Исследование влияния препарата «эпин» на поступление и накопление свинца в ткани проростков пшеницы

С экологических и токсиколого-гигиенических позиций не все тяжелые металлы могут быть восприняты однозначно. Прежде всего, представляют интерес те металлы, которые наиболее широко и в значительных объемах используют в производственной деятельности человека и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк.

Основной средой, в которую попадают тяжёлые металлы, в том числе из атмосферы и водной среды, является почва. Она же служит источником вторичного загрязнения приземного воздуха и вод, попадающих из неё в Мировой океан. Из почвы тяжёлые металлы усваиваются растениями, которые затем попадают в пищу животным и человеку.

В настоящее время о механизмах накопления растениями тяжелых металлов известно мало. Растения слабо усваивают многие тяжелые металлы – например, свинец – даже при их высоком содержании в почве из-за того, что они находятся в виде малорастворимых соединений. Поэтому концентрация свинца в растениях обычно не превышает 50 мг/кг.

Почвенно-климатические условия Сибири предопределяют возделывание здесь относительно скороспелых и требовательных и умеренным температурам яровых зерновых культур. Продление вегетационного периода, для того чтобы выращивать среднеспелые сорта невозможно, так как это может привести к их гибели. Для внедрения среднеспелых сортов в Восточную Сибирь, или предотвращение полегания яровых в осенний период необходимо регулировать их рост, т. е. способствовать их прорастанию, быстрому развитию проростков. Важно грамотно использовать регуляторы роста растений не только с точки зрения подбора оптимальной концентрации препарата, но и учитывая условия выращивания, в том числе загрязнения почв тяжелыми металлами.

Выбор препарата «Эпин» обусловлен его характеристиками. Рекомендовано использовать как антистрессовый адаптоген. Указывается на его способность нейтрализовать вредное воздействие пестицидов, солей тяжелых металлов, радионуклидов и нитратов.

В цели исследования входило оценить влияние препарата «Эпин» на поступление, накопление и распределение свинца в тканях проростков пшеницы.

Для оценки влияния препарата «Эпин» на проростки пшеницы выращенные в условиях загрязнения почв свинцом был проведен вегетационный опыт. Пшеницу выращивали на почвогрунте в течение 14 дней от момента появления всходов при комнатной температуре на дневном освещении.

В контрольном варианте использовали почвогрунт не загрязненный свинцом. В опытных вариантах вносили нитрат свинца из расчета 32 мг/кг почвы. После появления всходов на 5 день производили опрыскивание одного варианта с чистой почвой и одного варианта с почвой содержащей свинец препаратом «Эпин» в концентрации 0,2 мл на 1 л раствора.

Таким образом, было заложено 4 варианта опыта по 30 семян (табл. 1).

В качестве реагента для гистологического выявления свинца был использован раствор дифенилтиокарбазона (дитизон) приготовленный на ацетоне с водой в соотношении 3:1, при подкислении ледяной уксусной кислотой. Тяжелые металлы обнаруживались в виде нерастворимых дитизонатов красного цвета (Серегин, Иванов, 1997).

По данным всех опытов выполняли первичную статистическую обработку, и однофакторный дисперсионный анализ с помощью пакета анализа программы Microsoft Office Excel 2003 (Хижняк, Мучкина, 2004).

Полученные данные показывают изменение длины и массы побегов пшеницы под влиянием свинца, препарата «Эпин» и их совместном действии (табл. 2)

В результате исследования влияния препарата «Эпин» на рост осевых органов пшеницы было отмечено, что, по сравнению с контролем, «Эпин» оказывал положительное влияние на рост побегов (табл. 2). Выявлено увеличение длины побегов на 29,7 %, по сравнению с контрольным вариантом. При этом сырая масса побегов возрастала на 40,2 % . Под действием ионов свинца длина и масса побегов пшеницы снижались в 1,5 раза.

Выращивание пшеницы с использованием препарата «Эпин», в условиях загрязнения почв свинцом, вызывало уменьшение длины и массы проростков пшеницы по сравнению с контролем на 9,5% и 21,7% соответственно. Однако, по сравнению с проростками выращенными на почве загрязненной свинцом, без использования препарата наблюдалось увеличение длины побегов в 1,5 раза, масса побегов увеличивалась лишь на 10 %. По-видимому, такое действие можно объяснить тем, что «Эпин» стимулирует растяжение клеток, и снижает токсическое действие свинца.

Сравнение данных по критерию Фишера показало достоверность различия при уровне надежности 0,95. Однофакторный дисперсионный анализ показал, что изменение длины и массы корней и побегов пшеницы обусловлены действием ионов свинца, препарата «Эпин» или их совместным воздействием.

Гистохимическое исследование показало, что в контрольных растениях реакции с дитизоном были отрицательными. При исследовании проростков пшеницы, выращенных в условиях загрязнения почвы свинцом, отмечено проникновение ионов свинца в ткани. Реакция с дитизоном вызывала окрашивание срезов различной интенсивности. Распределение окраски срезов и её интенсивности находилось в зависимости от исследуемой ткани и степени проникновения ионов свинца.

Свинец был обнаружен в клеточных стенках корня (красная окраска тканей) (рис. 1а). Большую концентрацию этих элементов наблюдали в наружных слоях клеток и слизи окружающей корень.

При исследовании срезов побегов пшеницы ионы свинца были обнаружены в клетках эпидермы и паренхимы (рис.1б, 1в). В проводящих тканях свинец не обнаружен. Окрашивались искючительно клеточные стенки, причем наиболее интенсивное окрашивание наблюдалось в клеточных стенках эпидермы и в зоне утолщения клеточных стенок мезофилла. Полученные результаты согласуются с данными, полученными для кукурузы в исследованиях И.В.Серегина и В.Б. Иванова (1997).


Гистохимическое исследование пшеницы выращенной с использованием обработки препаратом «Эпин» показывает снижение интенсивность окраски полученных препаратов (рис. 2), по сравнению с вариантом, где обработка препаратом «Эпин» не осуществлялась (рис. 1).

Свинец также был обнаружен в клетках корня (рис. 2а). Большую концентрацию этих элементов наблюдали в наружных слоях клеток и слизи окружающей корень.