ВЛИЯНИЕ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ И БИОХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПАПОРОТНИКАMATTEUCCIA STRUTHIOPTERIS (L.) TODARO Богданова Е.С., Розенцвет О.А. Институт экологии Волжского бассейна РАН, Тольятти, Россия. olgarozen@mail.ru; cornales@mail.ru
INFLUENCE OF HEAVY METALS’ SALTS ON PHYSIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL STATE ON THE FERN MATTEUCCIA STRUTHIOPTERIS (L.) TODARO Bogdanova E.S, Rozentsvet O. А. На сегодняшний момент в научной литературе есть свидетельства о том, что многие виды папоротниковидных растений, могут быть использованы в качестве биоиндикаторов.
Например, существуют папоротники, которые применяют для определения серебра в почвах или являются индикаторами никелевых и медных отложений. Таким образом, изучение дикорастущих растений в целях биоиндикации позволит получить более полную информацию о биологических последствиях изменения среды. Целью данной работы было детальное исследование особенностей накопления Си+2, Pb2 и Cd2 папоротником Matteuccia struthiopteris (L.) Todaro и их влияния на функциональные и структурные свойства растений. Извлеченные из почвы корневища растений выращивали в лабораторных условиях на водной питательной среде Кнопа в течение 10 суток, в которую вносили соли ^(NO^, Pb(NO3)2 и Cd(NO3)2 в концентрации 1-1000 мкМ. Установлено, что основная часть металлов накапливалась в придаточных корнях растений: для С^2 эта величина составила 713 мкг/г сухой массы, Pb2 - 467 мкг/г, Cd2 - 51,4 мкг/г. В надземных частях растений были обнаружены С^2 (21,4 мг/г сухой массы) и Cd 2 (4 мг/г), однако количество С^2 соответствовало контролю (20,0 мг/г). Таким образом, было выявлено два типа стратегии - локализация металлов в корневой части (стратегия «исключения») и присутствие в листьях (стратегия «индикации»). Ускорение или снижение роста надземных органов осуществлялось на фоне изменения количества всех структурных элементов мембран (суммарных липидов и их жирных кислот (ЖК)), что связано с увеличением/снижением числа новых клеток, органоидов. В ходе исследования установлено, что состав гликолипидов был менее изменчив по сравнению с составом фосфолипидов (ФЛ). Изменение состава ФЛ осуществлялось, главным образом, за счет изменения соотношения фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина: а) увеличения под действием ^(NO^, и Pb(NO3)2; б) уменьшения под действием Cd(NO3)2; что очевидно связано с изменением/торможением путей биосинтеза ФЛ. Кроме того, регуляция состояния мембран осуществлялась путем изменения пула ненасыщенных ЖК: под действием ^(NO^ увеличивалось содержание моноеновых ЖК, и Pb(NO3)2 - три- и полиеновых ЖК, а под действием Cd(NO3)2 снижалось содержание моноеновых ЖК. Полученные данные свидетельствуют о существовании физиологических и биохимических механизмов защиты, что позволяет папоротникам успешно расти и развиваться в условиях избытка металлов в окружающей среде и может быть использовано в биоиндикационных методах.
ПРИМЕНЕНИЕ ЭПР-СПЕКТРОСКОПИИ В ЛИХЕНОИНДИКАЦИИ Бондаренко П.В., Журавлева С.Е. Московский физико-технический институт (государственный университет), Москва, Россия. gangot@gmail.com APPLICATION OF EPR SPECTROSCOPY IN LICHENOINDICATION Bondarenko P.V., Zhuravleva S.E. Измерения ЭПР-спектра основных представителей биоты показали, что водоросли, грибы и высшие растения имеют спектры, схожие со спектрами лишайников. Зарегистрирован узкий сигнал ЭПР с g = 2.0 и шириной АН = 5.3 ± 0.4 Гс. По литературным данным этот сигнал можно отнести к фенолу и меланину. Во всех анализируемых спектрах также присутствовал сигнал ЭПР с g = 2.1-2.2 и АН = 400 ± 50 Гс, который, вероятно, характеризует парамагнитные свойства как органической, так и неорганической компоненты. Однако значение амплитуды широкого пика спектра ЭПР, как и у низших растений (водоросли, мхи), так и у высших растений (можжевельник) меньше, чем у лишайников. Узкий пик ЭПР-спектра изучаемых образцов тоже определяет характерные различия между разными представителями биоты. Максимальную концентрацию спинов имеет можжевельник обыкновенный Juniperus communis (голосеменное растение), а минимальную концентрацию спинов имеют дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Таким образом, концентрация спинов широкого и узкого пиков природных стабильных радикалов в исследуемых образцах модельных организмов биоты является достоверной характеристикой состояния организма, которая может отражать условия среды, но из основных таксонов биоты именно исследование талломов лишайников методом ЭПР является более информативным за счет большей амплитуды широкого пика. Кроме того, методом ЭПР установлена закономерность распределения видов макролишайников по классам толерантности на территориях крупного мегаполиса: количество ПМЦ широкого пика доминирующих видов лишайников различной степени чувствительности соответствует уровню загрязнения окружающей среды. Проведенные эксперименты с талломами лишайников и измерения парамагнитных свойств методом ЭПР показали эффективность использования данного метода для биоиндикации разных сред, в том числе воздушной среды урбоэкосистем. Работа выполнена при финансовой поддержке научно-исследовательских работ МФТИ, проводимых в рамках государственного задания Министерства образования и науки РФ в 2012 г.
Еще по теме ВЛИЯНИЕ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ И БИОХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПАПОРОТНИКАMATTEUCCIA STRUTHIOPTERIS (L.) TODARO Богданова Е.С., Розенцвет О.А. Институт экологии Волжского бассейна РАН, Тольятти, Россия. olgarozen@mail.ru; cornales@mail.ru: