medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2017-96-2-114-117medlit-749Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEБиохимические механизмы защиты при накоплении тяжелых металлов в организмахBiochemical protective mechanisms in the accumulation of heavy metals in organismsПетуховА. С.PetukhovA. S.noemail@neicon.ruПетуховаГалина АлександровнаPetukhovaGalina A.gpetuhova1@mail.ruФГБОУ ВО «Тюменский государственный университет»Tyumen State University201721102020962114117Copyright © Петухов А.С., Петухова Г.А., 20202020Петухов А.С., Петухова Г.А.Petukhov A.S., Petukhova G.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/749

В настоящее время, в связи с загрязнением окружающей среды тяжелыми металлами, представляет большой интерес изучение процесса их накопления в растениях и их токсического действия на биохимические показатели. Поэтому целью работы был анализ изменения системы антиоксидантной защиты растений в условиях загрязнения почвы медью и цинком. Объектом исследования стали проростки овса посевного по 300 растений в каждом варианте опыта. Для проведения эксперимента песок равномерно загрязнялся сульфатами Cu и Zn в количестве 2 ПДК по их валовому содержанию в почве. Эксперимент продолжался 2 недели. Для реализации цели работы было проанализировано содержание Cu и Zn в растениях при загрязнении почвы тяжелыми металлами. Кроме того, проводился анализ содержания продуктов перекисного окисления липидов и активности пероксидазы, каталазы, содержания фенолов и флавоноидов, а также активности фотосинтетической системы клетки. Было установлено, что при загрязнении почвы медью и цинком в концентрации, соответствующей 2 ПДК, идет накопление металлов в растениях. Аккумуляция меди растениями была выше по сравнению с цинком, что может быть связано с большей миграционной способностью цинка. При комбинированном действии двух металлов выявлено их антагонистическое взаимодействие. Установлено повышение содержания продуктов перекисного окисления липидов в клетках, как следствие накопления тяжелых металлов растениями. В результате повышения содержания продуктов перекисного окисления липидов, было выявлено увеличение активности работы фотосинтетического аппарата и антиоксидантных систем (каротиноидов, каталазы, пероксидазы) в клетке. Снижение содержания фенолов и флавоноидов связано с использованием этих систем антиоксидантной защиты для нейтрализации процессов перекисного окисления липидов.

At present due to the environmental contamination by heavy metals there is a great interest to investigate the processes of their both accumulation in plants and toxic effect on biochemical indices. Therefore the objective of this research was the analysis of the alteration of the system of antioxidant protection ofplants in conditions of soil contamination by copper and zinc. Research object were germinants of oat in amount of300 plants in each variant of the experiment. For the performance of the experiment, the sand was equally contaminated by sulfates of Cu and Zn in concentration of 2 MPC on its gross content in soil. The experiment lastedfor 2 weeks. For the implementation of the objective of research there was analyzed the contentof both Cu and Zn in plants exposed to soil contamination. Additionally there was performed an analysis of as the content of lipids peroxidation products, phenols and flavonoids; as well the activity ofperoxidase, catalase and photosynthetic system. Under the soil contamination by copper and zinc corresponding to 2 MPC the accumulation of heavy metals was established to be happening in plants. If compared copper accumulation was higher than zinc accumulation that can be explained by the high migration capability of zinc. Under combined impact of two metals there was revealed their antagonistic interaction. There was established an elevated content of lipids peroxidation products in cells as a sequence of the accumulation of heavy metals in plants. As a result of the elevation of the content of lipids peroxidation products there was revealed a raised activity ofphotosynthetic apparatus and antioxidant system (carotenoids, catalase and peroxidase) in the cell. The decrease of the content ofphenols and flavonoids is related with the usage of this system of antioxidant protection for the neutralization of lipids peroxidation processes.

