Автореферат (Полифункциональность воздействия экотола на древесные саженцы при неблагоприятных условиях среды)

На правах рукописиФитискина Надежда ВикторовнаПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКОТОЛА НАДРЕВЕСНЫЕ САЖЕНЦЫ ПРИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЯХСРЕДЫ03.02.08  Экология (биологические науки)Авторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата биологических наукМосква – 20172Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательномучреждениивысшегопрофессиональногообразования«Московскийгосударственный университет пищевых производств» (ФГБОУ ВПО МГУПП), г.МоскваНаучный руководитель:Карташова Елена Ростиславовнакандидат биологических наук, старший научныйсотрудник,ФГБОУВО«МосковскийгосударственныйуниверситетимениМ.В.

Ломоносова», старший научный сотрудниккафедры микологии и альгологииОфициальные оппоненты: Чурилов Геннадий Ивановичдоктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВО«Рязанскийгосударственныймедицинскийуниверситет имени академика И.П. Павлова»Минздрава России, профессор кафедры общей ифармацевтической химииКомаров Андрей Алексеевичдокторсельскохозяйственныхнаук,ФГБНУ«Агрофизическийнаучно-исследовательскийинститут», главный научный сотрудникВедущая организация:Федеральное бюджетное учреждение«Всероссийскийнаучно-исследовательскийинститут лесоводства и механизации лесногохозяйства»ФедеральногоагентствалесногохозяйстваЗащита диссертации состоится: «16» ноября 2017 г. в 14.00 на заседанииСовета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д.

212.203.38 приФедеральном государственном автономном образовательном учреждениивысшего образования «Российский университет дружбы народов» по адресу:115093, г. Москва, Подольское ш., д. 8/5.С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научнойбиблиотеке ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов» по адресу:117198, г. Москва, ул.

Миклухо-Маклая, д. 6, и на сайте dissovet.rudn.ru.Автореферат разослан «22» июня 2017 г.Ученый секретарьдиссертационного совета,кандидат биологических наукВанисова Елена Александровна3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования. Современный период развитиячеловечества представляет собой стадию, с одной стороны, связанную с ростомантропогенных нарушений природных систем, с другой – попыток коррекциидеградационных по отношению к биосфере воздействий.

Последнее требуетсистемного, комплексного подхода к вопросам миграции химических элементов иих соединений между организмами и средой обитания, в первую очередь, почвой,представляющейгеологическогособой«планетарныйкруговоротавеществ»,узелсвязей–определяющегобиологическогоифункционированиебиосферы (Никитин, Сабодина, 2003). Отсюда наиболее актуальная проблемасохранениепочвенногопокровапланеты,особенно,урбанизированныхтерриторий, в почве которых накапливается значительное количество токсичныхвеществ и соединений, что приводит к изменению ее физико-химических свойств.Один из возможных подходов к снижению отрицательной роли антропогенноговоздействия на почву может быть осуществлен за счет веществ, получаемых примико- и микробиологическом разложении растительного и животного материала,имеющего место в природе.

Данным веществам характерно кондиционирование,очищение среды. Они способствуют также устойчивости организмов принеблагоприятных для них условиях (Лебедев, 1999; Лебедев и др., 2004;Остроумов, 2012, 2013). Синтез таких веществ, куда входят физиологическиактивные соединения, может быть значительно ускорен за счет экотехнологий,что впервые в аэробных условиях на основе растительного материала былопредложено и осуществлено д.б.н. Г.В. Лебедевым (Лебедев, 1994). Полученныепри этом соединения, способные повышать устойчивость организмов кнеблагоприятным условиям среды, в том числе, вызванных антропогеннымивоздействиями, были названы Г.В. Лебедевым экотолами от слов экология итолерантность.

К настоящему времени данные вещества остаются полностью неидентифицированы. В связи с нарастанием экологических проблем изучениеэкотолов, их воздействия на почву, особенно урбанизированную, и на растения, впервую очередь, древесные, которые в городских условиях используются для4созданияискусственныхфитоценозовисанитарно-защитныхзонрядапредприятий, является актуальной задачей.Цель исследования: Целью диссертационной работы являлось изучениевоздействия экотола на физиологическое состояние древесных саженцев принеблагоприятных условиях среды.В качестве неблагоприятных условий среды мы рассматривали повышенныетемпературы и загрязнитель урбаноземов  свинец, который, поступая в почву,нарушает метаболизм растений, в том числе древесных.Задачи исследования:1.

Получить экотол в лабораторных условиях.2. Определить наличие в экотоле биогенных аминов, их предшественников ипродуктов окислительного дезаминирования, способных активно включаться вметаболические процессы растений и сопутствующего им биоса.3. Определить содержатся ли в экотоле меланины, обладающие целым рядомположительных экологических воздействий, включая сорбцию тяжелых металлов.4. Установить, изменится ли соотношение алифатических и ароматическихструктурных фрагментов в процессе длительного хранения экотола.5. Оценить влияние экотола на рост древесных саженцев в природных условиях.6. Сопоставить влияние экотола на подвижность распространенного поллютантасреды  свинца в почве в отсутствии и при наличии древесных саженцев.7. Оценить воздействие экотола на физиологическое состояние древесныхсаженцев различной устойчивости к антропогенным воздействиям в условияхнормы и избытка свинца в почве на фоне экотола и при его отсутствии.Научная новизна.

