Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологическая роль комплексообразования кадмия и цинка с биологически активными лигандами в тканях растений

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Экологическая роль комплексообразования кадмия и цинка с биологически активными лигандами в тканях растений"

На правах рукописи

ДУБЦОВА Юлия Юрьевна

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ КОМПЛБКСООБРАЗОВАНИЯ КАДМИЯ И ЦИНКА С БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ЛИГ АНДАМИ В ТКАНЯХ РАСТЕНИЙ.

03.00.16 - «Экология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск 2004

Работа выполнена в Институте химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН, г. Новосибирск

Научные руководители - кандидат химических наук, с.н.с.

Скубневская Галина Иннокентьевна кандидат химических наук, с.н.с. Дульцева Галина Григорьевна

Официальные оппоненты - доктор биологических наук, с.н.с.

Высочина Галина Ивановна кандидат биологических наук, с.н.с. Киров Евгений Иванович

Ведущая организация — Томский государственный университет

Защита состоится «/^ » О/) 2004 г в ¡0 часов на

заседании диссертационного сбвета Д 003.058.01 при Центральном сибирском ботаническом саде СО РАН по адресу: ул. Золотодолинская, 101, Новосибирск-90,630090 Факс: (383-2) 301-986

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Центрального сибирского ботанического сада СО РАН

Автореферат разослан мо рта

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Ершова Э.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Проблема химического отклика растений на токсическое действие тяжелых металлов пока слабо изучена. Выработанные в ходе эволюции механизмы предотвращения токсического действия тяжелых металлов (ТМ), в том числе кадмия и цинка, оказываются недостаточными для защиты растений от высокого уровня этих металлов в почве. При сильном загрязнении почвы растения испытывают стресс, вызывающий повреждение фотосинтетической системы и создающий условия для угнетения роста и развития растений и в конечном итоге для их гибели. Накопление кадмия в пищевых и кормовых растениях и его миграция по пищевым цепям способны нанести вред здоровью человека.

Реакция разных видов растений на повышенное содержание Cd и Zn в почве неодинакова. Химическая природа таких различий остается малоисследованной. В этой связи интересен вопрос о возможности образования комплексных соединений кадмия и цинка с веществами, встречающимися в тканях растений, и их экологической роли, так как такие соединения представляют собой химический ответ растительных организмов на повышенное содержание этих металлов в почве. Интересен также вопрос о способах выведения ТМ из растений, так как именно этот механизм, вероятно, помогает многим растениям адаптироваться к жизни в условиях загрязнения почвы тяжелыми металлами.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является изучение экологической роли комплексообразования кадмия и цинка с биологически активными лигандами, встречающимися в растительных тканях. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить комплексообразование кадмия и цинка с модельными лигандами, содержащими биологически значимые функциональные группы,методами физико-химического анализа.

2. Вырастить растения разных видов на почвах с повышенным содержанием кадмия, а также при одновременном внесении кадмия и цинка.

3. Проанализировать растения разных видов для изучения накопления тяжелых металлов в различных органах.

4. Обнаружить и изучить органические соединения, связанные с кадмием и цинком, в тканях выращенных растений.

5. Исследовать некоторые растения на предмет, выделения тяжелых металлов через листья при транспирации.

6. Изучить комплексообразование кадмия и цинка, с биологическими лигандами, встречающимися в растительных тканях.

Научная новизна и практическая значимость работы. Среди результатов, полученюлх впервые, наиболее существенны следующие:

1. У растений разных видов эволюционно сформированы разные механизмы защиты от избытка, Сd в почве. У злаковых функцию защитных агентов выполняют вещества флаврноидной природы (пшеница - трицин), у гороха посевного - соединения с судьфгидрильными группами, у ярутки полевой— вещества, сочетающие сульфгидрильные и фенольные группы, что и обеспечивает их различную устойчивость к данному тяжелому металлу.

2. Показано, что в растениях комплексообразование с серусодержащими лигандами способствует фиксации кадмия, а с полифенольными соединениями - помогает транспортировке данного тяжелого металла по растению.

3. Наличие Zn в почве замедляет поток Cd в растение, смягчая кадмиевый стресс.

4. Одним из путей вывода кадмия из растений является его выделение в виде газообразных кадмийсодержащих органических соединений.

Полученные научные результаты могут быть использованы в практике научных исследований различных НИИ СО РАН.

Положения, выносимые на защиту. Комплексообразование органических соединений с Cd и Zn в растительных тканях играет важную роль в детоксикащш и выведении, этих тяжедых>металлов из растений и лежит в основе металлоустойчи-вости различных видов растений.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались на IV Конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2000», (Новосибирск, 2000), XIX Всероссийской школе-симпозиуме молодых ученых по химической кинетике, (Клязьма, 2001), ла Международной конференции «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики (ESFEA - 2001), (Томск, 2001), на П Школе-семинаре молодых ученых «Проблемы устойчивого развития региона», (Улан-Уде, 2001), на Международной конференции по экологической ботанике, (Сыктывкар, 2002), на Первой международной научно-практической конференции «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии», (Барнаул, 2002), на ГХ Рабочей группе «Аэрозоли Сибири»,

(Томск, 2002), на XI съезде Русского ботанического общества (Новосибирск-Барнаул, 2003), на Европейской аэрозольной конференции (Мадрид, Испания, 2003), на II Международной конференции «Окружающая среда и экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики (EESFEA - 2003) (Томск - 2003), а также на объединенных физико-химических семинарах ИХКиГ СО РАН и на семинарах лаборатории фитохимии ЦСБС СО РАН.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и списка литературы. Основной текст изложен на 91 странице. В работу включено 14 рисунков и 11 таблиц. Список литературы содержит 70 наименований, в том числе 20 иностранных.

Личный вклад соискателя в получении научных результатов заключается в постановке целей и задач, выборе методов исследования, сборе материала и его анализе.

Глава 1. Кадмий и цинк в системе «почва — растение».

В разделе приводятся литературные сведения о присутствии ТМ в объектах биосферы, о взаимосвязи строения атомов тяжелых металлов и их поведения в почве, растительных и животных тканях. Описано токсическое действие Cd и Zn на растительные и животные организмы. Обобщены литературные данные об ответной реакции живых систем на поступление ТМ. Подчеркивается защитная роль различных химических соединений в растительных тканях при поступлении ТМ из почвы. Приведены Данные о реакции разных видов растений на избыток ТМ в почве. Описаны пути выведения ТМ из растений.

Глава 2. Способы определения концентрации кадмия и цинка в почве и живых системах.

В главе приводятся литературные данные о различных физико-химических методах определения металлов: эмиссионной спектрометрии, атомно-абсорб-1 ционном анализе, рентгенофлуоресцентном анализе, масс-спектрометрии (МС). Для определения комплексных соединений металлов применяют гравиметрический, объемный, фотометрический и флуоресцентный методы анализа.

Глава 3. Объекты и методы исследования.

Объекты исследования. Для исследования были взяты растения пшеницы твердой Triticum durum Desf. (Hordeiform), выращенные на лугово - черноземной почве в рудном Алтае вблизи месторождения полиметаллических руд. Сравнительное изучение содержания Cd и Zn в органах растений было проведено на трех видах, по — разному реагирующих на повышенные концентрации ТМ в почве: пшенице твердой (Triticum durum Desf. (Hordeiform)), горохе посевном (Pisum sativum L.), ярутке полевой (Thlaspi arvense L.). Сравнительное изучение металлоустойчивости дикорастущих злаков проводилось при исследовании следующих растений: ежа сборная (Datylis glomerata L.), кострец безостый (Bromopsis inermis Leyss.), пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevski.), мятлик луговой (Poa pratemis L.), лисохвост луговой (Alopecurus pratensis L.), тимофеевка луговая (Phleum pratense L.). Для изучения газообразных выделений растений, содержащих металлоорганиче-ские соединения, были исследованы фиалка душистая (Viola odorata L.) и хлорофи-тум хохлатый (Chlorophytum comosum Bak.).

Методы исследования. .Растворы для внесения кадмия в почву готовили из CdÇNO^ • 4H2O марки "х.ч.", очищенного перекристаллизацией. Смешанный тар-трат калия-натрия "х.ч." очищали перекристаллизацией. Zn(NÛ3) • 6Н2О "ч.д.а.", Н2О2 (18 %) "ч.д.а.", ацетонитрил, изопропанол и бутанол марки "для хроматографии", уксусную кислоту «х.ч.» и нашатырный спирт использовали без дополнительной очистки. Концентрированную НСЮ4 и 0.1 N HNO3 использовали после перегонки с ионообменными смолами (Музгин и др., 1998). CCI4 марки "х.ч." очищали перегонкой. очищали стандартным методом (Вайсбергер и др., 1958).

Оптическую плотность растворов измеряли фотоколориметром ФЭК-60. Хроматографический анализ выполнен методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на хроматографе Милихром-1. Спектры поглощения записывали на спектрофотометрах Specord UV-Vis и НР-4853. Кислотность среды измеряли иономером ИР-3. Для анализа методом МС использован масс-спектрометр ELEMENT FINNIGAN МАТ. Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА - СИ) выполняли на станции синхротронного излучения ВЭПП-3 (ИЯФ СО РАН).

Почву готовили, смешивая-перегной, торф и песок в соотношении 1:2:2. Кадмий в почву вносили в виде раствора однократно перед посевом рас-

тений в специальные полиэтиленовые ящики. Содержание кадмия в почве до и по-

еле внесения определяли фотоколориметрически с дитизоном (Умланд и др., 1975) и'методом МС (Музгин и др., 1998).

Подготовку пробы для масс-спектрометрического анализа проводили по методике, принятой для работы с образцами руд (Музгин и др., 1998).

Подготовку проб для анализа методом ВЭЖХ проводили при помощи экстракции. На основе известной методики определения Cd и Zn (Умланд и др., 1975) была разработана последовательность операций, позволившая избирательно извлекать из растительного образца соединения Cd и Zn с полифенолами в присутствии других металлов. Для разделения кадмия и цинка были использованы различия в устойчивости их комплексов в среде с разной кислотностью, поэтому хроматогра-фирование образцов проводили с изменением рН. Разработанная методика позволила не только отделить Cd и Zn от других металлов в растительном образце, но и определить содержание Cd и Zn по отдельности.

Для исследования комплексов с полифенолами был применен метод хроматографии на бумаге (Жанаева, 1997). Отнесение пятен проводили сравнением с по-лифенольными стандартами (Минаева и др., 1967). Содержание Cd в каждом изученном пятне измеряли отдельно методом МС.

Для изучения металлосодержащих веществ в газообразных выделениях растения фиалки выращивались на 3-х почвах, в которые были внесены различные количества Cd (I), Zn (2) и смеси кадмия с цинком (3). Для освещения растений в реакторе использовали люминесцентные лампы, а при исследовании зависимости скорости окисления от длины волны света — ртутные лампы ДРШ-250, выделяя необходимые спектральные области светофильтрами. Для изучения состава и количеств металлов в газофазных выделениях растений, проводился отбор проб в поглотительные приборы, заполненные различными органическими растворителями и на аэрозольные фильтры АФА-ХА. Таким способом определяли суммарное содержание металлов Megas + Me^^oi и концентрацию металла в а э р о з М®а&о&>К о -личества металлов в пробах определяли методом МС. Качественный состав соединений исследовали методом ВЭЖХ. Идентификацию соединений проводили при помощи «свидетелей», добавляемых в пробу перед хроматографированием.

Глава 4. Исследование комплексообразования Cd и Zn с модельными лиган-дами, содержащими биологически значимые функциональные группы.

Набор функциональных групп, комплексующих с Cd и Zn в природных объектах, невелик: гидроксильные группы., входящие в состав углеводов и полифенолов (флавоноидов), азот- и серусодержащие группы (в частности SH), характерные для металлотионеинов. Для настоящего исследования были выбраны модельные соединения, содержащие наиболее распространенные в биологических объектах функциональные группы: ОН- (пирокатехин, гидрохинон, рутин, фенол), серусодержащие (дитизон, тиоэтиленгликоль), карбоксильные (тартрат-ион, лимонная кислота и ее соли, аскорбиновая кислота), азотсодержащие (нитрозорезорцин).

При смешивании растворов лигандов с растворами солей Cd и Zn только в случае пирокатехина и дитизона наблюдались видимые изменения окраски растворов. Во всех остальных случаях сливание растворов солей и растворов лигандов не приводило к видимому изменению окраски.

Результаты спектрофотометрических исследований полученных растворов комплексов Cd и Zn приведены в таблице 1.

Табл. 1. Изменения, наблюдаемые в видимой и УФ области в спектрах поглощения

при комплексообразовании с кадмием

Лиганд Положение максимума в спектре

поглощения (Хтах), нм

свободный лиганд комплекс с Сс1

Дитизон 454 523

632

Пирокатехин (рН Е.5) 426 457

560

Тартрат-ион 220 220

290 (плечо) плечо исчезает

Рутин 264 270

Гидрохинон (рН 8.5) 244 406

430

Нитрозорезорцин (рН 8.5) 200 200(исчезает за 15

335 мин)

335(инт.возраст.)

Из таблицы видно, что при добавлении кадмия у некоторых из выбранных соединений заметно изменяется спектр поглощения, что может свидетельствовать об их комплексообразовании с этим металлом.

Методом ВЭЖХ было показано, что при хроматографировании растворов с избытком Cd по отношению к стехиометрическому его количеству меняется время удерживания лиганда Так, для пирокатехина в воде величина R в 2.8 раза меньше, чем в растворе Сё(КОз)г. В случае недостатка Cd по сравнению с концентрацией лиганда, наблюдаются два пика, один из них соответствует свободному-лиганду, а другой - комплексу с Cd. Примеры такого изменения величины R для разных лигандов приведены в табл.2.

Табл.2. Изменение времени удерживания лиганда при комплексообразовании с

кадмием и цинком.

Лиганд Я., нм ^КОМП ! К-ЛИГ (С«0 ^КОМП ! Длиг (гп)

Пирокатехин 360 2.8 1.6

Тиоэтиленглихоль 275 4.1 2.7

Нитрозорезорцин 335 23.

Рутин 275 1.8

Х,нм - длина волны детектирования, нм. ЯКомп/ &лиг — отношение времени удерживания комплексов с металлами ко времени удерживания свободного лиганда.

Как видно, наибольшее значение Якомп / ^-ляг для Cd обнаружено для тиоэти-ленгликоля, а наименьшее - для рутина. Для цинка, изменение величины R комплекса с тиоэтиленгликолем также больше, чем с пирокатехином. Однако эта разница не такая большая, как в случае комплексов Cd. Сравнение комплексных соединений Cd и Zn с одинаковыми лигандами показало, что изменение времен удерживания комплексов кадмия больше, чем для комплексов цинка.

Глава 5. Влияние поступления ионов кадмия и цинка в ткани растений различных видов на развитие растений.

Для элементного анализа была выбрана пшеница, выращенная на лугово-подзолистой почве. Среднее содержание Cd в почве составляло 0.65 мкг/г, что в 2 — 2.5 раза выше, чем среднее значение для почв такого типа. Концентрацию других металлов, как в почве, так и в растениях, определяли методами РФА — СИ (Коваль-

екая, 2000) и МС (Музгин и др., 1998). Оба метода дали результаты, совпадающие с точностью ± 8 % (табл. 3).

Табл. 3. Металлы (мкг/г), содержащиеся в высушенном образце пшеницы, выра-_щенной в естественных условиях при [Сё]=0.65 мг/кг почвы.

Металл в корне* в колосе

Бе 10066 153

Хп 34 (33) 27(27)

РЪ 10 12

С<1 0-31 (032) 0.45 (0.44)

Примечание. В скобках приведены концентрации, определенные методом МС.

Образцы пшеницы, выращенной при искусственном внесении Сё в почву (с исходным содержанием Сё 0.28 мг/кг), проанализированы методом бумажной хроматографии. Анализ методом МС показал, что кадмий на 99.2 % концентрируется в одном пятне из пятнадцати. Методом ВЭЖХ найдено, что в этом пятне Сё сопутствуют флавоноиды. Результаты анализа содержания кадмия и полифенолов в ука-

Рисунок 1. Зависимость содержания Сё (ромбы) и полифенолов (круги) в полифе-нольном пятне на бумажной хроматограмме экстракта из листьев пшеницы от количества Сё, внесенного в почву перед посевом.

Видно, что при увеличении содержания Сё в почве концентрация полифенолов в растении сначала незначительно увеличивается, затем резко возрастает до максимального значения. При дальнейшем увеличении [Сё] уровень полифенолов резко уменьшается до значений ниже исходных. Визуально у таких растений отмечались признаки угнетения, вплоть до некроза корней. Таким образом, в пшенице ответом на кадмиевый стресс является возрастание концентрации полифенолов, прежде всего трицина (Дубинина и др., 2003). Превыше-

занном пятне показаны на рис.1.

ние некоторого критического уровня Cd (для пшеницы 0.12 мг/кг дополнительного Cd) приводит к срыву, и защитный полифенольный механизм теряет свою эффективность.

Были проведены сравнительные опыты по выращиванию растений разных видов - горох посевной, ярутка полевая, пшеница - на почве с содержанием кадмия 0.28 мг/кг, в которую вносились дополнительные количества Cd. После наблюдения за развитием растений, в стадии созревания плодов, было проанализировано содержание Cd в корнях, стеблях и плодах.

В случае ярутки полевой развитие растения проходило без изменений даже при высокой концентрации Cd. Признаков некроза не наблюдалось, плоды продолжали образовываться. При разном содержании Cd в почве концентрация Cd в плодах сохранялась на постоянном уровне, в 1.2 раза выше, чем в растении, выращенном на естественной почве с фоновым содержанием Cd. Уровень кадмия в стебле и корне сохранялся достаточно высоким, что не мешало сохранению жизнедеятельности растений. Методом ВЭЖХ в образцах ярутки обнаружено присутствие, как полифенолов, так и SH-соединений и было установлено присутствие полифенолов с большой молекулярной массой. Трицин в ярутке не обнаружен.

Растения гороха нормально развиваются при концентрации Cd в почве до 1.0 мг/кг. При превышении этого уровня плоды перестают образовываться - на месте цветков формируются пустые стручки. При внесении Cd более 1.5 мг/кг у растений на стадии цветения наблюдается частичная гибель корней. Концентрация Cd в верхних частях стебля и в стручках не увеличивается. Методом ВЭЖХ в хромато-грамме экстракта гороха было найдено 18 пиков. Три из них были отнесены к соединениям Cd. Качественный химический анализ показал присутствие сульфгид-рильных групп в соединениях, связанных с кадмием. Таким образом, у гороха защитная реакция проявляется в связывании кадмия преимущественно с соединениями, содержащими SH-группы.

При содержании Cd в почве до 0.5 мг/кг растения пшеницы развиваются нормально и образуют зерновки. Концентрация кадмия в зерне составляет 10 - 30% от содержания в стебле при внесении Cd в почву 0.1 мг/кг. При содержании Cd в почве выше 0.5 мг/кг перестают образовываться зерновки, а начиная с 0.7 мг/кг на стадии формирования колоса наблюдается некроз корней. Методом ВЭЖХ было обнаружено, что при увеличении содержания Cd в почве наблюдается увеличение

содержания трицина в стеблях и листьях пшеницы, концентрации других соединений класса полифенолов не изменяются.

В ответ на кадмиевый стресс в растениях синтезируются разные защитные агенты. В пшенице это полифенолы (трицин), в горохе — соединения с сульфгид-рильными группами, в ярутке - соединения, содержащие как фенольные, так и сульфгидрильные группы. Обзор литературы и полученные автором данные позволяют предположить, что сульфгидрильные агенты связывают Сё, а фенольные соединения способствуют его миграции по растению.

Сравнительные опыты по выращиванию растений разных видов - горох посевной, ярутка полевая, пшеница - на почве с одновременным искусственным внесением Сё и Zn дали следующие результаты. При выращивании пшеницы на почвах с постоянным содержанием кадмия и разными концентрациями цинка развитие растений происходило без заметных изменений по сравнению с контролем. При выращивании пшеницы на почве с постоянным уровнем Zn и разными концентрациями Сй было замечено, что при концентрации Сё в почве более 1.5 мг/кг почвы происходит некроз корней, образуются колосья меньших размеров, содержащие малое количество зерновок по сравнению с контрольными растениями. Было обнаружено, что при увеличении концентрации Zn в почве происходит резкое возрастание концентрации этого металла в корнях, в то время как в стебле, листьях и зерне концентрация Zn сохраняется практически на одном уровне. При изменении концентрации Zn в почве при постоянной концентрации кадмия, концентрация Сё в корнях падает, в то время как его содержание в стеблях, листьях и плодах практически не изменяется. При изменении концентрации кадмия в почве при постоянной концентрации Zn установлено, что при некоторой пороговой концентрации Сё в почве (1.0 мг/кг почвы) происходит резкое возрастание содержания этого металла в корнях и стеблях растений пшеницы, в то время как уровень кадмия в зерне начинает снижаться. Концентрация кадмия в листьях монотонно возрастает.

При выращивании ярутки полевой на почве с постоянным содержанием Сё и повышающимся содержанием Zn происходит угнетение роста растений, растения становятся чахлыми по сравнению с контролем, такие растения образуют гораздо меньше плодов. При этом происходит увеличение содержания Zn в корнях, стеблях и листьях растений, причем наиболее резкое увеличение происходит в корнях. В то же время концентрация Zn в плодах не изменяется. При концентрации 2п в почве

ю

70 мкг/кг почвы происходит резкое возрастание содержания Cd в плодах растений, хотя до этого уровня никаких изменений содержания Cd в плодах не обнаружено. Концентрация кадмия в других органах меняется незначительно. При увеличении уровня Cd в почве при постоянной концентрации Zn происходит возрастание содержания кадмия в корнях, стеблях и листьях растений, а концентрация его в плодах при этом не изменяется.

При выращивании гороха посевного на почве с постоянной концентрацией Cd и возрастающим уровнем Zn никаких существенных изменений в росте и развитии растений не обнаружено. При выращивании гороха на почве с постоянным уровнем Zn и повышающейся концентрацией кадмия происходит пожелтение листьев при концентрации Cd в почве > 2 мг/кг почвы. Если сохранять концентрацию кадмия в почве постоянной, а содержание Zn увеличивать, то концентрация Zn в корнях растений возрастает, в то время как уровень этого металла в остальных органах практически не изменяется. При увеличении [Zn] в почве и при [Cd] = Const, уровень кадмия в корнях и в стеблях плавно снижается. Последующее увеличение концентрации Zn существенного влияния на содержание кадмия в этих органах не оказывает. Концентрация Cd в плодах практически не изменяется во всем диапазоне концентраций Zn в почве. При постоянной концентрации Zn и увеличении [Cd] в почве, происходит увеличение его содержания в корнях и небольшое увеличение в листьях и стеблях. Хотя при концентрации Cd 1.5 мг/кг почвы концентрация его в листьях начинает уменьшаться. Таким образом, увеличение концентрации цинка в почве при сохранении концентрации кадмия на одном уровне приводит к резкому возрастанию уровня Zn в корнях всех исследованных растений. Однако в случае ярутки полевой концентрация этого металла возрастает и в других органах (стебле и листьях), в то время как у пшеницы и гороха этого не наблюдается. Вероятно, в корнях растений пшеницы и гороха происходит комплексообразование Zn с органическими лигандами, препятствующими передвижению металла вверх по растению, а у ярутки этот механизм отсутствует. Увеличение уровня цинка в почве приводит к снижению концентрации кадмия в корнях растений пшеницы и гороха, в то время как на уровень кадмия в вегетативных органах ярутки это существенного влияния не оказывает. Вероятно, в тканях гороха и пшеницы происходит замещение Cd цинком. Однако для ярутки существует такое пороговое значение концентрации Zn в почве, при котором происходит резкое увеличение содержания Cd в

п

плодах. Увеличение концентрации кадмия в почве в случае всех 3-х видов растений приводит к увеличению содержания этого металла в корнях, стеблях и листьях. Однако на уровень кадмия в плодах такое увеличение концентрации Cd в почве существенного влияния не оказывает.

Дикорастущие злаки выращивались на почве с одновременным внесением кадмия и цинка. Было обнаружено, что растения пырея ползучего не реагируют на внесение Cd и Zn в почву. У ежи сборной растения, как в контроле, так и в опыте отличались большой вариацией размеров, что не позволило проследить влияние металлов на развитие растений. Все остальные опытные растения обладали меньшими размерами по сравнению с контрольными образцами. Исследование экстрактов этих растений методом бумажной хроматографии показало, что весь Cd концентрируется в пятне, соответствующем флавоноидам. Цинк встречался как в пятне, соответствующем флавоноидам, так и в пятнах, которые соответствовали другим органическим соединениям (например, коричным кислотам).

Пятна бумажной хроматограммы, соответствующие флавоноидам, были исследованы методом ВЭЖХ. Изучалось содержание трицина по сравнению с другими флавоноидами, а также соотношение содержания флавоноидов в виде агликонов и гликозидов. Результаты этого исследования обобщены в таблице 4.

Табл 4. Исследование дикорастущих злаков методом ВЭЖХ

Растение аглихоны/ликозиды трицин (флавоноиды - 100 %)

Пырей ползучий 3/1 2

Тимофеевка луговая 1/2.2 0.8

Лисохвост луговой 1/3.5 0.5

Ежа сборная 2/1 1.6

Кострец безостый 1/2 0.7

Мятлик луговой 1/3 0.6

Как видно, у пырея и ежи преобладают агликоновые формы флавоноидов. Именно эти растения оказались наиболее устойчивы к повышенному содержанию Cd в почве. У тимофеевки, лисохвоста, костреца, мятлика преобладает гликозидная форма флавоноидов, и их устойчивость к повышенной концентрации Cd гораздо ниже. Следовательно, агликоновые формы флавоноидов обладают большей способностью образовывать комплексные соединения с Cd, чем гликозидные, что оказывает существенное влияние на металлоустойчивость.

Методом бумажной хроматографии показано, что наибольшее количество трицина содержится в пырее и в еже, что хорошо сочетается с металлоустойчиво-стью этих растений. Однако неправильно связывать устойчивость пырея и ежи только с большим по сравнению с другими злаками содержанием трицина. Уровень трицина в пшенице во много раз выше, чем в пырее и в еже, однако она обладает гораздо меньшей устойчивостью к Cd, чем эти дикорастущие виды. Вероятно, у этих растений существуют другие механизмы детоксикации ТМ.

Были исследованы металлосодержащие вещества в газообразных выделениях растений (хлорофитум хохлатый, фиалка душистая). Обнаружено, что в случае фиалки происходит выделение газообразных металлоорганических соединений, а в случае хлорофитума такого не происходит. Показано, что фиалки, растущие на почвах с повышенным содержанием 2п и Cd, выделяют летучие соединения с непредельными связями, содержащие цинк, а кадмийсодержащие соединения не регистрируются. На почве с повышенным содержанием Cd растения выделяют кад-мийорганические соединения. Этот происходит как в темноте, так и на свету. Однако переход металла из газовой фазы в аэрозольную происходит только при освещении. По мере удаления точки пробоотбора от растения происходит увеличение содержания металла в аэрозольной фазе и уменьшается концентрация Cd в газовой фазе. В темновых условиях содержание Cd и 2п в газовой фазе и на фильтрах остается очень малым и почти не меняется по мере удаления от растения. Таким образом, для образования аэрозоля необходим свет. Окисление цинксодержащих соединений происходит довольно медленно, степень превращения за время прохождения реактора не превышает 12-14 %. При этом образуются аэрозольные частицы, содержащие металл. Методом ВЭЖХ показано, что в аэрозольной фазе цинк связан с органическими соединениями, содержащими карбонильные группы, двойные С = С связи, а также ОН- группы. Скорость окисления газообразных соединений Cd была в 7-8 раз больше, чем в случае цинка. Для кадмия не удалось идентифицировать. функциональные группы, присутствующие в люлекулах его органического спутника, потому что в процессе хроматографирования происходило образование ассо-циатов, затрудняющее анализ. Количество Cd в образцах в зависимости от расстояния от растения показано в таблице 5.

Таблица 5. Количество Сё в газе и в аэрозоле (относительные единицы) в зависи-_мости от расстояния от растения._

Расстояние 1 см 40 см 80 см 120 см 160 см

Сё в газе 3.8 107 1.1 106 7.4'105 2.6 105 2.3 103

Сс1 в аэрозоле Ь8,105 5.2 103 8.3 105 1.7 106 2.4 106

Как видно из таблицы, концентрация Сё в газообразных выделениях фиалки с возрастанием расстояния точки отбора пробы от растения уменьшается. Одновременно с этим возрастает количество С(, который оседает на аэрозольном фильтре. Вероятнее всего, происходит окисление кислородом газообразных выделений фиалки и переход их в аэрозольные частицы.

Глава 6. Изучение комплексообразования Cd с биологически активными веществами.

Были синтезированы комплексные соединения Сё с органическими веществами, встречающимися в растительных тканях: флавоноидами (рутином и кверце-тином), серусодержащей аминокислотой (метилцистеином), соединением, входящим в состав почвенного гумуса—пирокатехином.

При сливании спиртовых растворов кверцетина и нитрата кадмия цвет раствора изменялся с желтого на зеленый. При взаимодействии Сё с кверцетином появлялся новый пик поглощения на 432 нм, и его интенсивность увеличивалась при увеличении концентрации Сё. Интенсивность пика на длине волны 378 нм уменьшалась

Рисунок 2. Спектры поглощения смеси кверцетина с в безводном этаноле.

Было проведено хро-матографическое исследование комплексных соединений Сё и 2п с кверцети-ном и метилцистеином.

со смещением вершины пика до 387 нм (рис. 2).

Изучено отношение времени удерживания комплексного соединения ко времени

удерживания свободного лиганда. Результаты представлены в таблице 7.

Табл 7. Отношение времени удерживания комплексных соединений кадмия и цин-

ка ко времени удерживания свободного лиганда.

Лиганд X, нм ^комп^лиг (Сё) . ^комг/^-лиганд (гп)

Кверцетин 310 1.6 1.1

Метилцистеин 300 4.4 1.4

нм - длина волны детектирования, - отношение времени удерживания

комплекса с металлом ко времени удерживания свободного лиганда.

Видно, что время удерживания для комплекса Cd с кверцетином меньше, чем для аналогичного комплекса с метилцистеином. Это говорит о том, что кадмий образует более устойчивые комплексы с серусодержащими соединениями, чем с ки-слородосодержащими лигандами. Для Zn разница во временах удерживания его комплексов как с кверцетином, так и с метшщистеином небольшая. Оба эти комплексных соединения являются достаточно неустойчивыми. При сравнении изменения времен удерживания комплексов Cd и Zn с одинаковыми лигандами отмечено, что для комплексов кадмия этот параметр больше. Таким образом, выбранные для исследования биологические лиганды образуют соединения с кадмием, обладающие большими временами удерживания, чем с цинком.

Выводы:

1. Проведено масс-спектрометрическое и хроматографическое изучение поступления кадмия и цинка в растения. Обнаружено, что в ответ на кадмиевый стресс растения разных видов вырабатывают специфические защитные соединения (пшеница - трицин, горох - серусодержащие вещества, ярутка — вещества как фенольной, так и сульфгидрильной природы), что и обусловливает различную их устойчивость к тяжелым металлам. Показано, что в растении комплексообра-зование с серусодержащими лигандами выполняет функцию фиксации тяжелых металлов, а с полифенольными соединениями — функцию транспортировки тяжелых металлов по растительным тканям.

2. При изучении развития растений на почве, обогащенной как кадмием, так и цинком, обнаружено, что наличие цинка в почве замедляет поток кадмия в растения, тем самым, смягчая кадмиевый стресс.

3. При исследовании реакции некоторых дикорастущих злаков на кадмиевый и цинковый стресс показано, что при поступлении в растения металлы связываются в комплексы с соединениями флавоноидной природы.