овес посевнойтяжелые металлызагрязнение почвыантиоксидантыoat (Avena Sativa)heavy metalssoil contaminationantioxidantsReferencesБашкин В.Н., Касимов Н.С. Биогеохимия. М.: Научный мир; 2004.Башкин В.Н., Касимов Н.С. Биогеохимия. М.: Научный мир; 2004.Масленников П.В. Реакция антиоксидантной системы чины приморской (Lathyrus maritimus bigel.) на действие ионов кадмия. Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2013; (11-1): 67-70.Масленников П.В. Реакция антиоксидантной системы чины приморской (Lathyrus maritimus bigel.) на действие ионов кадмия. Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2013; (11-1): 67-70.Фазлиева Э.Р., Киселева И.С. Биохимические реакции растений Tussilago Farfara L. Из природных местообитаний с разным уровнем техногенного загрязнения на избыток меди в среде. Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. 2011; (3): 246-56.Фазлиева Э.Р., Киселева И.С. Биохимические реакции растений Tussilago Farfara L. Из природных местообитаний с разным уровнем техногенного загрязнения на избыток меди в среде. Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. 2011; (3): 246-56.Ли Т.К., Лу Л.Л., Жу Е., Гупта Д.К., Ислам Е., Янг Х.Е. Антиоксидантная система в корнях двух контрастных экотипов Sedum Alfredii при повышенных концентрациях цинка. Физиология растений. 2008; 55(6): 886-94.Ли Т.К., Лу Л.Л., Жу Е., Гупта Д.К., Ислам Е., Янг Х.Е. Антиоксидантная система в корнях двух контрастных экотипов Sedum Alfredii при повышенных концентрациях цинка. Физиология растений. 2008; 55(6): 886-94.Корнилов А.Л. Биохимические показатели и содержание тяжелых металлов в растениях береговой линии водоемов г. Тюмени в условиях антропогенного загрязнения: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Тюмень; 2014.Корнилов А.Л. Биохимические показатели и содержание тяжелых металлов в растениях береговой линии водоемов г. Тюмени в условиях антропогенного загрязнения: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Тюмень; 2014.Мукатанов А.Х. Вопросы эволюции и районирования почвенного покрова Республики Башкортостан. Уфа: Гилем; 1999.Мукатанов А.Х. Вопросы эволюции и районирования почвенного покрова Республики Башкортостан. Уфа: Гилем; 1999.Методика определения содержания тяжелых металлов в золе растений. М.: Высшая школа; 1990.Методика определения содержания тяжелых металлов в золе растений. М.: Высшая школа; 1990.Шульгин И.А., Ничипорович А.А. Хлорофилл. В кн.: Шульгин И.А., Ничипорович А.А. Расчет содержания пигментов с помощью номограмм. Минск: Наука и техника; 1974: 127-36.Шульгин И.А., Ничипорович А.А. Хлорофилл. В кн.: Шульгин И.А., Ничипорович А.А. Расчет содержания пигментов с помощью номограмм. Минск: Наука и техника; 1974: 127-36.Шведова А.А., Полянский Н.Б. Метод определения конечных продуктов перекисного окисления липидов в тканях - флуоресцирующих шиффовых оснований. В кн.: Бурлакова Е.Б., ред. Исследование синтетических и природных антиоксидантов in vitro и in vivo. М.: Наука; 1992: 72-3.Шведова А.А., Полянский Н.Б. Метод определения конечных продуктов перекисного окисления липидов в тканях - флуоресцирующих шиффовых оснований. В кн.: Бурлакова Е.Б., ред. Исследование синтетических и природных антиоксидантов in vitro и in vivo. М.: Наука; 1992: 72-3.Федорова А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды. М.: ВЛАДОС; 2001.Федорова А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды. М.: ВЛАДОС; 2001.Третьяков Н.Н., Кошкин Е.И., Новиков Н.Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. М.: Колос; 2000.Третьяков Н.Н., Кошкин Е.И., Новиков Н.Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. М.: Колос; 2000.Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П., Перуанский Ю.В., Луковникова Г.А., Иконникова М.И. Методы биохимического исследования растений. Ленинград: Агропромиздат; 1987.Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П., Перуанский Ю.В., Луковникова Г.А., Иконникова М.И. Методы биохимического исследования растений. Ленинград: Агропромиздат; 1987.Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова Н.О., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы. Лабораторное дело. 1988; (1): 16-9.Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова Н.О., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы. Лабораторное дело. 1988; (1): 16-9.Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Просвещение; 1980.Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Просвещение; 1980.Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. Пер. с англ. М.: Мир; 1989.Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. Пер. с англ. М.: Мир; 1989.Петухова Г.А. Механизмы устойчивости организмов к нефтяному загрязнению среды. Тюмень: ТюмГУ; 2008.Петухова Г.А. Механизмы устойчивости организмов к нефтяному загрязнению среды. Тюмень: ТюмГУ; 2008.Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. Том 1. М.: Мир; 1993.Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. Том 1. М.: Мир; 1993.Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высшая школа; 1989.Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высшая школа; 1989.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.