В экотоле было установлено наличие меланинов(проведено их выделение и идентификация). Была проведена количественнаяоценка биогенных аминов, их предшественников и продуктов окислительногодезаминирования. В работе впервые изучалось воздействие экотола на древесныесаженцы. Было показано усиление ростовых процессов у древесных саженцев поддействием экотола в условиях засухи на примере Acer platanoides L. (кленаостролистного). Впервые анализировалось воздействие экотола в качестве5кондиционирующего, очищающего почву вещества. Показано участие экотола виммобилизации свинца.

Установлена различная степень иммобилизации свинцаэкотолом при наличии и отсутствии произрастающих в почве древесныхрастений. Отмечено различие в воздействии экотола на иммобилизацию свинцадревеснымисаженцамилиственной−Fraxinuspensylvanica(ясеняпенсильванского), и хвойной − Picea abies L. (ели обыкновенной), породами.

Наоснове экспериментальных и литературных данных установленному отличиюнайдено объяснение, заключающееся в разнице типов микоризации лиственной ихвойной пород. Впервые оценивалось воздействие экотола при норме и избыткесвинца в почве на фотосинтез, синтез белка, активность пероксидазы на примерепредставителя лиственных пород − ясеня пенсильванского. Было прослеженовоздействие экотола в условиях нормы и избытка свинца на систему: почва растение Picea abies L. (ель обыкновенная)  микобиота (эктомикориза).Теоретическая и практическая значимость работы. Экотол – примертрансформированного мико- и микробиотой растительного материала в суммунеорганических и органических веществ, способных к химико-биотическимвзаимодействиям, что позволяет им снова вовлекаться в биогеохимическиекруговороты, включаться в миграцию элементов для построения почв, гдесосредоточена «управляющая система» биогеоценозов и замыкаются круговоротывеществ биосферы.

Отсюда важность изучения экотола имеет как теоретические,так и практические грани. Благодаря своей полифункциональной активности,экотол может иметь разностороннее практическое применение. В частности,экотол может найти широкое применение в плане восстановления экологическихи агрохимических показателей деградированных городских почв. Он может бытьиспользован во время посадки и дальнейшего ухода за саженцами древесныхлиственных пород (очевидно и кустарников) в санитарно-защитных зонахпредприятий, скверах и других местах, относящихся к зеленым зонам города.Положения, выносимые на защиту.1. Экотол,полученныйврезультатебиотехнологическойконверсиирастительного сырья (соломы пшеницы), способствует улучшению состояния6древесных саженцев лиственных пород, увеличивая их толерантность кнеблагоприятным условиям среды.2.

Экотол представляет собой продукты не только распада, но и синтезаорганическихвеществ,осуществляемогогрибамиимикроорганизмами,участвующими в деградации растительного сырья. При переработке бывшегоживого вещества грибы и микроорганизмы выделяют в среду целый арсеналфизиологически-активных соединений, в том числе меланины и биогенные аминыи их предшественники. Отсюда полифункциональность экотола.3. Экотол усиливает ростовые процессы древесных саженцев лиственных пород вусловиях засухи.4.

Экотол участвует в иммобилизации тяжелого металла  свинца. Наличиедревесных саженцев лиственных пород, для которых характерна арбускулярнаямикориза, увеличивает иммобилизационное воздействие экотола на тяжелыйметалл, что сопровождается восстановлением фотосинтетического процесса исинтеза белка.5. Экотол в условиях избытка свинца в почве усиливает рост эктомикориз Piceaabies L., способствующих поступлению свинца из почвы в корневую систему.6.

Степень и характер воздействия экотола на растения при наличии избыточныхдоз свинца в почве зависит от агрохимических свойств почвы, от наличия в нихдругих загрязнителей, от вида растений, произрастающих на этих почвах, от типамикоризации корневой системы растений, где арбускулярная или эктомикоризаявляется преобладающим симбионтом.7. Применение экотола может быть рекомендовано при посадке древесныхсаженцевлиственныхпородвовновьсоздаваемыхгородскихзеленыхнасаждениях, включая санитарно-защитные зоны предприятий, а также дляподдержания жизнеспособности уже имеющихся насаждений.Степень достоверности результатов обеспечивалась применением вэкспериментальных исследованиях современного аналитического оборудования,соблюдениемтребованийобщепринятыхметодикопределений,атакже7использованием стандартных методов статистической обработки полученныхрезультатов с помощью программы Microsoft® Excel 2007.Личный вклад автора.

Автор самостоятельно получил использовавшийсяв экспериментальной работе экотол, самостоятельно проводил физиологобиохимические анализы, принимал активное участие при работе на современномоборудовании. Автор провел обработку и интерпретацию полученных данных,участвовал в подготовке публикаций по материалам исследований.Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на: Открытоммеждисциплинарном семинаре по Биополитике Биологического факультета МГУим. М.В. Ломоносова (Москва, 2010, 2012); VI и VII Московском международномконгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2011,2013); IX Международном симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения иперспективы их использования» (г. Пущино, 2011); XX, XXI, XXII и XXIIIМеждународных симпозиумах «Нетрадиционное растениеводство. Селекция игенетика. Охрана биосферы. Эниология.