому ґрунті // Вісник аграрної науки. – 2009. – №6. – С. 67–69. /Klimenko I.I. Influence of fertilizers on the accumulation of heavy metals in dark gray podzolized soil // Bulletin of Agrarian Science. – 2009. – No.6. – P. 67–69./

Кошкин Е.И. Физиология устойчивости сельскохозяйственных культур. – М.: Дрофа, 2010. – 638с. /Koshkin Ye.I. Physiology of crop sustainability. – Moscow: Drofa, 2010. – 638p./

Крылова Е.Г. Влияние сульфата никеля на прорастание семян в развитие проростков прибережноводных растений // Журнал Сибирского федерального университета. Серія Біологія. – 2010. – Т.3, №1. – С. 99–106. /Krylova Ye.G. The effect of nickel sulfate on seed germination in the development of seedlings of near-water plants // Journal of the Siberian Federal University. Seriya Biology. – 2010. – Vol.3, no.1. – P. 99–106./

Кузьменко Є.І., Кузьменко А.С. Оцінка фітотоксичності важких металів в умовах моно- і поліелементного забруднення ґрунту // Агроекологічний журнал. – 2013. – №1. – С. 33–35. /Kuzmenko Ye.I., Kuzmenko A.S. Assessment of phytotoxicity of heavy metals under conditions of mono- and polyelement soil contamination // Agroecological Journal. – 2013. – No.1. – P. 33–35./

Макаренко Н.А. Агроекологічна оцінка мінеральних добрив за впливом на ґрунтову систему. Автореф. дис. … д-ра с.-г. наук / 03.00.16. – К., 2002. – 16с. /Makarenko N.A. Agroecological estimation of mineral fertilizers after influence system. Abstract of Dr. Sciences (Biology) thesis / 03.00.16. – Kyiv, 2002. – 16p./

Надежкина Е.В., Соловьев А.В., Молодова О.В., Ларина М.О. Биоаккумуляция элементов в различных сортах и гибридах капусты // Овощеводство и тепличное хозяйство. – 2016 – №5. – С. 53–58. /Nadezhkina Ye.V., Soloviev A.V., Molodova O.V., Larina M.O. Bioaccumulation of elements in various varieties and hybrids of cabbage // Vegetable Growing and Greenhouse Farming. – 2016. – No.5. – P. 53–58./

СанПин 42-128-4433-87. Санитарные нормы допустимых концентраций химических веществ в почве. – M.: Б.и., 1988. – 32с. /SanPin 42-128-4433-87. Sanitary standards for permissible concentrations of chemicals in the soil. – Moscow, 1988 . – 32p./

Россихіна Г. Стан антиоксидантної ферментативної системи рослин кукурудзи за дії ґрунтових гербіцидів і посухи // Вісник Львівського ун-ту. Серія біологічна. – 2010. – Вип.53. – С. 188–198. /Rossikhina G. State of antioxidant enzymatic system of maize plants under the action of soil herbicides and drought // Visnyk of Lviv University. Biology Series. – 2010. – Vol.53. – P. 188–198./

Сазанова К.А., Башмаков Д.И., Лукатин А.С. Генерация супероксидного анион-радикала в листьях растений при хроническом действии тяжелых металлов // Труды Карельского научного центра РАН. – 2012. – №2. – С. 119–124. /Sazanova K.A., Bashmakov D.I, Lukatin A.S. The generation of superoxide anion, radical in plant leaves under the chronic action of heavy metals // Transactions of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences. – 2012. – No.2. – P. 119–124./

Фатеев А.Н., Захарова М.А. Основы применения микроудобрений. – Х., 2003. – 110с. /Fateyev A.N., Zakharova M.A. Fundamentals of the use of micronutrient fertilizers. – Kharkov, 2003 . – 110p./

Халитов Н.Г. Содержание макроэлементов и тяжелых металлов в полевых культурах // Земледелие. – 2006. – №2. – С.28. /Khalitov N.G. The content of macronutrients and heavy metals in field crops // Agriculture. – 2006. – No.2. – P.28./

Chen C., Huang, Liu J. Functions and toxicity of nickel in plants: recent advances and future prospects // Journal of Clean Soil, Air, Water. – 2009. – Vol.37 (4–5). – P. 304–313.

Fargasova A. Phytotoxicity of chromium and nickel // Ecological Chemistry and Engineering S. – 2009. – Vol.15, no.3. – P. 335–347.

Gang A., Vyas H., Vyas A. A study of heavy metal toxicity on germination and seedling growth of soybean // Sciences Secure Journal of Biotechnology. – 2013. – No.2. – P. 5–9.

Shaikh I.R., Shaikh P.R., Shaikh R.A., Shaikh A.A. Phytotoxic effect of heavy metals (Cr, Cd, Mn and Zn) on wheat (Tricticum aestivum L.) seed germination and seeding growth in black cotton soil of Nanded, India // Research Journal of Chemical Sciences. – 2013. – Vol.3 (6). – P. 14–23.

Soni K.V., Bhuva B.D. Effect of chromium and manganese metal on biomass and growth rate of some pulses // International Journal of Pharma and Biosciences. – 2015. – Vol.6, no.2 (В). – P. 67–78.

Vassilev A. Physiological and agroecological aspects of cadmium interactions with barley plants: an overview // J. Central Eur. Аgric. – 2002. – Vol.4, no.1. – P. 65–74.

Wilkins D.A. The meashurment of tolerance to edaphic factors by means of root growth // New Phytol. – 1978. – Vol.80, no.3. – P. 623–633.

Опубліковано
2019-11-07
Цитовано
0 статей
Як цитувати
Гришко, В., & Лисенко, О. (2019). Фітотоксичність хрому і нікелю на початковому етапі онтогенетичного розвитку кукурудзи. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Біологія», 33, 123-132. https://doi.org/10.26565/2075-5457-2019-33-15
Розділ
ФІЗІОЛОГІЯ РОСЛИН