4. Изучена реакционная способность различных функциональных групп соединений, содержащихся в растительных тканях, в реакциях комплексообразования с цинком и кадмием. Показано, что наибольшей устойчивостью обладают комплексы кадмия и цинка с серусодержащими лигандами.

5. Экспериментально обнаружено, что одним из механизмов вывода металлов из растений может быть выделение их в виде летучих газообразных металлоорга-нических соединений.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Дубинина Ю.Ю., Дульцева Г.Г., Скубневская Г.И. Анализ кадмия и его комплексов с биологически активными лигандами// Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2000: Тез. докл. IV конференции 21-24 ноября 2000г. - Новосибирск, 2000. -С.451.

2. Дубинина Ю.Ю. Исследование кинетики и механизмов процессов связывания кадмия в растительных тканях в виде его координационных соединений с биологически активными лигандами// ХГХ Всероссийская школа-симпозиум молодых ученых по химической кинетике: Тез. докл. - М., 2001. - С. 25.

3. Дубинина Ю.Ю., Дульцева Г.Г., Скубневская Г.И. Изучение химических форм связывания кадмия в растениях// Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики (Е8РЕЛ - 2001): Тезисы докладов Международной конференции 5-8 сентября 2001г. -Томск, 2001. - С. 124.

4. Дубинина Ю.Ю. Исследование комплексообразования кадмия с природными ли-гандами// Проблемы устойчивого развития региона: Тез. докл. II Школы-семинара молодых ученых 17-21 сентября 2001г. - Улан-Уде, 2001. - С. 43.

5. Дубинина Ю.Ю. Исследование химии ответа растений (пшеницы, гороха, ярут-ки) на увеличение содержания кадмия в почве// Международная конференция по экологической ботанике: Тез. докл. - Сыктывкар, 2002. - С. 53.

6. Дубинина Ю.Ю., Дульцева Г.Г., Скубневская Г.И.. Изучение природы защитной реакции растений на повышенное содержание тяжелых металлов в окружающей среде// Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: Тез. докл. Первой международной научно-практической конференции. - Барнаул, 2002. - С.81-82.

7. Дубинина Ю.Ю., Дульцева Г.Г., Скубневская Г.И. Изучение динамики образования металлсодержащего аэрозоля при окислении выделяемых растениями металло-рганических газообразных веществ// Аэрозоли Сибири: Тез. докл. IX Рабочей группы. - Томск, 2002. - С.47.

8. Дубинина Ю.Ю., Палесский СВ., Дульцева Г.Г., Скубневская Г.И. Изучение химической природы защитной реакции растений на избыточное содержание кадмия в почве// Экологическая химия. - 2003. - Т. 12. - Вып.1. - С.41-46.

9. Dubinina Yu.Yu., Dultseva G.G.and Skubnevkaya G.I.. The dynamics of metal-containing aerosol formed through oxidation of plant- generated gaseous organometallic compounds// European aerosol conference: Proceedings. - Madrid, Spain, 2003. /Journal ofAerosol Science. V.I. - P. 235-236.

10. Дубинина Ю.Ю., Дульцева Г.Г., Скубневская Г.И. Защитная реакция растений на повышенное содержание тяжелых металлов в почве// Ботанические исследования в азиатской России: Материалы XI съезда Русского ботанического общества. — Барнаул, 2003. - Т. 2. - С.208-209.

11. Дубинина Ю.Ю., Дульцева Г.Г Изучение образования металлосодержащего аэрозоля при окислении выделяемых растениями металлоорганических газообразных веществ// Оптика атмосф. и океана. - 2003. - Т. 16. - №5-6. - С. 415-417.

12. Dubinina Yu.Yu., Dultseva G.G.. Chemical mechanism of cadmium detoxication in plants by increased zink intake// Окружающая среда и экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики (EESFEA - 2003): Мат -лы П Международной конференции. -Томск, 2003. - Т. 2. - С. 20 - 21.

13. Дубцова Ю.Ю., Дульцева Г.Г., Скубневская Г.И. Изучение механизма образования кадмийсодержащего аэрозоля из газообразных выделений растений// Аэрозоли Сибири: Тез. докл. X Рабочей группы. - Томск, 2003. - С.ЗЗ.

Подписано в печать 03.03.2004 Формат 60x84 1/16 Печл. 1

Заказ № 34 Бумага офсетная, 80 гр/м2 Тираж 100

Отпечатано на полиграфическом участке издательского отдела Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН 630090, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 5

€ 4 7 94

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Дубцова, Юлия Юрьевна

Введение.

Глава 1. Кадмий и цинк в системе «почва — растение».

1.1. Кадмий и цинк в биосфере.

1.2. Токсическое действие Сс1 и Ъл на растительные и животные организмы.

1.3. Ответная реакция живых систем на поступление тяжелых металлов

Глава 2. Способы определения концентрации кадмия и цинка в почве и живых системах.

2.1. Прямое определение металлов.

2.2. Определение кадмия и цинка методами химического анализа.

Глава 3. Объекты и методы исследования.

3.1. Объекты исследования.

3.2. Методы исследования.

Глава 4. Исследование комплексообразования кадмия и цинка с модельными лигандами, содержащими биологически значимые функциональные группы.

4.1. Синтез комплексных соединений кадмия и цинка с модельными лигандами.

4.2. Спектрофотометрическое исследование комплексов кадмия и цинка с модельными лигандами.

4.3. Исследование комплексообразования кадмия и цинка с модельными лигандами методом ВЭЖХ.

Глава 5. Влияние поступления ионов кадмия и цинка в ткани растений различных видов на развитие растений.

5.1. Элементный анализ пшеницы, выращенной на почве с повышенным содержанием кадмия.

5.2. Выращивание и анализ растений различных видов (пшеница, ярутка, горох) на почве с повышенным содержанием кадмия.

5.3. Выращивание и анализ растений различных видов (пшеница, ярутка, горох) на почве при одновременном внесении в почву кадмия и цинка.

5.4. Сравнительное изучение металлоустойчивости дикорастущих растений семейства злаковые.

5.5. Исследование металлосодержащих веществ в газообразных выделениях растений.

Глава 6. Изучение комплексообразования кадмия и цинка с биологически активными веществами.

6.1. Синтез комплексных соединений кадмия и цинка с биологически активными лигандами.

6.2. Спектрофотометрическое исследование комплексных соединений кадмия с биологически активными лигандами.

