КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ БИОХИМИЧЕСКИХ АДАПТАЦИЙ БАЛЬЗАМИЧЕСКОГО ТОПОЛЯ (POPULUS BALSAMIFERA L.) К ТЕХНОГЕННОМУ СТРЕССУ В УСЛОВИЯХ САНИТАРНО-ЗАЩИТНЫХ НАСАЖДЕНИЙ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведено комплексное исследование биохимических адаптаций тополя бальзамического (Populus balsamifera L.), произрастающего в санитарно-защитных насаждениях Стерлитамакского промышленного центра (СПЦ). Установлено ухудшение жизненного состояния тополя бальзамического в условиях промышленного загрязнения. Выявлено повышение содержания валовых форм тяжелых металлов в почвах промышленной зоны с максимальной концентрацией в приповерхностном слое (0—20 см). Обнаружено, что избыток некоторых тяжелых металлов приводит к снижению содержания магния в листьях тополя в условиях СПЦ. В зоне наибольшей концентрации токсикантов (2—3 км от источников нефтехимического и химического загрязнения) зафиксировано повышение уровня пероксида водорода в листьях на 41.22% по сравнению с зоной условного контроля (10—15 км от промышленной зоны). Промышленные выбросы предприятий города вызывали стимуляцию окислительных процессов в листьях тополя, что проявлялось в увеличении содержания малонового диальдегида (на 33.73%) по сравнению с зоной условного контроля. Показано снижение содержания флавонолов и активности каталазы, как фермента антиоксидантной системы растений, в условиях СПЦ. Видимо, в условиях стресса растения используют каталазы, флавонолы и другие фенольные соединения для снижения интенсификации процессов перекисного окисления липидов. Установлено, что в условиях загрязнения СПЦ снижение флавонолов может компенсироваться увеличением количества антоцианов. В период активной вегетации (июнь– июль) зарегистрировано снижение содержания хлорофиллов в листьях деревьев промышленной зоны по сравнению с контролем. Заключено, что техногенное загрязнение приводит к аккумуляции тяжелых металлов в почвах, развитию окислительного стресса и перестройке антиоксидантной системы в листьях растений тополя. Снижение содержания хлорофиллов может служить диагностическим признаком нарушени физиологического состояния тополя бальзамического под воздействием промышленных загрязнений. Обнаруженные биохимические изменения представляют собой комплекс адаптивных реакций растений к техногенному стрессу.

Об авторах

Р. Х Гиниятуллин

Уфимский институт биологии

обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного научного учреждения Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук Уфа, Российская Федерация

Р. С Иванов

Уфимский институт биологии

Email: ivanovirs@mail.ru
обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного научного учреждения Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук Уфа, Российская Федерация

