Диссертация (1145773), страница 19
Текст из файла (страница 19)
31. Влияние рН среды на аккумуляцию Zn в органах растений А.caudatus при разныхконцентрациях Zn в среде.88Дробный анализ содержания Zn в разных частях корня показал, что максимальнаяаккумуляция цинка происходила в кончике корня, где на фоне рН 6,8 при 100 мкМ Zn в средеона достигала 12833 мкг/г (Рисунок 32), а при 300 мкМ Zn - 20416 мкг/г или 2,04% в сухомвеществе (Рисунок 33), в то время как на фоне рН 4,5 уровень аккумуляция Zn в кончикекорня оказался в 1,6 раза ниже.
В средней и базальной частях корня цинк при 300 мкМ всреде накапливался в заметно меньших количествах, особенно при рН 6,8, в результате чегоградиент концентраций Zn от кончика к основанию корня достиг 4,5 раз. При рН 4,5распределение цинка вдоль корня было более равномерным, а его концентрация в базальнойчасти корня оказалась в 1,5-2 раза выше, чем при рН 6,8.Рис. 32. Влияние pH питательного раствора на содержание цинка в разных частях корнярастений A. caudatus при 100мкМ Zn в среде (* p<0,05, **p<0,01).89Рис.
33. Влияние pH питательного раствора на содержание цинка в разных частях корнярастений A. caudatus при 300мкМ Zn в среде (* p<0,05, **p<0,01).Данные по анализу содержания Zn в надземных органах растений свидетельствовали,что низкий уровень рН среды стимулировал перенос Zn в побег, в связи с чем егоконцентрации в стеблях и листьях A.
caudatus при рН 4,5 оказались существенно выше, чемпри рН 6,8, в том числе, в листьях - от 2 до 4 раз (Рисунок 34, 35). Следует отметить, что принизком рН цинк в варианте с 100мкМ Zn в среде слабее аккумулировался в ювенильныхлистьях, чем кадмий в варианте с 90мкМ Cd (соответственно 433мкг/г Zn и 650 мкг/г Cd,Рисунок 34 и Рисунок 28), однако при 300мкМ Zn в среде его концентрация в ювенильныхлистьях составила уже 867 мкг/г, а в зрелых листьях - 1040 мкг/г (Рисунок 35), чтонесомненно является высоким показателем для содержания этого тяжелого металла в листьяхрастения.90Рис.
34. Влияние pH питательного раствора на содержание цинка в надземныхорганах растений A. caudatus при 100 мкМ Zn в среде (* p<0,05, **p<0,01).Рис. 35. Влияние pH питательного раствора на содержание цинка в надземных органахрастений A. caudatus при 300 мкМ Zn в среде (* p<0,05, **p<0,01).91Анализ суммарной аккумуляции цинка в органах амаранта, выполненный с учетомвеса биомассы корней и надземных частей растений (Таблица 2), а также расчет %распределения Zn по органам амаранта (Рисунок 36) показал, что общий характерзависимости суммарного распределения цинка в органах A.caudatus от величины рН среды вцелом был аналогичен описанному выше в отношении Cd.
Согласно полученным данным,низкий уровень рН среды стимулировал общее поступление цинка в растения, котороевозросло в 1,4 раза по сравнению с рН 6,8 в варианте c 300мкМ Zn. При нейтральном рНбольшая часть поступившего цинка (65-71%) удерживалась в корнях, тогда как при рН 4,5этот показатель снизился до 45-53% ввиду существенного возрастания переноса цинка впобег (Таблица 2). Хотя значительная часть цинка при его высокой концентрации в среде нафоне рН 4,5 обнаруживалась в стеблях амаранта (21 % против 10 % на фоне рН 6,8), низкийуровень рН способствовал существенному повышению доли Zn, аккумулируемого вювенильныхлистьях (7% против 2% при рН 6,8) в сравнении со зрелыми листьями(соответственно 27% против 23%).
Таким образом, низкие значения рН не толькоиндуцировали усиление переноса Zn в побег, но и влияли на характер распределения металламежду зрелой и молодой частями побега A.caudatus. Из сравнительного анализа данных повлиянию рН на аккумуляцию Zn и Cd в органах A.caudatus можно заключить, что в условияхповышения кислотности среды барьерная функция корней амаранта и общая стратегияэксклюдера более эффективно поддерживалась в отношении цинка, чем кадмия.Таблица 2.