6.3. Хроматографическое исследование комплексов кадмия и цинка с биологически активными лигандами.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологическая роль комплексообразования кадмия и цинка с биологически активными лигандами в тканях растений"

Актуальность темы. Проблема химического отклика растений на токсическое действие тяжелых металлов пока слабо изучена. Выработанные в ходе эволюции механизмы предотвращения токсического действия тяжелых металлов, в том числе кадмия и цинка, оказываются недостаточными для защиты растений от высокого уровня этих металлов в почве. При сильном загрязнении почвы растения испытывают тяжелометальный стресс, вызывающий повреждение фотосинтетической системы и создающий условия для угнетения роста и развития растений и в конечном итоге для их гибели.

Накопление кадмия в пищевых и кормовых растениях и его миграция по пищевым цепям способны нанести реальный вред здоровью человека.

Реакция разных видов растений на повышенное содержание кадмия и цинка в почве неодинакова. Одни виды накапливают эти тяжелые металлы в значительных концентрациях без особого вреда для своей жизнедеятельности (гипераккумуляторы). Другие виды при относительно небольших концентрациях тяжелых металлов в почве перестают образовывать плоды и даже обнаруживают признаки некроза корней. При этом химическая природа таких различий остается малоисследованной. В этой связи интересен вопрос о возможности образования комплексных соединений кадмия и цинка с веществами, встречающимися в тканях растений и их экологической роли, так как именно такие соединения представляют собой химический ответ растительных организмов на повышенное содержание этих металлов в почве. Интересен также вопрос о способах выведения тяжелых металлов из растений, так как именно этот механизм, вероятно, помогает многим растениям адаптироваться к жизни в условиях загрязнения почвы тяжелыми металлами.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является изучение экологической роли комплексообразования кадмия и цинка с биологически активными лигандами, встречающимися в растительных тканях. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить комплексообразование кадмия и цинка с модельными лиган-дами, содержащими биологически значимые функциональные группы методами физико-химического анализа.

2. Вырастить растения разных видов на почвах с повышенным содержанием кадмия, а также при одновременном внесении кадмия и цинка.

3. Проанализировать растения разных видов для изучения накопления тяжелых металлов в различных органах.

4. Обнаружить и изучить органические соединения, связанные с кадмием и цинком в тканях выращенных растений.

5. Исследовать некоторые растения на предмет выделения тяжелых металлов через листья при транспирации.

6. Изучить комплексообразование кадмия и цинка с биологическими ли-гандами, встречающимися в растительных тканях.

Научная новизна и практическая значимость работы. Среди результатов, полученных впервые, наиболее существенны следующие:

1. У растений разных видов эволюционно сформированы разные механизмы защиты от избытка кадмия в почве: у злаковых функцию защитных агентов выполняют вещества флавоноидной природы (пшеница - флавоноид три-цин), у гороха посевного — соединения с сульфгидрильными группами, у ярутки полевой - вещества, сочетающие сульфгидрильные и фенольные группы, что и обеспечивает их различную устойчивость к данному тяжелому металлу.

2. Показано, что в растениях комплексообразование с серусодержащими ли-гандами играет роль фиксации кадмия, а с полифенольными соединениями -функцию транспортировки данного тяжелого металла по растению.

3. Наличие цинка в почве замедляет поток кадмия в растение, смягчая кадмиевый стресс.

4. Одним из путей вывода кадмия из растений является его выделение в виде газообразных кадмийсодержащих органических соединений.

Полученные научные результаты могут быть использованы в практике научных исследований различных НИИ СО РАН.

Положения, выносимые на защиту. Комплексообразование органических соединений с кадмием и цинком в растительных тканях играет важную роль в детоксчкации и выведении этих тяжелых металлов из растений, а также лежит в основе металлоустойчивости различных видов растений.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались на IV Конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2000», (Новосибирск, 2000), XIX Всероссийской школе-симпозиуме молодых ученых по химической кинетике, (Клязьма, 2001), на Международной конференции «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики (ESFEA - 2001), (Томск, 2001), на II Школе-семинаре молодых ученых «Проблемы устойчивого развития региона», (Улан-Удэ, 2001), на Международной конференции по экологической ботанике, (Сыктывкар, 2002), на Первой международной научно-практической конференции «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии», (Барнаул, 2002), на IX Рабочей группе «Аэрозоли Сибири», (Томск, 2002), на XI съезде Русского ботанического общества (Новосибирск-Барнаул, 2003), на Европейской аэрозольной конференции (Мадрид, Испания, 2003), на II Международной конференции «Окружающая среда и экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики (EES-FEA - 2003) (Томск - 2003), а также на объединенных физико-химических семинарах ИХКиГ СО РАН и на семинарах лаборатории фитохимии ЦСБС СО РАН.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и списка литературы. Основной текст изложен на 91 странице. В работу включено 14 рисунков и 11 таблиц. Список литературы содержит 70 наименований, в том числе 20 иностранных.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Дубцова, Юлия Юрьевна

Выводы:

1. Проведено масс-спектрометрическое и хроматографическое изучение поступления кадмия и цинка в растения. Обнаружено, что в ответ на кадмиевый стресс растения разных видов вырабатывают специфические защитные соединения (пшеница - флавоноид трицин, горох - серусодержащие вещества, ярутка — вещества как фенольной, так и сульфгидрильной природы), что и обусловливает различную их устойчивость к тяжелым металлам.

2. Изучена реакционная способность различных функциональных групп соединений, содержащихся в растительных тканях, в реакциях комплексообразования с цинком и кадмием. Показано, что наибольшей устойчивостью обладают комплексы кадмия и цинка с серусодержащими лигандами.

3. Показано, что в растении комплексообразование с серусодержащими лигандами выполняет функцию фиксации тяжелых металлов, а с полифенольными соединениями - функцию транспортировки тяжелых металлов по растительным тканям.

4. При изучении развития растений на почве, обогащенной как кадмием, так и цинком, обнаружено, что наличие цинка в почве замедляет поток кадмия в растения, тем самым смягчая кадмиевый стресс.

5. При исследовании реакции некоторых дикорастущих злаков на кадмиевый и цинковый стресс показано, что при поступлении в растения металлы связываются в комплексы с соединениями флавоноидной природы.

6. Экспериментально обнаружено, что одним из механизмов вывода металлов из растений может быть выделение их в виде летучих газообразных метаплоорганических соединений.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Дубцова, Юлия Юрьевна, Новосибирск

1. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. JL: Агропромиз-дат, 1987.- 153с.

