Изменение некоторых физиолого-биохимических показателей Avena sativa L. в условиях засоления и кислотности почвы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность и цели. Накопление солей в почвах часто сопровождается изменением рН в щелочную сторону, техногенное засоление может сопровождаться и кислой реакцией почвы. В условиях засоления и кислой реакции среды растения испытывают осмотический и окислительный стрессы. Целью исследования явилось изучение реакций растений овса посевного на комбинированное воздействие засоления NaCl и кислой реакции почвы по некоторым физиолого-биохимическим показателям. Материалы и методы. В качестве объекта исследования использовали овес посевной Avena sativa L. сорт Стайер, который выращивали в условиях модельного опыта на фоновой дерново-подзолистой почве с различными сочетаниями pH-уровня (рН 4,9 и рН 7,3) и засоления (0,5 % NaCl). Нейтральная среда (pH 7,3) создавалась добавлением СaCO3. Засоление создавалось в процентном отношении к сухому весу почвы. Контролем являлся вариант без засоления с pH 7,3. Через 4 и 8 дней после появления всходов в листьях растений определяли перекись водорода ферротиоционатным методом, активность каталазы – пермангатометрически, пероксидазную функцию – по методу А. Н. Бояркина. Морфометрические показатели фиксировали в течение 8 дней после появления всходов. Результаты. По сравнению с контролем сильнее ростовые процессы замедлялись в вариантах опыта с засолением и располагались в следующем порядке: рН 4,9 + NaCl > рН 7,3 + NaCl > рН 4,9. Содержание Н2О2 в листьях овса в опытных вариантах в первый срок наблюдений не отличалось либо минимально отличалось от контроля, но во второй срок был выше во всех опытных вариантах в 1,6–1,7 раз. Активность каталазы в оба срока наблюдений была выше контроля в вариантах с засолением на 10–30 %. Во второй срок наблюдений активность каталазы в целом была на треть ниже в сравнении с первым во всех исследуемых вариантах. Активность пероксидаз в листьях овса во всех опытных вариантах была достоверно выше, чем в контрольном варианте, в оба срока эксперимента. Во второй срок наблюдений пероксидазная функция была выше в сравнении с первым во всех исследуемых вариантах (на 16–81 %). Выводы. Наибольшее угнетение растений овса, судя по морфометрическим показателям, наблюдалось на начальных этапах эксперимента (первые 4 дня), особенно в варианте опыта, сочетающем засоление и кислую реакцию почвы. В адаптации растений к условиям засоления и кислотности почвы на этом этапе активное участие принимала каталаза, а к восьмому дню эксперимента – пероксидаза.

Об авторах

Оксана Александровна Четина

Пермский государственный национальный исследовательский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: chetoks@gmail.com

кандидат биологических наук, доцент, заведующий кафедрой физиологии растений и экологии почв

(Россия, г. Пермь, ул. Букирева, 15)

Наталья Сергеевна Жуланова

Пермский государственный национальный исследовательский университет

Email: ZhulanovaNatalia@yandex.ru

магистрант

(Россия, г. Пермь, ул. Букирева, 15)

Список литературы

  1. Четина О. А., Еремченко О. З., Пахоруков И. В. Накопление низкомолекулярных соединений как ответная реакция растений на техногенное засоление // Экология. 2023. № 2. С. 94–102. doi: 10.31857/S036705972302004X
  2. Eremchenko O. Z., Pakhorukov I. V., Shestakov I. E. Development of the Solonchak Process in Soils of Small River Valleys in the Taiga-Forest Zone in Relation to the Production of Potassium Salts // Eurasian Soil Science. 2020. Vol. 53, № 4. Р. 512–522. doi: 10.1134/S1064229320040055
  3. Shavrukov Y., Hirai Y. Good and bad protons: genetic aspects of acidity stress responses in plants // Journal of Experimental Botany. 2016. Vol. 67. P. 15. doi: 10.1093/ jxb/erv437
  4. Bhuyan M. H. M. B., Hasanuzzaman M., Mahmud J. A. [et al.]. Morphophysiological and biochemical responses of Triticum aestivum L. to extreme pH: Coordinated actions of antioxidant defense and glyoxalase systems // Plants. 2019. P. 24. doi: 10.3390/ plants8010024
  5. Иванищев В. В., Евграшкина Т. Н., Бойкова О. И., Жуков Н. Н. Засоление почвы и его влияние на растения // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. 2020. № 3. С. 28–42.
  6. Мальцева А. Д., Четина О. А. Изменение содержания воды в листьях растений в условиях засоления и разного уровня pН // Симбиоз-Россия 2022 : сб. ст. XIII Междунар. конф. ученых-биологов. Пермь, 2023. С. 559–564.
  7. Miller G., Suzuki N., Ciftci-Yilmaz S., Mittler R. Reactive oxygen species homeostasis and signalling during drought and salinity stresses // Plant, Cell and Environment. 2010. Vol. 33. P. 453–467. doi: 10.1111/j.1365-3040.2009.02041.x
  8. Sagisaka S. The occurrence of peroxide in a perennial plant Populus gelrica // Plant Physiol. 1976. Vol. 57, № 2. P. 308–309. doi: 10.1104/pp.57.2.308
  9. Воскресенская О. Л., Алябышева Е. А., Половникова М. Г. Большой практикум по биоэкологии. Йошкар-Ола : Мар. гос. ун-т, 2006. 107 с.
  10. Ермаков А. И., Арасимович В. В., Ярош Н. П. [и др.]. Методы биохимического исследования растений. Л. : Агропромиздат, Ленингр. отд-ние, 1987. 430 с.
  11. Белозерова А. А. Боме Н. А. Изучение реакции яровой пшеницы на засоление по изменчивости морфометрических параметров проростков // Фундаментальные исследования. 2014. № 12. С .300–306.
  12. Pascaru A., Giorgievici A. S., Gaman C. D. [et al.]. Gaman Sodium chloride effect on rye (Secale cereale) // Horticulture, Forestry and Biotechnology. 2014. Vol. 18, № 4. P. 147–150.
  13. Yousufinia M., Ghasemian A., Safalian O., Asadi А. The effect of NaCl on the growth and K+ content of barley (Hordeum vulgare L.) cultivares // Annals of Biological Research. 2013. Vol.4, № 1. P.80–85.
  14. Abdel Latef A. A., Tran L. S. Impacts of priming with silicon on the growth and tolerance of maize plants to alkaline stress // Frontiers in Plant Science. 2016. Vol. 7. P. 243. doi: 10.3389/fpls.2016.00243
  15. Ekta Singh A. K., Pandey D. M. Co-expression network analysis of acidic-responsive genes in Arabidopsis thaliana signifies hub genes expression and their key role assessment for acidity tolerance in Oryza sativa L. // Biologia. 2021. Vol. 76. P. 3175–3190. doi: 10.1007/s11756-021-00837-3
  16. Demidchik V. Mechanisms of oxidative stress in plants: from classical chemistry to cell biology // Environmental and Experimental Botany. 2015. Vol. 109. P. 212. doi: 10.1016/ j.envexpbot.2014.06.021
  17. Guo R., Yang Z., Li F. [et al.]. Comparative metabolic reponses and adaptive strategies of wheat (Triticum aestivum) to salt and alkali stress // BMC Plant Biol. 2015. P. 170. doi: 10.1186/s12870-015-0546-x
  18. Noctor G., Lelarge-Trouverie C., Mhamdi A. The metabolomics of oxidative stress // Phytochemistry. 2015. Vol. 112. P. 33. doi: 10.1016/j.phytochem.2014.09.002
  19. Anjum N. A., Sharma P., Gill S. S. [et al.]. Catalase and ascorbate peroxidase-representative H2O2-detoxifying heme enzymes in plants // Environmental Science and Pollution Research. 2016. Vol. 23. P. 19002–19029. doi: 10.1007/s11356-016-7309-6
  20. Sharma I., Ahmad P. Catalase: A Versatile Antioxidant in Plants // Oxidative Damage to Plants: Antioxidant Networks and Signaling. 2014. Р. 131–148. doi: 10.1016/B978- 0-12-799963-0.00004-6
  21. Минибаева Ф. В., Гордон Л. X. Продукция супероксида и активность внеклеточ- ной пероксидазы в растительных тканях при стрессе // Физиология растений. 2003. Т. 50, № 3. С. 459–464.
  22. Kawano T. Roles of the reactive oxygen species-generating peroxidase reactions in plant defense and growth induction // Plant Cell Reports. 2003. Vol. 21. P. 829–837. doi: 10.1007/s00299-003-0591-z
  23. Xie X., He Z., Chen N. [et al.]. The roles of environmental factors in regulation of oxidative stress in plants. // BioMed Research International. 2019. Vol. 2019. P. 1–11. doi: 10.1155/2019/9732325

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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).