Суммарное распределение Zn по органам растений (мкг/орган)ОрганрастенияКорниСтеблиЗрелые листьяЮвенильныелистьяСуммаZn 100мкМрН 4,5Zn 300мкМZn 100мкМрН 6,8Zn 300мкМ2248,611 ± 121,58581 ± 70,241287,86 ± 91,43135,13 ± 27,362357,5± 70,041105,6 ± 29,871412,8 ± 49,62352,66 ± 17,292322,22± 157,54488,53±60,56397,23±67,5267,76 ± 10,422371,25± 68,57364,66 ± 40,77858,33 ± 41,6658,56 ± 14,573824,135119,673054,363603,7892Рис 36. Распределение цинка по органам растений A. caudatus при разных значениях pHсреды (% от общего содержания Zn в растении).3.3. Анализ локализации кадмия и цинка в органах растений A.
сaudatus.3.3.1. Распределение кадмия и цинка в структурах корня и стебляНаряду с количественной оценкой аккумуляции кадмия и цинка в органах растений взадачи исследования входило проанализировать локализацию и распределение этих металловв разных зонах и структурах органов растений A.caudatus. Локализацию кадмия определяли спомощью гистохимического метода путем окраски дитизоном срезов корней и стеблярастений амаранта с последующим выявлением распределения в них Cd с использованиемсветового микроскопа Leica DM 4500p. Исследования выполняли на растениях, подвергнутых7 суточному экспонированию в присутствии 90 мкМ Cd в среде.Как показали результаты гистохимического анализа, в апикальной части корнянаиболее интенсивно окрашивались клетки корневого чехлика с поверхностным слоем слизи,93(Рисунок 37, а). Выше по главному корню в зоне дифференциации окрашенные комплексыкадмия с дитизоном выявлялись в клетках ризодермы, паренхимных клетках коры и клетках,окружающих сосуды (Рисунок 37, б).
Окраска была сосредоточена в апопласте по периметруклеток и не обнаруживалась в протопластах клеток. В центральной части корняинтенсивность окраски повышалась в клетках, прилегающих к протоксилеме и метаксилеме,(Рисунок 37, г). однако видимого присутствия Cd внутри сосудов установлено не было. Вышепо корню, т.е. ближе к стеблю, окрашивание было отмечено в просвете сосудовх ксилемы, атакже флоэме (Рис.
37, в).На срезах, сделанных в базальной части стебля, достаточно интенсивное окрашиваниеотмечалось как в просвете сосудов, так и в клеточных стенках сосудов ксилемы иприлегающих клеток, но полностью отсутствовало в клетках сердцевины стебля (Рис.38).Полученные данные, таким образом, подтверждают принципиальную роль апопластаклеток корней в связывании и детоксикации кадмия у растений A.caudatus, определяющуюего барьерную функцию в ограничении переноса Cd в сосуды ксилемы.Cd-комПтксМтксКсФл94слРис.
37. Локализация кадмия в корнях растений A.caudatus, подвергнутых 7 сутэкспонированию в присутствии 90 мкМ Cd: (a) – апикальная часть корня, (б, в, г) – главныйкорень. КЧ - корневой чехлик, сл-слизь, Ф-флоэма, Кс-ксилема, Мк-метаксилема, Пкпротоксилема.95Cd-комплРис. 38. Локализация кадмия в базальной части стебля растений A.caudatus,подвергнутых 7 сут экспонированию в присутствии 90 мкМ Cd. Cd- компл.Cd комплексы в просветах сосудов ксилемы.Анализ локализация цинка в органах растений A.caudatus проводили на поперечныхсрезах корня и стебля с использованием растрового электронного микроскопа микроанализатора TM3000, оснащенного приставкой энергодисперсионного микроанализаOXFORD, позволяющей получить карты распределения химических элементов присканировании выбранной зоныповерхности растительного образца.
Исследованиявыполняли на растениях, экспонированных в течение 7 суток на питательной среде сконцентрацией Zn 300мкМ. Результаты, полученные при анализе срезов на уровне базальнойчасти корня, показали неравномерное распределение цинка по поверхности среза. Характерэтого распределения свидетельствуюет, что Zn в корне амаранта локализован главнымобразом в клеточных стенках клеток парехимы, а также в стенках сосудов кслилемы (Рис.39). В отличие от цинка такие элементы как K, Ca и Mg, согласно даннымэнергодисперсионного рентгеновского микроанализа, в значительно меньшей степениассоциированы с апопластом.
Преимущественная локализация Zn в области стенок сосудовксилемы была показана также для стеблей амаранта (Рис.40).96Рис.39. Локализация Zn в корнях растений A.caudatus при 300мкМ Zn в среде (точки зеленогоцвета).Условия получения карты распределения Zn при сканировании выбранной зоны поверхностисреза корня: Acc. Voltage: 15.0 kV. Resolution: 512 x 384 pixels. Viewed Resolution: 100%.Process Time: 5. Image Width: 330.7 µm. Mixed map: Zinc Ka1(green) [with image]97Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
