На главную              К списку выставок

Растения в условиях техногенного стресса

Журнальные статьи

Akshatha, Chandrashekar K.R. Gamma sensitivity of forest plants of Western Ghats // J. Environ. Radioact. 2014. Vol. 132. P. 100–107.

Seeds of Artocarpus hirsutus Lam., Garcinia xanthochymus Hook., Saraca asoca Roxb., Rourea minor Gaertn., Pterocarpus marsupium Roxb., Terminalia chebula Retz., Aporusa lindleyana (Wt.) bail., Holoptelea integrifolia Roxb. and Oroxylum indicum (L.) Vent, were collected from different regions of Western Ghats and exposed to different doses of gamma radiation using Co-60 source. The effect of irradiation was examined on germination, growth and vigor parameters. Decrease in the germination and growth attributes with increased dose was observed in A. hirsutus, G. xanthochymus and S. asoca and thus indicating sensitivity of these plants to radiation. In contrast, enhancement in the germination (percentage), vigor and generation of leaves was observed for P. marsupium, T. chebula, H. integrifolia and O. indicum. These plants were classified as radiation tolerant because of the ability of their seedlings to successfully establish under radiation stress. R. minor and A. lindleyana were able to maintain viability up to 100 Gy dose, however, any further increase in the dose found to have negative effect.

Baek S.G., Woo S.Y. Physiological and biochemical responses of two tree species in urban areas to different air pollution levels // Photosynthetica. 2010. Vol. 48, № 1. P. 23–29.

We investigated the physiological and biochemical differences in Pterocarpus indicus and Erythrina orientalis grown in four sites at different pollution levels in the Philippines: Makati, Pasig and Quezon (high pollution levels; HP) located in Metro Manila, and La Mesa Watershed (a non-polluted area; NP). Among these four areas, HP sites had higher net photosynthetic rates (P (N)) than NP sites, except for Makati. Among HP sites, Makati and Quezon had the lowest P (N) for P. indicus and E. orientalis, respectively. Chlorophyll (Chl) contents were significantly lower in HP than in NP sites. Trees in Makati had the lowest Chl contents among HP sites, and P. indicus had higher Chl contents than did E. orientalis. In addition, the chloroplasts in HP trees had small starch grains with numerous dark, large plastoglobuli. Furthermore, antioxidant enzymes, indicative of the defense mechanism, showed a significantly higher activity in HP than in NP trees.

Bogorodskaya A.V. et al. Assessment of the state of soil microbial cenoses in the forest-tundra zone under conditions of airborne industrial pollution // Eurasian Soil Science. 2012. Vol. 45, № 5. P. 521–531.

The quantitative and functional responses of soil microbial cenoses in the forest-tundra zone to pollution have been studied in the area exposed to emissions from the Norilsk Mining and Metallurgical Works. The strongest structural and functional disturbances of the soil biota have been recorded on the plots with completely destroyed vegetation. A decrease in the content of microbial carbon and an elevated respiration rate in the technogenically transformed soils provide evidence for the functioning of the microbial communities under stress caused by the continuous input of aggressive pollutants. The degree of transformation and the contents of technogenic elements (Ni, Cu, Co, Pb, and S) in the organic horizons of the forest-tundra soils are the major factors affecting the development and functioning of the soil microbial cenoses.

Chang C.L., Follett P. Resveratrol modifies tephritid fruit fly response to radiation but not nutritional stress // Int. J. Radiat. Biol. 2012. Vol. 88, № 4. P. 320–326.

Purpose : Resveratrol (3,5,4'-trihydroxystilbene) is a polyphenol compound found in many plants and fruits that has antioxidant and radioprotective properties. Two model invertebrates, Bactrocera dorsalis (oriental fruit fly) and B. cucurbitae (melon fly) (Diptera: Tephritidae), were studied to determine if the addition of resveratrol to an artificial diet could modify their response to radiation and nutritional stress. Materials and methods : Resveratrol at concentrations of 0, 50, 100, or 200 mu M of was incorporated into a liquid larval fruit fly diet. Third instars were treated with: (i) A radiation dose of 30 Gy (radiation stress), (ii) a wheat germ oil-deficient diet (nutritional stress), or (iii) left untreated as a control. Results : The addition of resveratrol to the diet partially mitigated the adverse effects of radiation on several life history parameters. In B. cucurbitae, a significantly higher 49-53% of adults could fly when 50-200 mu M resveratrol was added to the diet compared with 32% in irradiated flies reared without resveratrol. B. cucurbitae egg hatch in irradiated insects improved significantly from 46 to 66% with the addition of 50 mu M resveratrol. In irradiated B. dorsalis, adult emergence was significantly improved from 12 to 29% with the addition of 100 mu M resveratrol. Resveratrol did not mediate any of the negative effects of a wheat germ oil-deficient diet in either species. Conclusion : Resveratrol has potential as a means to partially mitigate the adverse effects of radiation treatment under the conditions tested. This study is the first to show that resveratrol can have radioprotective effects in invertebrates.

Cornelissen T., Stiling P. Small Variations Over Large Scales: Fluctuating Asymmetry Over the Range // Int. J. Plant Sci. 2010. Vol. 171, № 3. P. 303–309.

Fluctuating asymmetry (FA) represents small, random variation from symmetry, and it has been used as an indicator of plant stress at relatively local scales. In this study, variation in FA was examined at the landscape scale across the whole distributional range of the two oak species Quercus myrtifolia and Quercus chapmanii in Florida. Oak leaf morphology was evaluated in 40 sites covering similar to 170,000 km(2). Plants growing on coastal/edge sites exhibited significantly higher levels of FA than did plants inhabiting inland/center sites. For myrtle oaks, levels of FA were also spatially structured, and sites were positively spatially autocorrelated at small distances, indicating that sites that were closer exhibited similar levels of environmental stress and FA. Our results have shown that FA, a reliable measurement of plant stress at local scales, can also be used as a biological tool for monitoring the quality of the environment at larger spatial scales, increasing its usefulness in studies across the full range of plant species.

De Oliveira L.M. et al. Effects of arsenate, chromate, and sulfate on arsenic and chromium uptake and translocation by arsenic hyperaccumulator Pteris vittata L. // Environ. Pollut. 2014. Vol. 184. P. 187–192.

We investigated effects of arsenate (AsV), chromate (CrVI) and sulfate on As and Cr uptake and translocation by arsenic hyperaccumulator Pteris vittata (PV), which was exposed to AsV, CrVI and sulfate at 0, 0.05, 0.25 or 1.25 mM for 2-wk in hydroponic system. PV was effective in accumulating large amounts of As (4598 and 1160 mg/kg in the fronds and roots at 0.05 mM AsV) and Cr (234 and 12,630 mg/kg in the fronds and roots at 0.05 mM CrVI). However, when co-present, AsV and CrVI acted as inhibitors, negatively impacting their accumulation in PV. Arsenic accumulation in the fronds was reduced by 92% and Cr by 26%, indicating reduced As and Cr translocation. However, addition of sulfate increased uptake and translocation of As by 26-28% and Cr by 1.63 fold. This experiment demonstrated that As and Cr inhibited each other in uptake and translocation by PV but sulfate enhanced As and Cr uptake and translocation by PV.

Dmitriev A.P. et al. Effect of Chronic Irradiation on Plant Resistance to Biotic Stress in 30-km Chernobyl Nuclear Power Plant Exclusion Zone // Russ. J. Plant Physiol. 2011. Vol. 58, № 6. P. 1062–1068.

It was established in greenhouse experiments that infection with powdery moldew (Erysiphe graminis DC. f. sp. tritici Em. Marchal) and brown rust (Puccinia triticana Erikss. & Henn.) of three wheat (Triticum aestivum L.) cultivars (Mironovskaya 808, Polesskay 70, and Kiyanka) grown from seeds, collected in the Chernobyl exclusion zone, was 1.5-2.0 times higher than of plants grown from control seeds. On field trials in the Chernobyl zone, wheat plant resistance to biotic stress was reduced. At artificial infection with brown rust, the disease development was enhanced on plots with increased radiation background. One of the mechanisms of the declined phytoimmunity potential under the action of low doses of chronic irradiation is evidently a reduced activity of plant proteinase inhibitors. Thus, in wheat and rye (Secale cereale L., cv. Saratovskaya) grains, their activity reduced by 35-60% as compared to control. Active form and race formation in the population of the cereal stem rust causal agent (Puccinia graminis Pers.) was observed in the Chernobyl zone. A "new" population of this fungus with high frequency of more virulent clones than in other Ukraine regions was distinguished. The results obtained independently in greenhouse and field trials performed in the Chernobyl zone demonstrated radiation stress influence on the pathogen-plant interactions. They indicate a necessity of monitoring the microevolutionary processes occurring in both plants and their pathogens under conditions of technogenic stresses.

Geras’kin S.A. et al. Effects of chronic exposure in populations of Koeleria gracilis Pers. from the Semipalatinsk nuclear test site, Kazakhstan // J. Environ. Radioact. 2012. Vol. 104. P. 55–63.

Morphological and cytogenetic abnormalities were examined in crested hairgrass (Koeleria gracilis Pers.) populations inhabiting the Semipalatinsk nuclear test site (STS), Kazakhstan. Sampling of biological material and soil was carried out during 3 years (2005-2007) at 4 sites within the STS. Activity concentrations of 10 radionuclides and 8 heavy metals content in soils were measured. Doses absorbed by plants were estimated and varied, depending on the plot, from 4 up to 265 mGy/y. The frequency of cytogenetic alterations in apical meristem of germinated seeds from the highly contaminated plot significantly exceeded the level observed at other plots with lower levels of radioactive contamination during all three years of the study. A significant excess of chromosome aberrations, typical for radiation exposure, as well as a dependence of the frequency of these types of mutations on dose absorbed by plants were revealed. The results indicate the role radioactive contamination plays in the occurrence of cytogenetic effects. However, no radiation-dependent morphological alterations were detected in the progeny of the exposed populations. Given that the crested hairgrass populations have occupied the radioactively contaminated plots for some 50 years, adaptation to the radiation stress was not evident. The findings obtained were in agreement with the benchmark values proposed in the FASSET and ERICA projects to restrict radiation impacts on biota.

Hickman J.E. et al. Kudzu (Pueraria montana) invasion doubles emissions of nitric oxide and increases ozone pollution // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2010. Vol. 107, № 22. P. 10115–10119.

The nitrogen-fixing legume kudzu (Pueraria montana) is a widespread invasive plant in the southeastern United States with physiological traits that may lead to important impacts on ecosystems and the atmosphere. Its spread has the potential to raise ozone levels in the region by increasing nitric oxide (NO) emissions from soils as a consequence of increasing nitrogen (N) inputs and cycling in soils. We studied the effects of kudzu invasions on soils and trace N gas emissions at three sites in Madison County, Georgia in 2007 and used the results to model the effects of kudzu invasion on regional air quality. We found that rates of net N mineralization increased by up to 1,000%, and net nitrification increased by up to 500% in invaded soils in Georgia. Nitric oxide emissions from invaded soils were more than 100% higher (2.81 vs. 1.24 ng NO-N cm(-2) h(-1)). We used the GEOS-Chem chemical transport model to evaluate the potential impact of kudzu invasion on regional atmospheric chemistry and air quality. In an extreme scenario, extensive kudzu invasion leads directly to an increase in the number of high ozone events (above 70 ppb) of up to 7 days each summer in some areas, up from 10 to 20 days in a control scenario with no kudzu invasion. These results establish a quantitative link between a biological invasion and ozone formation and suggest that in this extreme scenario, kudzu invasion can overcome some of the air quality benefits of legislative control.

Katsuhara M. et al. Osmotic stress decreases PIP aquaporin transcripts in barley roots but H2O2 is not involved in this process // Journal of Plant Research. 2014. Vol. 127, № 6. P. 787–792.

Previous reports indicate that salt stress reduces the root hydraulic conductance and the expression of plasmamembrane-type aquaporins (PIPs). As a molecular mechanism for this phenomenon, the present study found evidence that the osmotic component, but probably not an ion-specific component, decreases PIP transcripts. Eight of ten PIP transcripts were reduced to less than half by 360 mM mannitol treatment for 12 h in comparison with control samples. A large decrease of HvPIP2; 1 protein was also recorded. This reduction of both transcripts and proteins of HvPIP2s should be physiologically effective for preventing or reducing dehydration at an initial phase of severe salt/osmotic stress. Root cell sap osmolality increased from 278 to 372 mOsm 24 h after 360 mM mannitol treatment. These steps can secure survival and growth recovery with water reabsorption in barley. Our data also suggest that H2O2 seems not to be the main cause of osmotic stress-induced transcriptional down-regulation within the concentrations (20-500 mu M) and time periods (24 h) examined, although H2O2 was previously proposed to be involved in the mechanisms of salinity/osmotic tolerance.

Kozlov M.V., Vorobeichik E.L. Impact of point polluters on terrestrial ecosystems: Presentation of results in publications // Russian Journal of Ecology. 2012. Vol. 43, № 4. P. 265–272.

In the present paper we briefly outline the principles of meta-analysis, which gradually substitutes narrative reviews in modern ecology and becomes a standard for generalization of the results of independent studies. We demonstrate that a substantial part of publications reporting effects of industrial pollution on terrestrial biota cannot be used in meta-analyses due to incomplete presentation of the results. To overcome this problem, we suggest a protocol for the description of the results that includes necessary and desirable characteristics of a polluter, an impact region, study objects and sampling design. We stress the need to always report mean value, its corresponding variance and sample size. Failure to comply with the simplest requirements to the presentation of research results in publications leads to the loss of valuable information.

Langer I. et al. Plant growth and root morphology of Phaseolus vulgaris L. grown in a split-root system is affected by heterogeneity of crude oil pollution and mycorrhizal colonization // Plant and Soil. 2010. Vol. 332, № 1-2. P. 339–355.

Response of plant performance and root properties to heterogeneous distribution of crude oil pollutants and mycorrhizal colonization is poorly understood even though (high) heterogeneity represents the normal case rather than exception in re-vegetation and phytoremediation of polluted soils. We investigated the effects of heterogeneous versus homogeneous distribution of hydrocarbon pollution (crude oil, type OMVA (R) A) and mycorrhizal colonization on shoot and root properties of Phaseolus vulgaris L. using a split-root compartment approach in a factorial design with the main factors pollution and mycorrhiza realized in either one or both root compartments. Apart from plant responses to homogeneous pollution (e.g., decreased shoot and root biomass) or mycorrhization (e.g., larger P contents in leaves) we identified systemic interactions between split roots of heterogeneous treatments. In the absence of mycorrhiza, pollution in one root compartment resulted in locally increased root biomass and root length, and decreased root average diameter (RAD), possibly to overcome (water-)stress by better exploration of the soil volume whereas opposite effects on root biomass and length were observed in the unpolluted conjugated compartment. This systemic impact may be explained by preferential allocation of carbon by the plant to the root system in the polluted compartment on expense of the roots in the conjugated compartment. Stress indicated by decreased shoot/root biomass ratios and smaller foliar P content was not reflected in overall root and shoot biomass, likely due to sufficient supply of water and nutrient resources from the unpolluted compartment. The observed responses were not significant in the presence of mycorrhiza, indicating that mycorrhized plants were less susceptible to the observed impacts of pollutant heterogeneity. Mycorrhization in one of the conjugated compartments systemically induced shorter roots in the non-mycorrhized compartment. The resulting decrease in nutrient supply from the non-colonized roots along with increased carbon allocation to the mycorrhizal association in the conjugated compartment are likely to explain the observed overall decreases of shoot and root biomass. We conclude that heterogeneity of mycorrhizal colonization and pollutant distribution in soil can substantially change the plant response as compared to homogeneous situations studied in most pot experiments. Further studies are required to improve our understanding of mechanisms involved and to evaluate the relevance for heterogeneous field situations.


Глутатион-S-трансферазы (GST) ? многофункциональные белки, широко распространенные у животных и растений. GST кодируются большими семействами генов, они участвуют в ответе на окислительный стресс, вызываемый засухой, действием тяжелых металлов, солей и т.п. В условиях окислительного стресса избыток активных форм кислорода (АФК) индуцирует повышение уровня GST, которые метаболизируют токсические продукты перекисного окисления липидов, повреждающие ДНК и другие компоненты клеток. Ранее охарактеризовали полную кДНК нового гена GSTZ (PpGST) из плодов Pyrus pyrifolia Nakai cv Huobali. В представленной работе сконструировали вектор для конститутивной экспрессии РрGST в растениях и перенесли его в растения табака (Nicotiana tabacum L. cv Xanthi) для изучения функций PpGST. Показано, что ген PpGST успешно встраивается в геном растений табака. Экспрессия гена PpGST в трансгенных линиях табака подтверждена методами Саузерн-блотинга и количественной обратной транскрипции?полимеразной цепной реакции. Растения поколения Т1, полученные как из трансгенных линий, так и из растений дикого типа, одинаково росли в нестрессовых условиях. Однако при стрессе, вызванном недостатком влаги, действием NaCl и кадмия (Cd), трансгенные растения росли почти нормально. Более того, в трансгенных линиях табака Т1 скорость продукции супероксидного аниона в условиях абиотического стресса была значительно ниже, чем в растениях дикого типа. При этом содержание малонового диальдегида в трансгенных растениях табака Т1 лишь слегка возрастало при стрессе и было значительно ниже, чем в растениях дикого типа. Сверхэкспрессия PpGST повышала активность GST и одновременно с этим устойчивость трансгенных линий табака к окислительному стрессу.

Lyanguzova I.V. Effect of Industrial Air Pollution on Wild Plant Seed Germination and Seedling Growth // Russian Journal of Plant Physiology. 2011. Vol. 58, № 6. P. 991–998.

Germination of the following wild plant seeds was studied: bilberry (Vaccinium myrtillus L.), cowberry (V. vitis-idaea L.), bog bilberry (V. uliginosum L.), black crowberry (Empetrum hermaphroditum Hagerup), bearberry (Arctostaphylos uva-ursi (L.) Spreng.), bunchberry (Chamaepericlymenum suecicum (L.) Aschers. et Graebn.), cottongrass (Eriophorum polystachion L.), goldenrod (Solidago lapponica With.), fireweed (Chamaenerion angustifolium (L.) Scop.), marsh cinquefoil (Comarum palustre L.), cloudberry (Rubus chamaemorus L.), and Scots pine (Pinus sylvestris L.). The seeds were collected at different distances from the source of industrial air pollution (Severonickel smelter complex, Murmansk region). The task was the assessment of potential possibility of restoring corrupted north forest plant communities via seed propagation. By the response of reproductive structures to stressor, investigated species were divided into 3 groups: tolerant (members of the genus Vaccinium and Ch. angustifolium); moderately tolerant (C. palustre, E. polystachion, A. uva-ursi, and R. chamaemorus); and sensitive (P. sylvestris, E. hermaphroditum, and S. lapponica). Laboratory seed germinability of Vaccinium species was high (> 90%) regardless of the levels of Ni and Cu accumulation in the seeds and the index of technogenic load, whereas this index in E. hermaphroditum and P. sylvestris seeds was significantly reduced with the increase in the heavy metal contents in the seeds. The greenhouse experiments with the seeds of three Vaccinium species collected in the background area and in the zone of the highest pollution and germinated on the forest litter from the same sites and observation for seedling development allow us to conclude that a potential possibility of these species to seed propagation are not limited by their seed viability even under conditions of the highest technogenic load. In sites of environment pollution, the high metal content in the upper soil layer is the main factor limiting plant seed propagation.

Mroz L., Demczuk M. Contents of Phenolics and Chemical Elements in Bilberry (vaccinium Myrtillus L.) Leaves from Copper Smelter Area (sw Poland) // Polish Journal of Ecology. 2010. Vol. 58, № 3. P. 475–486.

Concentrations of the elements N, P, K, Ca, Mg, Na, S, Fe, Mn, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn were measured in the leaves of bilberry (Vaccinium myrtillus L.) and the soil in which it grew. Concentration of total phenolics in bilberry leaves was also determined. Soil and leaves were sampled at polluted site situated 10-13 km northeast of copper smelter at Glogow (SW Poland) and at a relatively clean site. Soil at the vicinity of the Cu-smelter contained significantly more Cu, Pb, Cd, S, and significantly less Mn, Zn, Fe, Co, Ni than the non-polluted soil. Bilberry leaves from polluted site contained significantly higher concentrations of Cu, Pb, Cd, S, Fe and Cr and significantly lower concentrations of Mn and Zn. Furthermore, they had significantly higher level of total phenolics as compared with bilberry leaves from non-polluted site. Stepwise regression analysis enabled the identification of the leaf variables that best explain the variance pattern of the total foliar phenolics. This method indicated that the level of total phenolics in bilberry leaves increased with increasing concentrations of Cu, Pb, Cd and S, and decreasing level of Mn and Zn in leaves. Total foliar phenolics in bilberry in the investigated area might be a suitable indicator of stress caused by environmental pollution of heavy metal and sulfur.

Sharma A. et al. Accumulation of heavy metals and its biochemical responses in Salicornia brachiata, an extreme halophyte // Mar. Biol. Res. 2010. Vol. 6, № 5. P. 511–518.

Salicornia brachiata (Amaranthaceae) plants were treated with three different heavy metals, CdCl2 center dot H2O, NiCl2 center dot 6H2O and NaAsO2, in the presence of 200 mM NaCl to study their role in metal tolerance. The plants could tolerate up to 300 mu M Cd2+, 200 mu M Ni2 + and 100 mu M As3 +. There was no significant difference in plant fresh weight. All the treatments adversely affected the chlorophyll content of the treated plants. Accumulation of Cd2+, Ni2+ and As3 + in foliar tissue was found to be significantly higher in all the treatments. Proline content was increased significantly in all the treatments except in 50 mu M Cd2+. H2O2 content showed gradual increase with the increasing metal concentrations. The catalase (CAT) activity was significantly increased following exposure to all three metals, whereas superoxide dismutase (SOD) activity was significantly higher at maximum concentration of Cd2 + and Ni2 + treatments. This study suggests that Salicornia plants can be a good source for the phytoremediation of heavy metal polluted saline coastal areas.

Sodre V. et al. Physiological aspects of mangrove (Laguncularia racemosa) grown in microcosms with oil-degrading bacteria and oil contaminated sediment // Environ. Pollut. 2013. Vol. 172. P. 243–249.

To assess the severity of oil spills on mangroves, diagnosis of the vegetation health is crucial. Some aspects of photosynthesis such as photochemical efficiency and leaf pigment composition together with the level of oxidative stress may constitute reliable indicators for vegetation health. To test this approach 14 month old Laguncularia racemosa were contaminated with 5 L m(-2) of the marine fuel oil MF-380 and treated with an oil degrading bacterial consortium in microcosms. Contamination resulted in a 20% decrease in shoot dry weight after 128 days. Photochemical efficiency, pigment content, catalase and ascorbate peroxidase remained unchanged. Multivariate ordination of DGGE microbial community fingerprints revealed a pronounced separation between the oil contaminated and the non-contaminated samples. Further studies are necessary before physiological parameters can be recommended as indicators for plant's health in oil polluted mangroves.

Unal D., Isik N.O., Sukatar A. Effects of chromium VI stress on photosynthesis, chlorophyll integrity, cell viability, and proline accumulation in lichen Ramalina farinacea // Russian Journal of Plant Physiology. 2010. Vol. 57, № 5. P. 664–669.

In order to contribute to understanding of the response to metal stress, Ramalina farinacea (L.) Ach. was treated with different concentrations of chromium (VI) (5, 15, and 30 mM of K(2)CrO(4)) for 1, 3, and 24 h, and alterations in the photosystem II photosynthetic quantum yield, pigment content, integrity of chlorophyll, cell viability, and proline accumulation were investigated. Significant alterations of the photosynthetic quantum yield (F (v)/F (m)) ratio were observed in response to the increase in chromium concentration. The F (v)/F (m) ratio decreased in R. farinacea following 24-h treatment with 30 mM Cr(6+) solution. In present study, in both control and other plant groups treated with 5 mM Cr(6+), the Chl a/b ratio was approximately within the range of 2.0-3.5. However, this ratio significantly decreased for the samples treated with 15 (exposure period of 24 h) and 30 mM; (exposure periods of 3 and 24 h) Cr(6+). We also showed that cell viability of samples treated with 15 and 30 mM Cr(6+) significantly decreased. Accumulation of metal resulted in proline accumulation in R. farinacea thalli; however, when photodestructive effects on photosystem

Von Arx G., Archer S.R., Hughes M.K. Long-term functional plasticity in plant hydraulic architecture in response to supplemental moisture // Annals of Botany. 2012. Vol. 109, № 6. P. 1091–1100.

long generation cycles. This paper addresses whether and the extent to which several such seasonal to long-term traits respond to changes in moisture availability. Using a novel approach that integrates ecology, physiology and anatomy, a comparison was made of lifetime functional traits in the root xylem of a long-lived perennial herb (Potentilla diversifolia, Rosaceae) growing in dry habitats with those of nearby individuals growing where soil moisture had been supplemented for 14 years. Traditional parameters such as specific leaf area (SLA) and above-ground growth were also assessed. Individuals from the site receiving supplemental moisture consistently showed significant responses in all considered traits related to water balance: SLA was greater by 24 ; roots developed 19 less starch storing tissue, an indicator for drought-stress tolerance; and vessel size distributions shifted towards wider elements that collectively conducted water 54 more efficiently but only during the years for which moisture was supplemented. In contrast, above-ground growth parameters showed insignificant or inconsistent responses. The phenotypic changes documented represent consistent, dynamic responses to increased moisture availability that should increase plant competitive ability. The functional plasticity of xylem anatomy quantified in this study constitutes a mechanistic basis for anticipating the differential success of plant species in response to climate variability and change, particularly where water limitation occurs.

Wang X. et al. Ectopic overexpression of a novel Glycine soja stress-induced plasma membrane intrinsic protein increases sensitivity to salt and dehydration in transgenic Arabidopsis thaliana plants // Journal of Plant Research. 2015. Vol. 128, № 1. P. 103–113.

the aquaporin family and facilitate water movement across plasma membranes. Existing data indicate that PIP genes are associated with the abilities of plants to tolerate certain stress conditions. A review of our Glycine soja expressed sequence tag (EST) dataset revealed that abiotic stress stimulated expression of a PIP, herein designated as GsPIP2;1 (GenBank_Accn: FJ825766). To understand the roles of this PIP in stress tolerance, we generated a coding sequence for GsPIP2;1 by in silico elongation and cloned the cDNA by 5'-RACE. Semiquantitative RT-PCR showed that GsPIP2;1 expression was stimulated in G. soja leaves by cold, salt, or dehydration stress, whereas the same stresses suppressed GsPIP2;1 expression in the roots. Transgenic Arabidopsis thaliana plants overexpressing GsPIP2;1 grew normally under unstressed and cold conditions, but exhibited depressed tolerance to salt and dehydration stresses. Moreover, greater changes in water potential were detected in the transgenic A. thaliana shoots, implying that GsPIP2;1 may negatively impact stress tolerance by regulating water potential. These results, deviating from those obtained in previous

Watkins J.E., Cardelus C.L. Ferns in an Angiosperm World: Cretaceous Radiation into the Epiphytic Niche and Diversification on the Forest Floor // Int. J. Plant Sci. 2012. Vol. 173, № 6. P. 695–710.

The Cretaceous period saw dramatic shifts in the functional plant biology of the Earth's flora. This was an episode of explosive plant radiations that produced our modern angiosperm-dominated world. This period was also a time of great Pteridophytic diversification and experimentation and saw the rise of most extant fern lineages. Prominent among these was the widespread appearance of epiphytic species. In modern tropical forest canopies, epiphytic ferns often represent some of the most abundant taxa and can dominate epiphyte biomass. Yet from most perspectives, the epiphytic habitat is vastly different from the forest floor. What happened during the Cretaceous that led to such widespread epiphyte fern diversification? What are the traits that allow extant ferns to flourish in this dry, nutrient-poor, bright habitat? How did terrestrial ferns cope with this new habitat? We review a number of functional aspects of fern biology to include both gametophytic and sporophytic physiology. It is possible that angiosperms engineered conditions that lead to aseasonal tropical forests. Data suggest that ferns may have reduced water use efficiency. If so, then wetter forests may have facilitated fern diversification. Successful epiphytic species would have required major modification in the gametophyte generation to include indeterminate growth, extreme stress tolerance, and an outcrossing breeding system. Terrestrial species also radiated at this time and may have relied on unique aspects of photobiology to take advantage of low-light terrestrial habitats. The study of fern ecology has reached a fevered pitch. Continued investigation will no doubt reveal some of the most exciting changes in our understanding of this remarkable lineage.

Yanez-Espinosa L. et al. Influence of germination date on Dioon edule (Zamiaceae) seedling tolerance to water stress // Journal of Plant Research. 2014. Vol. 127, № 3. P. 413–422.

dehydration by prolonged drought, even when they present xeromorphic characteristics like the adult plants. The effect of germination date (GD) and soil water deficit on seedling tolerance to water stress was assessed. The seedlings germinated and grown from mature seeds every month from December to April GD were selected to evaluate the leaf area, photosynthetic pigment content, crassulacean acid metabolism (CAM) activity, stomatal conductance (gs) and leaflet anatomy at soil water potential (Is) of 0.0 MPa (day 1), -0.1 MPa (day 40), -1.0 MPa (day 90), -1.5 MPa (day 130), and a control (0.0 MPa at day 130) to recognize differences due to leaf development. The seedlings shifted from C-3 to CAM cycling when exposed to water stress at Is of -1.0 MPa, like adult plants. The March-April GD seedlings with undeveloped sclerified hypodermis and stomata, presented reduced leaf area, lower Chlorophyll a/b ratio, higher CAM activity and midday partial stomatal closure when reached Is of -1.0 MPa. These have higher probability of dehydration during severe drought (February-April) than those of the December-February GD with similar Is. Plants used for restoration purposes must have full leaf development to increase the survival.

Zheng Y.H. et al. Responses of gas exchange, cellular membrane integrity, and antioxidant enzymes activities of salinity-stressed winter wheat to ozone pollution // Photosynthetica. 2011. Vol. 49, № 3. P. 389–396.

A sand-culture experiment was conducted in open-top chambers which were constructed in a greenhouse to investigate the responses of salt-stressed wheat (Triticum aestivum L.) to O(3). Plant seeding of JN17 (a popular winter wheat cultivar) was grown in saltless (-S) and saline (+S, 100 mM NaCl) conditions combined with charcoal-filtered air (CF, < 5 ppb O(3)) and elevated O(3) (+O(3), 80 +/- 5 ppb, 8 h day(-1)) for 30 d. O(3) significantly reduced net photosynthetic rate (P(N)), stomatal conductance, chlorophyll contents and plant biomass in -S treatment, but no considerable differences were noted in those parameters between +O(3)+S and CF+S treatments. O(3)-induced loss in cellular membrane integrity was significant in -S plants, but not in +S plants evidenced by significant elevations being measured in electrolyte leakage (EL) and malondialdehyde (MDA) content in -S plants, but not in +S plants. Both O(3) and salinity increased proline content and stimulated antioxidant enzymes activities. Soluble protein increased by salinity but decreased by O(3). Abscisic acid (ABA) was significantly elevated by O(3) in -S plants but not in +S plants. The results of this study suggested that the specificity of different agricultural environments should be considered in order to develop reliable prediction models on O(3) damage to wheat plants.


Солевой стресс является одним из наиболее важных абиотических факторов, лимитирующих рост и урожайность растений, произрастающих на многих площадях мира. Было показано, что грибы, образующие везикулярно-арбускулярную микоризу (АМГ) способны ослаблять действие стресса. Мы изучали действие АМГ на изменения роста и минерального питания растений Carthamus tinctorius в условиях солевого стресса. Растения выращивали в теплице в стерильной песчаной почве с низким содержанием Р, с инокуляцией Glomus etunicatum (10?12 спор/г почвы). Процент колонизации корня по длине (КДК) у контрольных растений был выше, чем у подвергнутых солевому стрессу, независимо от концентрации соли. Вес стебля и корня, высота растений, число листьев, число боковых побегов, а также площадь листьев у растений с микоризой (МР) превышали эти показатели у растений без микоризы (НМР) как у контрольных растений, так и у подвергнутых солевому стрессу. Содержание P, Zn, Fe, Ca, K, Cu и N у МР было выше, чем у НМР в контроле, при низком и среднем засолении, тогда как содержание Na в находящихся на воздухе частях МР было ниже. У МР выявлена более высокая устойчивость к солевому стрессу и лучший рост.


Проведено многолетнее исследование семенного потомства Bromus inermis Leyss., произрастающего в градиенте радионуклидного загрязнения зоны Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа). Дозовые нагрузки на материнские растения и зародыши семян из хронически облучаемых популяций с учетом ЕРФ превышают контрольные значения в 2–107 раз. Показана межгодовая и индивидуальная изменчивость жизнеспособности, мутабильности и радиочувствительности семенного потомства. На фоне высокой межпопуляционной изменчивости показателей в зоне ВУРСа не установлено значимого влияния погодных условий на качество семян, в то время как в фоновых популяциях такие эффекты прослеживаются достаточно четко. Выявлена положительная взаимосвязь между исходной жизнеспособностью семенного потомства и его радиоустойчивостью. Установлено, что хроническое облучение в широком диапазоне доз индуцирует в популяциях повышенную частоту разных типов мутаций и морфозов. Содержание низкомолекулярных антиоксидантов у проростков импактных ценопопуляций было выше, чем в фоновой выборке. Полученные данные характеризуют эволюционно сложившийся потенциал защитных и восстановительных механизмов растений для выживания в динамично меняющейся окружающей среде на фоне техногенного стресса.


В листьях двух генотипов шелковицы (Morus alba L., сорта Local и Sujanpuri) определяли стресс-идуцированные изменения активности ферментов антиоксидантной защиты, перекисного окисления липидов (ПОЛ), содержания пролина и глицинбетаина и активности ферментов, участвующих в метаболизме пролина. При увеличении засоления до 150 мМ NaCl ферментативная активность супероксиддисмутазы, каталазы, аскорбатпероксидазы, гваяколпероксидазы, глутатионредуктазы и монодегидроаскорбатредуктазы возрастала в листьях обоих сортов, по сравнению с контролем, но у сорта Local усиление активности было более выраженным. У обоих сортов при засолении повышалась скорость ПОЛ (о чем судили по возрастанию содержания МДА), но у сорта Local изменения в содержании МДА были слабее. В листьях шелковицы засоление вызывало существенное повышение уровня пролина, причем у сорта Local в большей степени. После 20-дневного воздействия 150 мМ NaCl накопление глицинбетаина в листьях сорта Local в 9 раз превышало таковое в листьях сорта Sujanpuri. При усилении засоления снижалась активность пролиноксидазы и возрастала активность -глутамилкиназы. При этом в листьях снижались относительное содержание воды и утечка электролитов, причем у сорта Sujanpuri в большей степени. Полученные результаты свидетельствуют о том, что у подвергнутых воздействию солевого стресса растений шелковицы важную роль может играть окислительный стресс и что растения сорта Local имеют более эффективную систему антиоксидантной защиты, помогающую им противостоять окислительному стрессу.

Безрукова М.В., Фатхутдинова Р.А., Лубянова А.Р., Мурзабаев А.Р., Федяев В.В., Шакирова Ф.М. УЧАСТИЕ ЛЕКТИНА В ФОРМИРОВАНИИ УСТОЙЧИВОСТИ ПШЕНИЦЫ К ТОКСИЧЕСКОМУ ДЕЙСТВИЮ КАДМИЯ // Физиология растений. 2011. Т. 58. № 6. С. 907-914.

Исследовали влияние предобработки 28 нМ агглютинином зародыша пшеницы (АЗП) и последующего действия 1 мМ ацетата кадмия на ростовые параметры, баланс фитогормонов, отложение лигнина, а также аккумуляцию и распределение кадмия в корнях проростков мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.). Получены приоритетные данные о кадмий-индуцированном АБК-опосредуемом обратимом накоплении АЗП в корнях, которое сопровождалось его экскрецией в среду инкубирования проростков. Предобработка АЗП оказывала явный протекторный эффект на ростовые процессы при воздействии кадмия, в основе которого лежит уменьшение амплитуды стресс-индуцированных сдвигов в балансе ИУК и АБК и предотвращение снижения уровня цитокининов. Показано ускорение отложения лигнина в клеточных стенках базальной части предобработанных АЗП и подвергнутых стрессу проростков, что способствует ограничению поступления кадмия в растения.

Гераськин С.А., Удалова А.А., Дикарева Н.С., Мозолин Е.М., Черноног Е.В., Прыткова Ю.С., Дикарев В.Г., Новикова Т.А. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ХРОНИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ В ПОПУЛЯЦИЯХ РАСТЕНИЙ // Радиационная биология. Радиоэкология. 2010. Т. 50. № 4. С. 374-382.

Представлены результаты многолетних полевых исследований биологических эффектов в популяциях растений, населяющих участки контрастные по уровню радиоактивного загрязнения и спектру дозообразующих радионуклидов. Развивающиеся в условиях радиоактивного загрязнения популяции растений характеризуются повышенной частотой генных и хромосомных мутаций. Даже относительно низкие уровни техногенного воздействия способны увеличивать величину генетической изменчивости и нарушать присущие интактным популяциям закономерности саморазвития. Хроническое радиационное воздействие, начиная с определенной мощности, способно менять генетическую структуру природных популяций. В условиях экологического стресса в популяциях растений происходит отбор на повышение устойчивости к действующему фактору. Но скорость и сама возможность осуществления этого процесса могут существенно различаться в разных радиоэкологических условиях.

Гогуэ Д.О., Сидоров Р.А., Цыдендамбаев В.Д., Холодова В.П., Кузнецов В.В. ЖИРНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ ЛИПИДОВ ВЕГЕТАТИВНЫХ ОРГАНОВ ЧЕРНУШКИ ПРИ РАЗНОМ УРОВНЕ ЗАСОЛЕНИЯ СРЕДЫ // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. 2014. № 3. С. 264.

Проведено сравнительное исследование устойчивости двух видов лекарственных растений чернушки (Nigella damascena L. и N. sativa L.) к солевому стрессу. Показано, что выращивание растений в присутствии 70 или 110 мМ NaCl подавляло рост и накопление сухой массы листьев и корней у обоих изученных видов, причем при более высокой концентрации NaCl подавление было более значительным. Установлено, что солевой стресс приводил к накоплению пролина в листьях и к изменению состава жирных кислот липидов вегетативных органов растений. Отмечено, что N. sativa обладает более высокой солеустойчивостью (70?100 мМ NaCl), чем N. damascena. Обнаружено, что удаление NaCl из среды культивирования и последующее выращивание подвергшихся солевому стрессу растений на среде без соли приводило к постепенному восстановлению обоих изученных видов чернушки. При этом растения N. sativa характеризовались более высокой способностью к восстановлению (регенерации) после сильного солевого стресса.


В вегетационном эксперименте изучено влияние загрязнения дерново-подзолистой супесчаной почвы, чернозема обыкновенного и торфяника низинного медью в широком диапазоне концентраций на 20-суточные растения кормовых бобов. Показано, что реакция растений, оцененная по ростовым и биохимическим показателям, зависела от концентрации Cu и типа почвы. На фоне негативного действия на рост, обусловленного возрастающими дозами Cu, наблюдали увеличение биосинтеза зеленых пигментов и повышение интенсивности окислительных процессов. В ответ на окислительный стресс в листьях растений активизировалось накопление защитного соединения - свободного пролина. Отличительной особенностью влияния загрязнения дерново-подзолистой малоплодородной почвы Cu на кормовые бобы являлось наличие ярко выраженных негативных эффектов при более низких дозах, чем на черноземе обыкновенном. Внесение в торфяник низинный Cu в концентрациях, превышающих ПДК более, чем в 10 раз, не оказывало ингибирующего действия на растения. Выявленные закономерности были обусловлены различиями физико-химических свойств почв и их уровня плодородия.


В условиях вегетационных опытов установлено, что пораженность мучнистой росой (Erysiphe graminis DC. f. sp. tritici Em. Marchal) и бурой ржавчиной (Puccinia triticana Erikss. & Henn.) растений трех сортов пшеницы (Triticum aestivum L., Мироновская 808, Полесская 70, Киянка), выращенных из семян, собранных в зоне ЧАЭС, в 1.5?2.0 раза выше, чем у растений, выращенных из контрольных семян. На полевых стационарах в 30-километровой Зоне отчуждения Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) у растений пшеницы снижалась устойчивость к биотическому стрессу. При искусственном инфицировании бурой ржавчиной происходило усиление развития болезни у растений, выросших на участках с повышенным радиационным фоном. Одним из механизмов снижения фитоиммунного потенциала под действием малых доз хронического облучения является, по-видимому, уменьшение активности растительных ингибиторов протеиназ. Так, в зерне пшеницы и ржи (Secale cereale L., сорт Саратовская) их активность снижалась на 35?60% по сравнению с контролем. Полученные данные свидетельствуют также об активных формо- и расообразовательных процессах в зоне ЧАЭС, в результате которых происходят изменения структуры популяции возбудителя стеблевой ржавчины злаков Puccinia graminis Pers. Обнаружена “новая” популяция этого гриба с высокой частотой встречаемости более вирулентных клонов по сравнению с другими регионами Украины. Результаты, полученные независимо в условиях вегетационных опытов и на полевых стационарах в зоне отчуждения ЧАЭС, свидетельствуют о влиянии радиационного стресса на взаимодействия в системе патоген?растение и необходимости проведения мониторинга над микроэволюционными процессами у растений и их патогенов в условиях техногенных стрессов.


Исследовали степень чувствительности к солевому стрессу проростков пшеницы (Triticum aestivum L.) в зависимости от световых условий выращивания растений. У 2-недельных проростков, выращенных в бессолевых условиях, надземные органы отделяли от корней и подвергали кратковременному стрессу при различных концентрациях NaCl. Степень воздействия солевого стресса, выраженная в снижении скорости фотосинтетического выделения кислорода, относительного содержания воды и хлорофилла в листьях, в сильной степени зависела от световых условий выращивания. Растения, выращенные при низкой интенсивности света, отличались повышенной чувствительностью к присутствию NaCl в растворе. Реакция растений на солевой стресс была различной при малой и высокой концентрации соли. При низких концентрациях (0.05?0.10 М) NaCl в растворе у растений, выращенных при низкой интенсивности света, наблюдалось усиление скорости фотосинтеза в расчете на единицу хлорофилла. Данный эффект отсутствовал у растений, выращенных при более высокой интенсивности света. При высоких концентрациях (0.2?0.4 М) NaCl в растворе происходило быстрое уменьшение фотосинтетической активности во всех вариантах, в большей степени выраженное у растений, выращенных при низкой интенсивности света. Полученные результаты свидетельствуют о наличии узкого диапазона концентраций NaCl с оптимумом 0.1 М, оказывающих положительное воздействие на физиологическое состояние проростков пшеницы при развитии солевого стресса, в зависимости от световых условий выращивания растений.

Кузнецова Н.А., Бурмистрова Н.А., Куликова А.Л. ВЛИЯНИЕ ИЗБЫТКА МЕДИ И ЗАСОЛЕНИЯ НА РОСТ И НАКОПЛЕНИЕ САХАРОВ У РАСТЕНИЙ РАЗНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ГРУПП // Проблемы региональной экологии. 2013. № 3. С. 100-103.

В настоящей работе изучали влияние избытка меди и соли на рост и накопление сахаров в тканях факультативного галофита хрустальной травки (Mesembryanthemum crystallinum L.) и растения-гликофита сои (Glycine max L.). У хрустальной травки добавление в питательную среду хлористого натрия нивелировало ингибирующее действие избытка меди на накопление биомассы и приводило к увеличению содержания растворимых углеводов. У сои, напротив, засоление на фоне избытка меди приводило к суммированию ингибирующего эффекта двух факторов на рост сои и не влияло на накопление сахаров. Полученные в настоящем исследовании данные важны для изучения механизмов адаптации растений к действию повреждающих абиотических факторов, а критерий повышения устойчивости к ТМ под действием умеренного засоления может быть использован для подбора растений в целях фиторемедиации загрязненных территорий.

Масленников П.В., Чупахина Г.Н., Дедков В.П., Куркина М.В., Садовников П.В., Мельник А.С. АККУМУЛЯЦИЯ ЦИНКА В РАСТЕНИЯХ УРБОЭКОСИСТЕМ КАЛИНИНГРАДА // Растительные ресурсы. 2014. Т. 50. № 4. С. 587-602.

Исследовано накопление цинка в аккумулятивном горизонте городских почв (агроселитебные, селитебные, промышленно-коммунальные зоны) и в наиболее распространенных в городских ландшафтах видах древесных, кустарниковых и травянистых растений (22 вида). Максимальное содержание металла в почвах наблюдалось в промышленно-коммунальных и селитебных многоэтажных зонах с повышенной транспортной нагрузкой (125.7-154.7 мг/кг). Содержание цинка в листьях растений урбоценозов зависело от его концентрации в почвах (r = 0.86-0.99, P < 0.05) и периода вегетации. Наиболее высокие темпы биоаккумуляции металла выявлены у Syringa vulgaris (1.24 %), Rosa rugosa (1.17 %) и Populus nigra (1.1 %). Данные виды будут полезны для фиторемедиации умеренно загрязненных цинком территорий. Выявлено снижение КБП цинка для большинства видов растений с увеличением его концентрации в почве. Определены виды растений, способные ограничивать поступление цинка из окружающей среды.