Список литературы

  1. Самусик Е.А., Маринк Т.П., Головатый С.Е. Интенсивность окислительных процессов и активность антиоксидантной системы в листьях древесных растений, произрастающих в условиях техногенного загрязнения // Социально-экологические технологии. 2022. Т. 12. № 4. С. 418. https://doi.org/10.31862/2500-2961-2022-12-4-418
  2. Тюлькова Е.Г. Влияние техногенных условий на содержание фотосинтетических пигментов древесных растений различных возрастных групп // Вестник Брестского государственного университета. 2019. № 1. С. 52.
  3. Гиниятуллин Р.Х., Иванов Р.С. Оценка состояния древостоев тополя бальзамического (Populus balsamifera L.) и характер накопления антоцианов в листьях у здоровых и сильно ослабленных деревьев в условиях промышленного загрязнения // Аграрная Россия. 2024. № 7. С. 29. https://doi.org/10.30906/1999-5636-2024-7-29-35
  4. Государственный доклад “О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2022 году”. Уфа, 2023. 318 с.
  5. Negrão S., Schmöckel S.M., Tester M. Evaluating physiological responses of plants to salinity stress // Ann. Bot. 2017. V. 119. P. 1. https://doi.org/10.1093/aob/mcw19
  6. Загоскина Н.В., Назаренко Л.В. Активные формы кислорода и антиоксидантная система растений // Вестник МГПУ. Серия: Естественные науки. 2016. № 2. С. 9.
  7. Mittler R. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance // Trends Plant Sci. 2002. V. 7. P. 405. https://doi.org/10.1016/s1360-1385(02)02312-9
  8. Anjum N.A., Sharma P., Gill S.S., Hasanuzzaman M., Khan E.A., Kachhap K., Mohamed A.A., Thangavel P., Devi G.D., Vasudhevan P., Sofo A. Catalase and ascorbate peroxidase — representative H2O2-detoxifying heme enzymes in plants // Environ. Sci. Pollut. Res. 2016. V. 23. P. 19002. https://doi.org/10.1007/s11356-016-7309-6
  9. Бухарина И.Л., Гибадуллина И.И. Содержание фотосинтетических пигментов в листьях липы мелколистной в городской среде Набережных Челнов // Лесоведение. 2021. № 1. C. 52.
  10. Ростунов А.А., Кончина Т.А. Влияние техногенных загрязнений на физиологические показатели листьев древесных растений на примере г. Арзамаса // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Биология, экология. 2016. Т. 15. С. 68.
  11. Удовенко Г.В. Устойчивость растений к абиотическим стрессам // Теоретические основы селекции растений. Т. 2. Санкт-Петербург: ВИР, 1995. С. 293.
  12. Серебрякова Н.Е., Карасева М.А., Карасев В.Н., Граница Ю.В. Диагностика жизнеспособности древесных растений г. Нижнекамска по активности фермента каталазы // Российский журнал прикладной экологии. 2015. № 4. С. 39.
  13. Сарсацкая А.С. Содержание фотосинтетических пигментов у древесных пород городских насаждений // Вестник КемГУ. Серия: Биологические, технические науки и науки о Земле. 2017. № 4. С. 9. https://doi.org/10.21603/2542-2448-2017-4-9-14
  14. Использование кернов в лесоводственных исследованиях: методические рекомендации // Ленинг. НИИ лесн. хоз-ва. Ленинград: ЛенНИИЛХ, 1988. 43 с.
  15. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение // Под ред. В.А. Алексеева. Л.: Наука, 1990. 200 с.
  16. Методика количественного химического анализа. Определение As, Cd, Co, Cr, Cu, Hd, Mn, Pb, Sb, Tm (кислотно-растворимые формы) в почвах и донных отложениях атомно-абсорбционным методом. СПб., 2005. 12 с.
  17. Hill S.J., Fisher A.S. Atomic absorption, methods and instrumentation // Encyclopedia of spectroscopy and spectrometry // Ed. J.C. Lindon. Elsevier Publ. 2017. P. 37. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803224-4.00099-6
  18. Курганова Л.Н., Веселов А.П., Синицына Ю.В., Еликова Е.А. Продукты перекисного окисления липидов как возможные посредники между воздействием повышенной температуры и развитием стресса-реакции у растений // Физиология растений. 1999. Т. 46. С. 218.
  19. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы // Лабораторное дело. 1988. № 1. С. 16.
  20. Гиниятуллин Р.Х. Биогеохимическая активность древесных видов в поглощении марганца, кадмия, свинца, никеля в зоне наибольшей концентрации токсикантов промышленного центра и в зоне условного контроля // Известия Уфимского научного центра Российской Академии наук. 2025. № 1. С. 52. https://doi.org/10.31040/2222-8349-2025-0-1-52-59
  21. Томпсон Л.М., Троу Ф.Р. Почвы и их плодородие. М.: Колос, 1982. 462 с.