2. Алексеева-Попова Н.В. Специфичность металлоустойчивости и ее механизмов у высших растений// Микроэлементы в биологии и их применение в сельском хозяйстве и медицине: Тез. докл. XI Всесоюз. конф. Самарканд, 1990.-С. 260-261.

3. Давыдова В.Н., Моченят К.И. Содержание абсциссовой кислоты в растениях фасоли при недостатке цинка// Физиология и биохимия культурных растений.-1980.- Т. 12. № 6. - С. 588-591.

4. Дубинина Ю.Ю., Палесский C.B., Дульцева Г.Г., Скубневская Г.И. Изучение защитной реакции растений (пшеницы, гороха, ярутки) на избыточное содержание кадмия в почве// Экологическая химия. -2003. Т. 12. - Вып.1. -С.41-46.

5. Дубинина Ю.Ю., Дульцева Г.Г. Изучение образования металлосодержащего аэрозоля при окислении выделяемых растениями металлоорганических газообразных веществ// Оптика атмосферы и океана. 2003. - Т. 16. - №5-6. -С.415-417.

6. Елпатьевский П.В., Аржанова B.C. Тяжелометальный пресс на экосистему// Экотоксикология и охрана природы: Тез. докл. респ. семинара. Рига, 1988. -С.62-63.

7. Игошина Т.И., Косицин A.B. Устойчивость к свинцу карбоангидразы Mélica nutans//Ботанический журнал. 1990.-Т.75. - №8.- С.1144-1150. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва - растение. - Новосибирск: Наука, 1991.- 150с.

8. Исидоров В.А. Экологическая химия. СПб: Химиздат, 2001. - 304с. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. - М.: Мир, 1989. С. 191-201.

9. Каплунова Е.В. Трансформация соединений цинка, свинца и кадмия в почвах: Автореф. дис.на соискание ученой степени канд. с/х наук. М., 1983, -22с.

10. Келлер Б.А. Ботаника. М., Л.: Сельхозгиз, 1935. - 471с.

11. Косицин A.B., Алексеева-Попова Н.В. Действие тяжелых металлов на растения и механизмы металлоустойчивости//Растения в экстремальных условиях минерального питания. JI.: Наука, 1983. - С. 5-22.

12. Краснова Н.М. Ферментативная активность и химический состав растений на почвах с повышенным содержанием Zn, Ni, Mg// Микроэлементы в биологии и их применение в сельском хозяйстве и медицине. Самарканд, 1990. - С. 296-297.

13. Мельничук Ю.П. Влияние ионов кадмия на клеточное деление и рост растений. Киев: Наукова думка, 1990. - 148с.

14. Мунир Аль Хабиб Аль-Аруд, Яцюк Т. Изоферментные спектры оксидоре-дуктаз при фитотоксическом воздействии свинца// Пром. ботаника. Киев, 1990.-С. 132-133.

15. Нестерова А.Н. Действие тяжелых металлов на корни растений// Биологические науки. 1989. - №9. - С.72-86.

16. Оголева В.П., Чердакова JI.H. Влияние никеля на биохимические процессы в люцерне// Химия в сел. хоз-ве. 1986. - №3. - С. 58-60. Орлов Д.С. Химия почв. - М.: Изд-во МГУ, 1985. - 436с.

17. Растения в экстремальных условиях минерального питания// Эколого-физиологические исследования/ под ред. Школьника М.Я., Алексеевой -Поповой Н.В. Л.: Наука, 1983. - 250с.

18. Смирнов Ю.С. Общее содержание фенолов у растений Helianthus annus (Compositae) при обогащении среды микроэлементами// Ботан. журнал. -1982.- Т.67. №4. - С. 440-446.

19. Соболев A.C., Мельничук Ю.П., Калинин Ф.Л. Адаптация растений к инги-бирующему действию кадмия// Физиология и биохимия культурных растений.-1982. Т. 14. - №1. - С.84-88.

20. Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах. М.: Агроэколас, 1994.-288с.

21. УмландФ., Янсен А., Тириг Д., Вюнш Г. Комплексные соединения в аналитической химии. М.; Мир, 1975. - 532с.

22. Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов/ Под ред. Алексеевой-Поповой Н.В. Л., 1991. - 91с.

23. Фатеев А.И., Мирошниченко Н.Н., Самохвалова В Л. Миграция, транслокация и фитотоксичность тяжелых металлов при поэлементном загрязнении почвы//Агрохимия. 2001. - №3. - С.57-61.

24. Химическая энциклопедия. М.: Большая Российская Энциклопедия, 1998. -Т.1. - 623с.

25. Химическая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1990. - Т.2. - 671с. Химическая энциклопедия. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. -Т.З. -639с.

26. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах. / Под ред. Зыри-на Н.Г. М.: МГУ, 1985. - 165с.

27. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. -СПб.: Мир и семья, 1995. 992с.

28. Энциклопедия комнатного цветоводства/ Сост. Головкин Б.Н. — М.: Колос, 1993.-343с.

29. Chongpradithum P., Mori S., Chino M. Excess copper induces a citosolic cuprum, zink superoxide dismutase in soybean root// Plant Cell Physiol. - 1992. - V. 33. - №3. - P. 239-244.

30. Cox R.M., Hutchinson T.C. Multiple metal tolerances in the growth of Deschamp-sia caespitosa (L.) from sinbury smelting area// New Phyt. 1980. - V. 84. - №4. -P. 631-647.

31. Cumming J.R., Taylor G.J. Mechanisms of metal tolerancein plants: Physiological adaptations for exlusion of metal ions from cytoplasm// Stress Responses in Plants: Adaptation and Acclimation Mechanisms. Wiley-Liss, N.Y., 1990. P. 329-356.

32. Jhomas R., Law J.P. Properties of waste waters / Ed. by L. Elliott, R.J. Stevenson. N.Y., 1977.-P. 76-81.

33. Jarvis S.C., Löhes L.H.P., Hopper M.J. Cadmium uptake from solution by plants and its transport from roots to shoots// Plant and Soil. 1976. - V.44. - №1. - P. 179-191.

34. Pense N.S., Larsen P.B., Ebbs S.D. et al. The molecular physiology of heavy metal transport in the Zn / Cd hyperaccumulator Thlaspi caerulescens// PNAS. -2000. V.97. - №9. - P.4956-4960.

35. Qureshi J.A., Collin H.A. Metal tolerance in tissue cultures of Anthoxanthum odo-ratum// Plant Cell Rep. 1981. - №1. - P.80-82.

36. Steffens J. C. The heavy metal-binding peptides of plants// Plant Physiol., Plant Mol. Biol. 1990. - V.41. - P.553-575.