Надходження 137Cs у рослини зернових культур за впливу комплексних бактеріальних препаратів

  • В. В. Іллєнко Національний університет біоресурсів і природокористування України, вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, 03041, Україна https://orcid.org/0000-0002-0058-0442
  • K. Є. Шаванова Національний університет біоресурсів і природокористування України, вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, 03041, Україна https://orcid.org/0000-0002-6798-3123
  • Ю. В. Рубан Національний університет біоресурсів і природокористування України, вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, 03041, Україна https://orcid.org/0000-0002-1767-3688
  • О. Ю. Паренюк Національний університет біоресурсів і природокористування України, вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, 03041, Україна https://orcid.org/0000-0002-9057-8441
DOI: https://doi.org/10.26565/1992-4259-2020-23-12
Ключові слова: мікробні добрива, радіонукліди, контрзаходи

Анотація

Мета. Оцінка ролі окремих штамів мікроорганізмів у переході 137Cs у рослини ярої пшениці і ріпака.

Методи. Польові, лабораторні,  інокуляції, гамма-спектрометрії.

Результати. Ґрунтові мікроорганізми можуть як знижувати, так і посилювати перехід 137Cs із ґрунту в рослини. Мікроорганізми-інокулянти при використанні на бідних елементами живлення ґрунтах прискорюють ріст рослин у довжину, що свідчить про покращення умов їхнього зростання. У дослідженнях вдалося показати, що дана властивість не залежить від локалізації мікроорганізму на поверхні кореня, адже всі проаналізовані бактерії належали до групи таких, що колонізують ризосферу рослини. В умовах польового досліду інокуляція насіння ріпаку штамом A. сhroococcum УКМ В-6082 забезпечила зниження КН 137Cs майже на 50 % порівняно з контролем. У дослідах із пшеницею достовірного зменшення накопичення 137Cs не було. Застосування комплексів препаратів на основі штамів бактерій Agrobacterium radiobacter ІМВ В-7246 та A. chroococcum УКМ В-6082 для інокуляції насіння ріпаку й Azotobacter chroococcum УКМ В-6003, можна розглядати як додатковий радіозахисний спосіб блокування надходження 137Cs у ці види сільськогосподарських рослин.

Висновки. Ґрунтові мікроорганізми можуть як знижувати, так і підвищувати накопичення 137Cs в біомасі рослин і ця властивість не залежить від локалізації мікроорганізму на поверхні кореня, адже всі проаналізовані бактерії належали до групи таких, що колонізують ризосферу рослини. Запропоновано використання інокуляції насіння сільськогосподарських рослин бактеріальними препаратами за умов вирощування на забрудненому радіонуклідами ґрунті як додаткового заходу щодо зменшення накопичення радіонуклідів у зеленій масі рослин.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографії авторів

В. В. Іллєнко, Національний університет біоресурсів і природокористування України, вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, 03041, Україна

кандидат біологічних наук, старший викладач кафедри радіобіології та радіоекології

K. Є. Шаванова, Національний університет біоресурсів і природокористування України, вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, 03041, Україна

кандидат біологічних наук, провідний науковий співробітник, кафедра радіобіології та радіоекології

Ю. В. Рубан, Національний університет біоресурсів і природокористування України, вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, 03041, Україна

аспірант, кафедра радіобіології та радіоекології

О. Ю. Паренюк, Національний університет біоресурсів і природокористування України, вул. Героїв Оборони, 15, м. Київ, 03041, Україна

кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник, кафедра радіобіології та радіоекології

Посилання

Dushenkov, S. (2003). Trends in phytoremediation of radionuclides. Plant and Soil, 249(1), 167–175. https://doi.org/10.1023/A:1022527207359

Gudkov, I.M. (2016). Radiobiology: a textbook. Kherson: Oldie Plus. (In Ukrainian).

Gudkov, I.N., Gaychenko, V. A., Yu Pareniuk, O. & Grodzinsky, D. M. (2011). Changes in biocenoses in the Chernobyl NPP accident zone. Nuclear physics and energy, 12(4), 362–374. Retrieved from http://jnpae.kinr.kiev.ua/12.4/Articles_PDF/jnpae-2011-12-0362-Gudkov.pdf

Zhu, Y.G., & Shaw, G. (2000). Soil contamination with radionuclides and potential remediation. Chemosphere, 41(1–2), 121–128. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(99)00398-7

Ulanovsky, A. (2016). Improved dosimetry for animals and plants What does the new ICRP draft publication bring? Retrieved from http://www.icrp.org/docs/2016aomori/5%20Ulanovsky.pdf

Steinhauser, G., Brandl, A., & Johnson, T. E. (2014). Comparison of the Chernobyl and Fukushima nuclear accidents: A review of the environmental impacts. Science of The Total Environment, 470–471, 800–817. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.10.029

Vuong, H. V. (2013). The use of the integrated soil microcosms to assess accumulation of caesium ( Cs ) and lead ( Pb ) from contaminated soils by earthworms ( Eisenia andrei ) and the sunflower ( Helianthus annuus ) (RMIT University, Melbourne, Australia.). Retrieved from http://researchbank.rmit.edu.au/eserv/rmit:160596/Vuong.pdf

Kizilova, A. K., Titova, L. V., Kravchenko, I. K., & Iutinskaya, G. A. (2012). Evaluation of the diversity of nitrogen-fixing bacteria in soybean rhizosphere by nifH gene analysis. Microbiology, 81(5), 621–629. https://doi.org/10.1134/S0026261712050116

Lucy, M., Reed, E., & R. Glick, B. (2004). Applications of free living plant growth-promoting rhizobacteria. Antonie van Leeuwenhoek, 86(1), 1–25. https://doi.org/10.1023/B:ANTO.0000024903.10757.6e

Song, N., Zhang, X., Wang, F., Zhang, C., & Tang, S. (2012). Elevated CO2 increases Cs uptake and alters microbial communities and biomass in the rhizosphere of Phytolacca americana Linn (pokeweed) and Amaranthus cruentus L. (purple amaranth) grown on soils spiked with various levels of Cs. Journal of Environmental Radioactivity, 112, 29–37. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2012.03.002

Tang, S., Liao, S., Guo, J., Song, Z., Wang, R., & Zhou, X. (2011). Growth and cesium uptake responses of Phytolacca americana Linn. and Amaranthus cruentus L. grown on cesium contaminated soil to elevated CO2 or inoculation with a plant growth promoting rhizobacterium Burkholderia sp. D54, or in combination. Journal of Hazardous Materials, 198, 188–197. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.10.029

Khan, A. G. (2005). Role of soil microbes in the rhizospheres of plants growing on trace metal contaminated soils in phytoremediation. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 18(4), 355–364. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2005.02.006

White, C., & Gadd, G. M. (1990). Biosorption of radionuclides by fungal biomass. Journal of Chemical Technology and Biotechnology (Oxford, Oxfordshire : 1986), 49(4), 331–343. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1366965

Aung, H. P., Djedidi, S., Yokoyama, T., Suzuki, S., & Bellingrath-Kimura, S. D. (2015). Transfer of radiocesium to four cruciferous vegetables as influenced byorganic amendment under different field conditions in Fukushima Prefecture. Journal of Environmental Radioactivity, 140, 148–155. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.11.015

Pareniuk, O., Shavanova, K., Laceby, J. P., Illienko, V., Tytova, L., Levchuk, S., … Nanba, K. (2015). Modification of 137Cs transfer to rape (Brassica napus L.) phytomass under the influence of soil microorganisms. Journal of Environmental Radioactivity, 149, 73–80. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.07.003

Djedidi, S., Kojima, K., Ohkama-Ohtsu, N., Bellingrath-Kimura, S. D., & Yokoyama, T. (2016). Growth and 137Cs uptake and accumulation among 56 Japanese cultivars of Brassica rapa, Brassica juncea and Brassica napus grown in a contaminated field in Fukushima: Effect of inoculation with a Bacillus pumilus strain. Journal of Environmental Radioactivity, 157, 27–37. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2016.02.024

Pareniuk, O. J., Moshynets, O. V., Tytova, L. V., & Levchuk, S. E. (2013). Qualitative composition of dominating forms of microorganisms isolated from radionuclide contaminated soil and their ability to accumulate 137Cs. Microbiol. J., 75(1), 33–40.

Takeda, A., Tsukada, H., Nakao, A., Takaku, Y., & Hisamatsu, S. (2013). Time-dependent changes of phytoavailability of Cs added to allophanic Andosols in laboratory cultivations and extraction tests. Journal of Environmental Radioactivity, 122, 29–36. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2013.02.005

Ghosh, A., Sharma, A., & Talukder, G. (1993). Effects of cesium on cellular systems. Biological Trace Element Research, 38(2), 165–203. https://doi.org/10.1007/BF02784052

Gudkov, I.M. & Vinnychuk, M.M. (2003). Agricultural radiobiology. Zhytomyr: DAU. (In Ukrainian).

Beresford, N. A., & Smith, J. T. (n.d.). Application of countermeasures. In Chernobyl — Catastrophe and Consequences (pp. 191–215). https://doi.org/10.1007/3-540-28079-0_5

International Organization of Standardization (ISO). (2019). ISO 20042:2019 - Measurement of radioactivity. Gamma-ray emitting radionuclides. Generic test method using gamma-ray spectrometry. In International Standard. Retrieved from https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:20042:ed-1:v1:en

Phillips, G. C., & Garda, M. (2019). Plant tissue culture media and practices: an overview. In Vitro Cellular and Developmental Biology - Plant, 55, 242–257. https://doi.org/10.1007/s11627-019-09983-5

Nikitin, A. N., Cheshyk, I. A., Gutseva, G. Z., Tankevich, E. A., Shintani, M., & Okumoto, S. (2018). Impact of effective microorganisms on the transfer of radioactive cesium into lettuce and barley biomass. Journal of Environmental Radioactivity, 192, 491–497. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2018.08.005

ASTM International. (1998). ASTM E181-98, Standard Test Methods for Detector Calibration and Analysis of Radionuclides. https://doi.org/10.1520/E0181-98

Опубліковано
2020-11-29
Як цитувати
Іллєнко, В. В., ШавановаK. Є., Рубан, Ю. В., & Паренюк, О. Ю. (2020). Надходження 137Cs у рослини зернових культур за впливу комплексних бактеріальних препаратів. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Екологія», (23), 139-148. https://doi.org/10.26565/1992-4259-2020-23-12
Номер
№ 23 (2020): Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна серія "Екологія"
Розділ
Біологічні дослідження

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).