  22. Аканова Н.И., Козлова А.В., Мухина М.Т. Роль магния в системе питания растений // Агрохимический вестник. 2012. № 6. С. 66. https://doi.org/10.24412/1029-2551-2021-6-014
  23. Foroughi M., Hoffmanr G., Teicher K., Venter F. Der erklung steigender gaben von blei, cadmium, chrom, nickel oder zink auf Kopfsalat nach kultur in nahrosund. Landwirt. Forschg. 1975. Bd.28, Sonderh.31/2/S. 206.
  24. Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов // Под ред. Н.В. Алексеевой-Поповой. Ленинград, 1991. 213 с.
  25. Гарифзянов А.Р. Образование перекиси водорода и проявления окислительного стресса в листьях древесных растений в условиях промышленного загрязнения // Фундаментальные исследования. 2012. № 1. С. 151.
  26. Коршиков И.И., Котов В.С., Михенко И.П., Игнатенко А.А., Чернышова Л.В. Взаимодействие растений с техногенно загрязненной средой // Устойчивость, фитоиндикация. Оптимизация. Киев: Наукова думка. 1995. С. 175.
  27. Дубровина О.А., Зубкова Т.В., Виноградов Д.В., Гогмачадзе Г.Д. Биоаккумуляция тяжелых металлов в хвое ели колючей (Picea pungens) и туи западной (Thuja occidentalis) и защитная реакция растений на экологический стресс [Электрон. ресурс] // АгроЭкоИнфо: Электронный научно-производственный журнал. 2023. № 3. https://doi.org/10.51419/202133309
  28. Воскресенская О.Л., Сарбаева Е.В., Старикова Е.А. Изменение активности антиоксидантных ферментов у интродуцированных хвойных растений в условиях городской среды // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 2. С. 56.
  29. Решетник Г.В., Задиранова Н.С., Серов А.В. Активность антиоксидантных ферментов прорастающих семян пшеницы (Triticum aestivum L.) в условиях воздействия нитрата свинца // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Серия: Биология. Химия. 2017. Т. 3. С. 37.
  30. Amirjani M.R. Effects of cadmium on wheat growth and some physiological factors // Int. J. Forest Soil Erosion. 2012. V. 2. P. 50.
  31. Фарафонтов М.Г. Биоиндикаторные свойства хлорофилла в условиях воздействия загрязнений неопределенного состава // Экология. 1999. № 5. С. 76.
  32. Колтунов Е.В. Влияние аэротехногенного загрязнения на состав и содержание фенольных соединений в хвое сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях урбанизации // Успехи современного естествознания. 2019. № 9. С. 19.
  33. Marquez-Garcia B., Angeles-Fernandez-Recamales M., Cordoba F. Effects of cadmium on phenolic composition and antioxidant activities of Erica andevalensis // J. Bot. 2012. V. 2012. P. 1. https://doi.org/10.1155/2012/936950
  34. Петухов А.С., Кремлёва Т.А., Петухова Г.А., Хритохин Н.А. Ответная антиоксидантная реакция травянистых растений различных видов на загрязнение среды тяжелыми металлами // Вестник Нижневартовского государственного университета. 2024. № 2. С. 25. https://doi.org/10.36906/2311-4444/24-2/03
  35. Середа Л.Н., Цветов Н.С., Дрозобужская С.В., Жиров В.К. Изменение содержания суммы флавоноидов в Vaccinium myrtillus в градиенте техногенного загрязнения в центральной части Кольского полуострова // Экосистемы. 2023. № 34. С. 163.
  36. Петухов А.С., Хритохин Н.А., Петухова Г.А., Кремлёва Т.А. Фенольная система защиты растений в условиях загрязнения среды г. Тюмени тяжелыми металлами // Ученые записки Казанского университета. Серия: Естественные науки. 2019. Т. 161, кн. 1. С. 93.
  37. Farrant J.M., Willigen C.V., Loffell A., Bartsch S., Whittaker A. An investigation into the role of light during desiccation of three angiosperm resurrection plants // Plant Cell Environ. 2003. V. 26. P. 1275. https://doi.org/10.1046/j.0016-8025.2003.01052.x
  38. Hale K.L., Tufan H.A., Picerking I.J. Anthocyanins facilitate tungsten accumulation in Brassica // Plant Physiol. 2002. V. 116. P. 351. https://doi.org/10.1034/j.1399-3054.2002.1160310.x
  39. Neill S.O., Gould K.S., Kilmartin P.A., Mitchell K.A., Markham K.R. Antioxidant activities of red versus green leaves in Elatostema rugosum // Plant Cell Environ. 2002. V. 25. P. 539. https://doi.org/10.1046/j.1365-3040.2002.00837.x
  40. Чупахина Г.Н., Массеникова Р.В., Скрытник Л.Н., Бессережнова М.И. Реакция пигментной и антиоксидантной систем растений на загрязнение окружающей среды г. Калининграда выбросами автотранспорта // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2012. № 2. С. 171.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).