Масленникова Д.Р., Фатхутдинова Р.А., Безрукова М.В., Аллагулова Ч.Р., Ключникова Е.О., Шакирова Ф.М. МЕХАНИЗМЫ ПРОТЕКТОРНОГО ДЕЙСТВИЯ САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ НА РАСТЕНИЯ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ КАДМИЕВОГО СТРЕССА // Агрохимия. 2013. № 3. С. 72-79.

Исследовали влияние предобработки 50 мкМ салициловой кислотой (СК) и последующего действия 1 мМ ацетата кадмия на ростовые параметры, баланс фитогормонов, содержание МДА, отложение лигнина, а также аккумуляцию и распределение кадмия в корнях проростков мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.). При использовании эффективного ингибитора биосинтеза АБК флуридона получены приоритетные результаты, свидетельствующие о ключевой роли СК-индуцированного транзиторного накопления АБК в активации увеличения содержания лектина пшеницы и транскрипции TADHN-гена дегидрина, вносящих важный вклад в формирование адаптивных реакций к последующему действию стрессовых факторов и поддержания повышенной концентрации эндогенной АБК в СК-предобработанных проростках при стрессе. Защитный эффект СК на растения пшеницы при кадмиевом стрессе проявился в торможении проникновения токсических ионов в растительные ткани за счет ускорения отложения лигнина в клеточных стенках базальной части корней и укрепления их барьерных свойств. Об этом свидетельствовали уменьшение амплитуды стресс-индуцированных сдвигов в балансе ИУК и АБК, предотвращение уменьшения содержания цитокининов и снижение степени повреждающего действия кадмия на рост проростков пшеницы.


Исследовали накопление биомассы, дыхание, содержание общего азота и неструктурных углеводов у 14 видов длиннокорневищных многолетников, различающихся по типу адаптивной стратегии. Быстро растущие виды с выраженными конкурентно-рудеральными свойствами (CR-виды) характеризовались более высокой продуктивностью, азотным статусом и интенсивным дыханием по сравнению с медленно растущими стресс-толерантными видами (S-виды). Доля корневищ варьировала в пределах 30?70% от биомассы целого растения и была выше у S-видов. Дыхание корневищ, измеренное при 20°С, составляло у CR-видов в среднем 1 мг СО2/(г сухой массы ч), что в 3 раза выше, чем у S-видов. У S-видов значительное количество азота распределялось в корневища (50%), а у CR-видов бoльшая часть азота локализовалась в надземных побегах (70?80%). Корреляционный анализ выявил прямую зависимость (r = 0.75) между дыханием и содержанием азота в биомассе листьев; у корневищ корреляция между этими показателями была низкой (r = 0.39). Содержание углеводов в листьях и акцепторных органах ? корневищах определялось типом экологической стратегии растений и продолжительностью жизни их фотосинтезирующих органов (летнезеленые, вечнозеленые). В целом, полученные данные демонстрируют тесную связь адаптивной стратегии, экологической приуроченности, ритма сезонного развития с физиологическими свойствами длиннокорневищных растений.

Михайленко И.М., Канаш Е.В., Тимошин В.Н. МОДЕЛИ ЛИНЕЙНОГО РОСТА РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА, ВЫЗВАННОГО ДЕЙСТВИЕМ УФ-В РАДИАЦИИ // Сельскохозяйственная биология. 2014. № 1. С. 17-25.

Уменьшение скорости роста в ответ на действие многих неблагоприятных факторов среды, в частности УФ-В радиацию, представляет собой защитный механизм, с помощью которого растения минимизируют отрицательное действие возникших повреждений, что может быть связано с сокращением числа клеточных делений. При адаптации к действию УФ-В радиации указанный механизм, по-видимому, реализуется у злаковых растений, обладающих интеркалярным ростом листа, меристематическая зона которого защищена влагалищем. Мы сравнивали динамику роста 1-го листа у ячменя (Hordeum vulgare L.) сортов Фукумуги, Белогорский и пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Ленинградка при выращивании в светоустановках, а также в полевых условиях с моделированием повышенных значений УФ-В радиации (l = 280-320 нм), проведя экспериментальную оценку параметров для различных вариантов моделей роста при стрессе на ранних этапах онтогенеза. Это позволило обосновать методику математического моделирования линейного роста растений в суточном масштабе времени в условиях окислительного стресса, вызванного действием УФ-В радиации. Точность оценки торможения линейного роста при применении разработанных моделей составила ±5-6 мм. При этом наилучшие результаты дают динамические варианты моделей, точность которых на 20-25 % выше, чем у статической модели. С помощью предлагаемых моделей может быть описано торможение линейного и/или массово-объемного роста в зависимости от интенсивности и дозы действующего стрессора. Показатели качества идентификации и точности прогнозирования позволяют предположить, что разработанный метод также применим для моделирования линейного роста растений при действии других абиотических факторов, вызывающих окислительный стресс, а также их сочетаний.

Михайленко И.М., Канаш Е.В., Тимошин В.Н. МОДЕЛИ ЛИНЕЙНОГО РОСТА РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА, ВЫЗВАННОГО ДЕЙСТВИЕМ УФ-В РАДИАЦИИ // Сельскохозяйственная биология. 2014. № 1. С. 17-25.

Уменьшение скорости роста в ответ на действие многих неблагоприятных факторов среды, в частности УФ-В радиацию, представляет собой защитный механизм, с помощью которого растения минимизируют отрицательное действие возникших повреждений, что может быть связано с сокращением числа клеточных делений. При адаптации к действию УФ-В радиации указанный механизм, по-видимому, реализуется у злаковых растений, обладающих интеркалярным ростом листа, меристематическая зона которого защищена влагалищем. Мы сравнивали динамику роста 1-го листа у ячменя (Hordeum vulgare L.) сортов Фукумуги, Белогорский и пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Ленинградка при выращивании в светоустановках, а также в полевых условиях с моделированием повышенных значений УФ-В радиации (l = 280-320 нм), проведя экспериментальную оценку параметров для различных вариантов моделей роста при стрессе на ранних этапах онтогенеза. Это позволило обосновать методику математического моделирования линейного роста растений в суточном масштабе времени в условиях окислительного стресса, вызванного действием УФ-В радиации. Точность оценки торможения линейного роста при применении разработанных моделей составила ±5-6 мм. При этом наилучшие результаты дают динамические варианты моделей, точность которых на 20-25 % выше, чем у статической модели. С помощью предлагаемых моделей может быть описано торможение линейного и/или массово-объемного роста в зависимости от интенсивности и дозы действующего стрессора. Показатели качества идентификации и точности прогнозирования позволяют предположить, что разработанный метод также применим для моделирования линейного роста растений при действии других абиотических факторов, вызывающих окислительный стресс, а также их сочетаний.

Пашковский П.П., Рязанский С.С., Радюкина Н.Л., Гвоздев В.А., Кузнецов В.В. MIR398 И РЕГУЛЯЦИЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКОЙ CU/ZN СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗЫ В РАСТЕНИИ THELLUNGIELLA HALOPHILA ПРИ СТРЕССЕ // Физиология растений. 2010. Т. 57. № 5. С. 756-764.

В солеустойчивом растении Thellungiella halophila выявлена экспрессия микроРНК семейства MIR398, регулирующих у Arabidopsis thaliana экспрессию супероксиддисмутазы (Cu/Zn-СОД) на посттранскрипционном уровне. Методом нозерн-блот-гибридизации показано влияние на экспрессию MIR398 различных доз засоления, интенсивности освещения и UV-B облучения. Продемонстрировано разнонаправленное изменение уровней экспрессии MIR398 в корнях и в листьях при действии этих стрессоров, что указывает на возможный стресс-зависимый транспорт MIR398 по растению. При солевом стрессе и облучении UV-B обнаружена обратная корреляция между уровнями экспрессии MIR398 и ее мишени мРНК Cu/Zn-СОД ? одного из ключевых ферментов антиоксидантной защиты растения. Следовательно, экспрессия гена CSD1, зависящая от микроРНК MIR398, характерна не только для растений гликофитов, но и для представителей галофитной флоры, являясь органонеспецифичной и не зависящей от природы действующих на растение абиотических стресс-факторов.

Петракова Е.А., Анищенко Л.Н., Белов С.П. НАКОПИТЕЛЬНАЯ И ФИТОРЕМЕДИАЦИОННАЯ ВОЗМОЖНОСТЬ ВОДНЫХ РАСТЕНИЙ ПО ОТНОШЕНИЮ К ИОНАМ МЕДИ // Вода: химия и экология. 2014. № 6 (72). С. 50-54.

В полевых и камеральных условиях исследована поглотительная способность по отношению к меди 13 видов макрофитов четырех экологических групп. Выявлены виды накопители (и индикаторы) этого биогенного тяжелого металла в природных водах: Batrachium circinatum, Nuphar lutea, Potamogeton natans. Для фиторемедиационных мероприятий сточных вод определены Elodea canadensis и Lemna minor.


Исследовали влияние техногенного загрязнения пылью, содержащей тяжелые металлы, на изменение физиологических, цитологических и биохимических характеристик семенного потомства лебеды раскидистой (Atriplex patula L.), произрастающей в условиях резко континентального климата и многолетней мерзлоты Центральной Якутии. Техногенное пылевое загрязнение места произрастания родительских растений приводило к снижению физиологических показателей (всхожесть, длина корешка) семенного потомства. При этом отмечалось повышение интенсивности перекисного окисления липидов, содержания низкомолекулярных и активности ферментативных антиоксидантов, а также скорости молекулярно-генетических процессов (репликация и репарация ДНК, трансляция белка), на фоне относительно небольшого усиления митотической активности клеток проростков семенного потомства по сравнению с контролем. Это может быть рассмотрено как адаптивные реакции A. patula на действие хронического техногенного стресс-фактора среды в определенном интервале его интенсивности.

Румянцева М.Л., Белова В.С., Онищук О.П., Андронов Е.Е., Курчак О.Н., Чижевская Е.П., Румянцева Т.Б., Симаров Б.В. ПОЛИМОРФИЗМ BET-ГЕНОВ У ШТАММОВ SINORHIZOBIUM MELILOTI ИЗ ГЕНЦЕНТРОВ ЛЮЦЕРНЫ // Сельскохозяйственная биология. 2011. № 3. С. 48-54.

У 319 природных штаммов Sinorhizobium meliloti, выделенных из почв и клубеньков в 4 географически удаленных центрах разнообразия люцерны, изучали структурный полиморфизм хромосомного гена betC и плазмидного гена betT(S), которые ответственны за синтез и транспорт осмопротекторов. Показаны достоверные различия между клубеньковыми и почвенными субпопуляциями S. meliloti по частоте аллелей генов betC и betT(S). Выделены четыре преобладающих геномотипических bet-класса, частота которых в клубеньковых и почвенных субпопуляциях достоверно не различалась. Выявлен высокий уровень корреляции между солеустойчивостью и симбиотической эффективностью ризобий (r = 0,76). Полученные результаты указывают, что полиморфизм bet-генов у ризобий Северокавказского генцентра обусловлен преимущественно влиянием растения-хозяина, тогда как в Приаральском, подверженном засолению, - процессами адаптации к воздействию абиотического стресс-фактора.

Степанова А.Ю., Орлова Е.В. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСТЕНИЙ РАЙГРАСА (LOLIUM PERENNE L.) И ЛЮЦЕРНЫ (MEDICAGO SATIVA L.) ДЛЯ ФИТОРЕМЕДИАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННОГО ГРУНТА // Ученые записки Орловского государственного университета. Серия: Естественные, технические и медицинские науки. 2012. № 3. С. 327-330.

В работе исследовали эффективность использования растений люцерны посевной (Medicago sativa L.) и райграса многолетнего (Lolium perenne L.) и их комплекса для очистки почвы от нефтезагрязнений. Пока- зано, что выращивание растений приводило к значительному снижению содержания нефти в почве. Оста- точное количество нефти в почве без растений к 56 суткам составляло 85%; при использовании люцерны - 50,5%; райграса - 49,5% и их комплекса - 46%. Полученные результаты свидетельствуют о перспектив- ности использования данных растений для очистки нефтезагрязненного грунта. При этом значительной разницы между применением отдельных растений или их комплекса нами найдено не было.


Почва гетерогенна по многим физико-химическим и биологическим параметрам, в том числе по содержанию пищевых ресурсов. В агроценозах разнообразие корнеобитаемой среды создается искусственно путем дискретного распределения элементов минерального питания. При этом в ограниченном объеме почвы возникают очаги с многократно повышенным содержанием ионов, во взаимодействие с которыми вступает лишь часть корневой системы растения. В обзоре рассматривается средообразующее действие этих очагов на почву, морфологическую и физиологическую активность корневой системы и побега. Показано, что в ответные реакции на локальный солевой стресс вовлекаются все ключевые физиологические функции на различных уровнях организации системы целого растения. Важно, что при этом происходит активация и синхронизация процессов корневого и воздушного питания, транспорта веществ, оптимизация гормонального статуса и донорно-акцепторных взаимодействий. Все вышеуказанные ответные реакции растений в значительной степени обусловлены эффектом относительной функциональной специализации корней различного солевого статуса: высокосолевые корни вносят основной вклад в поиск, поглощение и метаболизацию элементов питания, низкосолевые - в обеспечение побега водой. Благодаря этому преодолевается противоречие между снабжением растения двумя важнейшими для продукционного процесса ресурсами: элементами питания и водой. Эволюция и онтогенетическое развитие живых систем идут по пути усложнения структуры и функциональной специализации составляющих их частей. Поэтому гетерогенное распределение пищевых ресурсов в среде представляется биологически более естественным, чем гомогенное. Тем более, что оно позволяет более успешно решать вопросы ресурсосбережения и экологической безопасности, устойчивости растений к неблагоприятным факторам внешней среды и более полной реализации ге- нетического потенциала растений.


Изучали физиологические механизмы адаптации двух широко распространенных видов бобовых растений: донника белого (Melilotus albus M.) и клевера среднего (Trifolium medium L.), произраставших в местах с разным уровнем техногенной нагрузки, к медь-идуцированному стрессу. В ответ на действие 10 мМ CuSO4, который является стрессорным фактором для растений, активировалась защитная антиоксидантная система. У исследованных видов обнаружили специфические биохимические особенности, обусловленные адаптацией к загрязнению почвы медью. У обоих видов из разных местообитаний обнаружена активация супероксиддисмутазы в условиях медь-индуцированного стресса. Растения M. albus из импактной зоны обладали лучшей способностью накапливать пролин в сравнении с растениями из фоновых местообитаний, а растения T. medium имели более активную пероксидазу. Предположили, что растения, находящиеся в условиях сильного продолжительного стресса, по сравнению с теми, которые не испытывают или в меньшей степени испытывают стресс, обладают большей устойчивостью к ионам меди.

На главную              К списку выставок