Биохимические механизмы защиты при накоплении тяжелых металлов в организмах

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.

овес посевной, тяжелые металлы, загрязнение почвы, антиоксиданты, oat (Avena Sativa), heavy metals, soil contamination, antioxidants

1. Башкин В.Н., Касимов Н.С. Биогеохимия. М.: Научный мир; 2004.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. Мукатанов А.Х. Вопросы эволюции и районирования почвенного покрова Республики Башкортостан. Уфа: Гилем; 1999.

7. Методика определения содержания тяжелых металлов в золе растений. М.: Высшая школа; 1990.

8. 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.

9. 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.

10. Федорова А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды. М.: ВЛАДОС; 2001.

11. Третьяков Н.Н., Кошкин Е.И., Новиков Н.Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. М.: Колос; 2000.

12. 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.

13. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова Н.О., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы. Лабораторное дело. 1988; (1): 16-9.

14. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Просвещение; 1980.

15. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. Пер. с англ. М.: Мир; 1989.

16. Петухова Г.А. Механизмы устойчивости организмов к нефтяному загрязнению среды. Тюмень: ТюмГУ; 2008.

17. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. Том 1. М.: Мир; 1993.

18. Полевой В.В. Физиология растений. М.: Высшая школа; 1989.